通用有限元程序ANSYS及应用(全部)

LECTUREONINTRODUCTIONTOANSYS24February2006通用有限元程序ANSYS及应用L1-1硕士研究生学位课程讲义（2006）通用有限元程序ANSYS及应用(一)主讲：钱江二OO六年二月二十四日LECTUREONINTRODUCTIONTOANSYS24February2006通用有限元程序ANSYS及应用L1-2课程大纲一、基础部分1.有限元法理论及结构分析通用程序简介2.ANSYS图形用户界面简介3.直接生成法建模过程4.实体建模的基本过程5.网格划分6.基本的加载及求解过程7.数据后处理LECTUREONINTRODUCTIONTOANSYS24February2006通用有限元程序ANSYS及应用L1-3课程大纲(续)二、应用部分8.结构分析常用单元性能简介9.空间框架结构的谱分析法地震响应分析10.钢筋混凝土剪力墙的瞬态动力响应分析11.粱柱节点局部的应力分析（静力非线性）12.ANSYS高级分析技术及高层建筑结构抗震分析实例简介LECTUREONINTRODUCTIONTOANSYS24February2006通用有限元程序ANSYS及应用L1-4492米—可能的世界第一高楼LECTUREONINTRODUCTIONTOANSYS24February2006通用有限元程序ANSYS及应用L1-51.有限元法理论及结构分析通用软件简介1.1结构分析有限元法基础结构分析的基本目的：■结构的变形状态■结构内部的受力（应力）状态基本求解方法：■精确方法■近似方法LECTUREONINTRODUCTIONTOANSYS24February2006通用有限元程序ANSYS及应用L1-61.1结构分析有限元法基础（续）有限元法产生的历史：■1943，数学家Courant用三角域内分片连续函数结合最小势能原理解St.Venant扭转问题■1960，力学家Clough等首次提出FiniteElement概念，并正确求解了平面弹性问题■1960以后，对经典的里兹(Ritz)法、伽辽金法(Galerkin)进行了推广，特别是后者，采用加权余量的方式确定单元特性，使得在无物理守恒定律或变分泛函的情况下仍然可以使用有限元法LECTUREONINTRODUCTIONTOANSYS24February2006通用有限元程序ANSYS及应用L1-71.1结构分析有限元法基础（续）结构分析有限元法典型步骤■根据问题的物理特性确定基本的未知变量、解题类别；■在累计系统总能量时，将问题的求解区域分割成便于计算的子区域—划分单元；■在子区域中假设基本物理场的分布形式，使计算求解成为可能—选择单元类型（即位移模式）；■计算每个子区域的能量—形成单元刚度矩阵；■累计系统的总能量—组装总刚度矩阵；■施加边界约束和外载荷—建立离散体系的代数方程；■求解代数方程—得到基本未知变量（位移）数值结果；■由节点位移解求单元内的应变、应力；LECTUREONINTRODUCTIONTOANSYS24February2006通用有限元程序ANSYS及应用L1-81.2常见的结构分析通用有限元程序■1990前，SAP4、5（线性），ADINA（非线性分析）；■目前，MSC/NASTRAN系列（PATRAN、DYTRAN等）—基于美国NASA计划；ABAQUS—据称具有最强大的非线性求解功能；MARC—据称最适于求解耦合场问题（热力耦合），已被MSC公司收购；ADINA—forWindows版LECTUREONINTRODUCTIONTOANSYS24February2006通用有限元程序ANSYS及应用L1-91.3ANSYS程序的发展及功能简介■第一个通过ISO9001质量体系认证的分析设类软件；■首个在我国压力容器标准化技术委员会认证的分析软件；程序分析功能：■结构分析■热分析■高度非线性瞬态动力分析（LS－DYNAN）■流体静力学和动力学分析（FLOTRAN）■电磁场分析■声学分析■压电分析■多场耦合分析■设计灵敏度及优化分析LECTUREONINTRODUCTIONTOANSYS24February2006通用有限元程序ANSYS及应用L1-102.图形用户界面（GUI）简介图形用户界面的六个分区■UtilityMenu—通用菜单■快捷工具栏■显示隐藏对话框■MainMenu—主菜单■ToolBar—工具条■InputWindow—输入窗口■GraphicsWindow—图形窗口■OutputWindow—输出窗口■状态栏其中，1、4、6是最常用的。通常，主菜单是需要顺序操作的；而通用菜单则为非顺序操作，即：可以在任意时刻、任意状态下实施其中的某些命令。LECTUREONINTRODUCTIONTOANSYS24February2006通用有限元程序ANSYS及应用L1-11启动ANSYS后出现以下窗口当显示出这六个窗口后，就可以使用ANSYS了.LECTUREONINTRODUCTIONTOANSYS24February2006通用有限元程序ANSYS及应用L1-12ANSYSGUI中六个窗口的总体功能输入显示提示信息，输入ANSYS命令，所有输入的命令将在此窗口显示。主菜单包含ANSYS的主要功能，分为前处理、求解、后处理等。输出显示软件的文本输出。通常在其他窗口后面，需要查看时可提到前面。应用菜单包含例如文件管理、选择、显示控制、参数设置等功能.工具条将常用的命令制成工具条，方便调用.图形显示由ANSYS创建或传递到ANSYS的图形.LECTUREONINTRODUCTIONTOANSYS24February2006通用有限元程序ANSYS及应用L1-13主菜单交互操作要在主菜单中选择子菜单，将鼠标移到带有““符号的项目上，并按鼠标左键.