关于有限元软件使用方法与技巧方法

    摘要

    以文件形式使用宏执行悬臂梁计算.W3-7A1.MAC、W3-7A2…. SOLIDWORKS/SOLIDEDGE系统中采用CAD方法建立几何模型,…

    1、ANSYS的求解功能及求解类型

    可用于固体力学、流体力学、传热学、渗流场、电磁场等计算

    求解分类(以固体力学为例)

    (1)线性静力(响应量与时间无关)

    物理参数为常数、边界条件为线性且与时间无关、小变形(小变形/小应变)。

    (2)非线性静力(响应量时间无关)

    物理参数为非常数、边界条件为非线性且与时间无关、大变形(大变形/大应变)、或具有上述三项中的任何一项

    (3)线性动力(响应量时间有关)

    物理参数为常数、边界条件为线性且与时间有关、小变形(小变形/小应变)。

    (4)非线性动力(响应量时间有关)

    物理参数为非常数、边界条件为非线性且与时间有关、大变形(大变形/大应变)。

     

    2、ANSYS的程序结构结构简介(三大部分,程序主屏菜单)

     

    3、1.两种建模方法:

    *  可以两种方法结合建立FEM模型。

    *  基于节点的方法是最早的方法。

    *  基于几何的方法比较方便。

    2. 三种操作方法:交互式方法、命令流方法交、互式和命令流结合方法

    3. 建模方法举例:

    例:三维实体元模拟固定端梁

    1)基于节点的方法、交互式操作     

    2)基于节点的方法、命令流操作

    3)基于几何的方法、交互式操作

    4)基于几何的方法、命令流操作

    基于节点的 FEM 模型建立

    4. 命令流使用方法

    * 点击ANSYS主屏幕左上角的“File”,弹出下左图。

    * 点击下左图的“ Read  Input from…”,弹出下右图。

    * 在弹出的下右图中,选中含有命令流的文件名,比如“W3-1b.txt”,点击“OK”,

    则程序自动执行命令流文件中的命令

    5. 命令流与CAD模型读入相结合的方法

    建立一个文件,比如:W3-2.txt,其中含有读入CAD的命令流,直接执行该文件即可完成FEM计算。

    命令流(定义单元、材料等)+读入CAD模型+命令流(定义边界条件、求解、后处理等)

    6. 总体坐标系:局部直角坐标系、局部柱坐标系、局部球坐标系总体坐标系可以是直角系、柱坐标系、球坐标系。

    * 柱坐标系又分为 以y轴或以Z轴为旋转轴。

    * 先定义坐标系,再进入某一坐标系,则该坐标系即为当前坐标系。

    * 利用工作平面所在的坐标系。

    7. ANSYS的其他建模功能

    几何模型

    *  关键点的拷贝、旋转等

    *  线、面、体的拷贝、旋转、拉伸等

    *  几何体的布尔操作:切、合、布尔交、布尔减、倒角等

    *  关键点(线、面、体)合并、关键点号压缩

    *  线、面、体号压缩

    FEM模型

    * 节点合并、节点号压缩

    * 节点和单元的拷贝、旋转、镜像映射等

    ADPL语言的使用

    * 宏的定义

    宏是包含若干行ANSYS命令、且后缀为mac 或 MAC 的文件。

    * 宏的建立(以下仅给出2种方法)

     (a) 建立一个文件(比如W3-7A3.MAC),在此文件中写出若干

    ANSYS的命令,比如:

    W3-7A3.MAC    ! 定义宏W3-7A3,用以画等效应力云图

    /POST1 

    PLNSOL, S,X, 0,1.0

     (b) 在一个文件中写出宏,比如:

    *CREATE,PSEQW3-7A3,MAC  ! 定义宏W3-7A3,画等效应力图

    /POST1 

    PLNSOL, S,X, 0,1.0

    *END

    * 宏的使用(以下仅给出2种方法)

    1、以文件形式使用

     (a) 建立一个文件(比如W3-ADPL.TXT),在此文件中,先建立宏,再调用宏。

     (b)执行文件W3-ADPL.TXT,便将自动执行该文件及所调用的宏的功能。文件:W3-ADPL.TXT。

    2、以文件和界面按钮向结合的形式使用

     (a) 在某目录下,建立若干宏文件:比如:W3-7A1.mac、W3-7A2.mac、W3-7A3.mac等

     (b)在ansysInc\v140\ansys\adpl\start140目录的最后,添加

    /PSEARCH,D:\EXAMB\APDLT

    *ABBR,CHANG,W3-7A1

    *ABBR,GAO,W3-7A2

    *ABBR,HOU,W3-7A3

     (c)在屏幕上将出现按钮:W3-7A1、W3-7A2、W3-7A3。    

    在屏幕上将出现按钮:W3-7A1、W3-7A2、W3-7A3。

    分别点击屏幕上的W3-7A1、W3-7A2、W3-7A3 按钮,便可完成这三个宏中的命令。   

    W3-7.TXT         一般命令流执行悬臂梁计算。

    W3-7APDL.TXT     以文件形式使用宏执行悬臂梁计算。

    W3-7A1.MAC、W3-7A2.MAC、W3-7A3.MAC为使用界面按钮的宏,用于执行悬臂梁计算。

     

    4、与SOLIDWORKS/SOLIDEDGE集成的FEM方法

    在SOLIDWORKS/SOLIDEDGE系统中采用CAD方法建立几何模型,然后直接进入FEM系统中,定义材料、处理边界条件、求解等,便可完成有限元计算。

    优点:(1)造型方便、快捷;   

    (2)处理多体连接很方便。

    缺点:计算精度会随模型变化。

    举例:大型自动化采煤液压支架(高度5米,200多个几何体组成)强度计算。

     

    5、ANSYS 的求解器

    FEM法需要求解代数方程组,ANSYS提供有多种求解方法:

    波前求解器

    稀疏矩阵直接求解器

    PCG求解器(预置条件共轭梯度求解器)

    JCG求解器(雅可比共轭梯度求解器)

    ICCG求解器(不完全乔列斯基共轭梯度求解器)等

     

    6、ANSYS 的后处理

    两种后处理模块:

    通用后处理: POSTPROC

    动态后处理: TIMEHISTPRO

    常用后处理功能:

    * 变形图            举例文件:W3-4fenggai.txt

    * 变形动画显示

    * 变形云图        

    * 10种应力云图        

    * 云图上响应量标注

    * 响应量(如应力)-位置曲线      

    * 频率和振型

    动态后处理功能

    * 响应量-时间曲线(位移、速度、 加速度、应力等)

    * 响应量数值列表

    关注计算结果实例:

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    • 本文由 发表于 2018年12月7日
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