与下拉菜单不同，这些子菜单是相对独立的，迭加在主菜单上面.LECTUREONINTRODUCTIONTOANSYS24February2006通用有限元程序ANSYS及应用L1-14主菜单交互操作(续)要将一个被“压住”在菜单提到前面来，将鼠标移到此菜单上，按鼠标左键(与其他基于Windows软件相同).用鼠标左键点取Preprocessor菜单，将Preprocessor子菜单调到前面来.例如:LECTUREONINTRODUCTIONTOANSYS24February2006通用有限元程序ANSYS及应用L1-15主菜单交互操作(续)结尾带“...”的项目表示将产生对话框.基本的主菜单交互操作结尾带“”的项目表示将产生子菜单.结尾没有任何符号的表示运行一条ANSYS命令.LECTUREONINTRODUCTIONTOANSYS24February2006通用有限元程序ANSYS及应用L1-16要显示thePan,Zoom,Rotate菜单:UtilityMenu:PlotCtrlsPan,Zoom,RotatePan,Zoom,Rotate菜单用于模型的平移、缩放、旋转.应用菜单交互操作（之一）Pan,Zoom,andRotateLECTUREONINTRODUCTIONTOANSYS24February2006通用有限元程序ANSYS及应用L1-17应用菜单交互操作（之二）ANSYS的帮助系统•ANSYS的帮助系统包括所有ANSYS命令解释及所有的GUI解释，还包括ANSYS系统分析指南.•帮助系统可以通过下列三种方式进入:3.在任何对话框中选取Help。2.在ANSYS程序组中选取HelpSystemWindowsNT:StartProgramsANSYS551.在应用菜单中选取LECTUREONINTRODUCTIONTOANSYS24February2006通用有限元程序ANSYS及应用L1-18ANSYS的帮助系统(续)带矩形框的项目为超连接.选取此超连接将得到更详细的帮助.LECTUREONINTRODUCTIONTOANSYS24February2006通用有限元程序ANSYS及应用L1-19输入窗口交互操作[注意:当ANSYS提示你输入信息时，输入窗口的颜色会发生改变.]在输入窗口输入任何信息以前，请先确认光标在窗口内闪动，否则，请在窗口内文字输入框按一下鼠标左键。在输入完信息以后，请按回车键执行.文字输入框例如:闪动的光标提示信息以前输入的信息LECTUREONINTRODUCTIONTOANSYS24February2006通用有限元程序ANSYS及应用L1-203.直接生成法建模过程（示例）LECTUREONINTRODUCTIONTOANSYS24February2006通用有限元程序ANSYS及应用L1-21谢谢各位！LECTUREONINTRODUCTIONTOANSYS24February2006通用有限元程序ANSYS及应用L1-221.有限元法理论及结构分析通用程序简介1.1结构分析有限元法基础1.2常见的结构分析通用有限元程序1.3ANSYS软件的发展及功能简介LECTUREONINTRODUCTIONTOANSYS24February2006通用有限元程序ANSYS及应用L1-232.ANSYS图形用户界面简介2.1通用菜单2.2主菜单2.3工具条2.4输入窗口2.5图形窗口2.6输出窗口LECTUREONINTRODUCTIONTOANSYS24February2006通用有限元程序ANSYS及应用L1-243.直接生成法建模过程3.1方案规划3.2创建属性列表3.3定义节点及单元LECTUREONINTRODUCTIONTOANSYS24February2006通用有限元程序ANSYS及应用L1-254.实体建模的基本过程4.1坐标系和工作平面的设定4.2图元及基本图元的生成4.3图元的修改4.4实体建模的基本途径4.5布尔运算LECTUREONINTRODUCTIONTOANSYS24February2006通用有限元程序ANSYS及应用L1-265.网格划分5.1分网要点5.2模型修改LECTUREONINTRODUCTIONTOANSYS24February2006通用有限元程序ANSYS及应用L1-276.基本的加载及求解过程6.1荷载概述6.2荷载施加及修改6.3荷载步及时间选项6.4求解器选择6.5多步求解及重启动LECTUREONINTRODUCTIONTOANSYS24February2006通用有限元程序ANSYS及应用L1-287.数据后处理7.1创建列表及计算结果的列表输出7.2计算结果的图形显示7.3时间历程的图形显示7.4组合工况的结果输出7.5动画显示LECTUREONINTRODUCTIONTOANSYS24February2006通用有限元程序ANSYS及应用L1-298.结构分析常用单元性能简介8.1空间杆单元8.2空间梁单元8.3平面单元8.4板壳单元8.5实体单元8.6钢筋混凝土单元LECTUREONINTRODUCTIONTOANSYS24February2006通用有限元程序ANSYS及应用L1-309.空间框架结构的谱分析法地震响应分析—一维线形单元应用实例9.1构件截面属性的定义9.2刚性楼板假定的实施9.3谱分析法命令流LECTUREONINTRODUCTIONTOANSYS24February2006通用有限元程序ANSYS及应用L1-3110.钢筋混凝土剪力墙的瞬态动力响应分析—二维平面单元应用实例10.1模态分析及模态叠加法10.2直接时间积分法（Full法）10.3输入时间历程命令流LECTUREONINTRODUCTIONTOANSYS24February2006通用有限元程序ANSYS及应用L1-3211.粱柱节点局部的应力分析（静力非线性）—三维实体单元应用实例11.1非线性（弹塑性）材料模型的定义11.2非线性求解过程基本参数的设定11.3如何解释结果LECTUREONINTRODUCTIONTOANSYS24February2006通用有限元程序ANSYS及应用