ANSYS结构分析的注意点

本文介绍了ANSYS结构分析中的一些注意点。

　　ANSYS结构分析的一些细节

　　一

　　将命令流代码录入文本文件中(如xx.txt)，通过Utility%26gt;File%26gt;Read Input From命令读入文本文件，可迅速解题。

　　网格细化

　　网格细化的命令在Main Menu%26gt;reprocessor%26gt;Meshing%26gt;Modify Mesh菜单中(对应于Mesh Tool面板下方的网格细化操作按钮Refine)。操作中有下拉列表框Level of refinement用来选择网格细化的精度。

　　细化单元操作仅仅对于平面的三角形、四边形网格以及体的四面体网格适用，对于使用六面体进行划分的三维几何模型不能进行网格细化。

　　耦合约束

　　前处理器中的Coupling/Ceqn 选项用来定义耦合约束。ANSYS中可以设置一种特殊的称为耦合的加载方式，一个耦合设置是一组被约束在一起，有着相同大小但数值未知的自由度，在铰的处理、接触分析等问题中往往需要用到耦合约束。

　　选择Main Menu%26gt;reprocessor%26gt;Couping/Ceqn%26gt;Couple DOFs命令。生成耦合约束对应的命令CP，操作格式如下：CP，N(耦合编号)，耦合自由度，节点1，节点2，节点3……

　　施加荷载

　　荷载可以加在实体模型或有限元模型(划分好网格的模型)上。不管采取什么加载方式，ANSYS求解前都将荷载转化到有限元模型。加载到实体模型上的荷载将自动转化到其所属的节点、单元上。当删除实体模型时，ANSYS将自动删除其上所有荷载。但建议用户直接将荷载加在实体模型上，因为在实体模型上加载操作简单(尤其是在直接拾取图形时)，另一方面重新划分网格或局部修改网格时不对荷载产生影响。

　　在位移约束中有两个非常重要的约束方式：施加在对称面上的对称约束和反对称约束。

　　对称约束：指限制对称面内所有节点的旋转自由度，同时限制垂直于对称面的位移自由度，对应着Main Menu%26gt;Solution%26gt;Define Loads%26gt;Apply%26gt;Structural%26gt;Displacement%26gt;Symmetry B.C命令。

　　反对称约束：指限制对称面内所有节点在对称面内的位移自由度，同时限制垂直于对称面的旋转自由度，对应着Main Menu%26gt;Solution%26gt;Define Loads%26gt;Apply%26gt;Structural%26gt;Displacement%26gt;Antisymm B.C 命令。这两种约束条件应用在不同的对称模型场合，通过设定对称约束边界条件达到简化建模的效果。

　　二

　　后处理器

　　后处理器分通用后处理器、时间历程后处理器两种。

　　通用后处理器(General Postprocessor, /POST1)用于观察在给定时间点整个模型的结果。

　　时间历程后处理器(TimeHist Postprocessor，/POST26)用于观察模型指定点处呈现为时间的函数的结果。

　　路径图用来显示某个量沿着模型的某一预定路径的变化规律。要产生路径图，执行如下步骤：(只能在包含实体单元(二维或三维)或板壳单元的模型中定义路径，对一维单元不可用。)

　　通过PATH命令定义路径属性(GUI：Main Menu%26gt;General Postproc%26gt;Path Operation%26gt;Define Path%26gt;Defined Paths);

　　通过PPATH命令定义路径点(GUI：Main Menu%26gt;General Postproc%26gt;Path Operation%26gt;Define Path%26gt;Modify Path);

　　通过PDEF命令将待取结果映射到路径上(GUI：Main Menu%26gt;General Postproc%26gt;Map Onto Path);

　　通过PLPATH、PLPAGM命令显示结果(Main Menu%26gt;General Postproc%26gt;Path Operation%26gt;Plot Path Items)。

　　与路径有关的其他常用操作还有：

　　·对路径进行加、减、乘、除、微积分：

　　命令：PCALC

　　GUI：Main Menu%26gt;General Postproc%26gt;Path Operation%26gt; Operation

　　·计算两路径矢量的点积：

　　命令：PDOT

　　GUI：Main Menu%26gt;General Postproc%26gt;Path Operation%26gt;Dot Product

　　·计算两路径矢量的叉积：

　　命令：PCROSS

　　GUI：Main Menu%26gt;General Postproc%26gt;Path Operation%26gt;Cross Production

　　·删除路径：

　　命令：PADELE，DELOPT

　　GUI：Main Menu%26gt;General Postproc%26gt;Path Operation%26gt;Delete Path

　　时间历程后处理器可用于检查模型中指定点的分析结果与时间、频率等的函数关系。它的典型用途是在瞬态分析中通过图形表示结果与时间的关系或在非线性分析中通过图形表示作用力与挠度的关系。

　　时间历程后处理的所有操作都是针对变量而言的，是结果与时间或频率的简表。结果可以是节点的位移、节点力、单元应力等。操作的第一步是定义所需的变量，第二步是存储变量。可对每个变量任意指定大于或等于2的变量参考号(默认参考号1代表时间或频率)。

　　定义变量的命令和操作可以表述如下：

　　命令：

　　FORCE：指定力的类型(合力、静力、阻尼力或惯性力等)

　　NSOL：定义节点解数据

　　ESOL：定义单元解数据

　　RFORCE：定义节点反力数据

　　SHELL：指定壳单元(分层壳)中的位置(TOPMID、BOT)

　　GUI：Main Menu%26gt;TimeHist Postpro%26gt;Define Variables

　　默认情况下，可以定义的变量数为10个。通过NUMVAR命令可增加限制(最大值为200个)，对应的GUI方式为Main Menu%26gt;TimeHist Postpro%26gt;Setting%26gt;File

　　时间历程后处理器可对已定义的变量进行数学运算。例如在瞬态分析时定义了位移变量，可将该位移变量对时间求导得到速度和加速度。

　　例如：

　　NSOL，2，441，U，Y，UY441 !定义变量2为节点441的UY，变量名称为UY441。

　　DERIV，3，2，1，，VEL441 !定义变量3为变量2对变量1(时间)的一阶导数，变量名称为VEL441

　　DERIV，4，3，1，，ACCL441 !定义变量4为变量3对变量1(时间)的一阶导数，变量名称为ACCL441

　　通过PLVAR命令(GUI：Main Menu%26gt; TimeHist Postpro%26gt;Graph Variables)可在图形显示区绘出多达9个变量的图形。时间历程图线中默认的横坐标(X轴)为变量1，在静态或瞬态分析时表示时间，在谐波分析时表示频率。通过XVAR命令(GUI：Main Menu%26gt;TimeHist Postpro%26gt;Setting%26gt;Graph)可指定不同的变量号作为横坐标。如果横坐标不是时间，可显示三维图形(用时间或频率作为Z坐标)。

　　后处理计算结果的列表可以通过Main Menu%26gt;General Postproc%26gt;List Result%26gt;…命令或者

　　Main Menu%26gt;TimeHist Postpro%26gt;List Variables或Lsit Extremes命令来实现。

　　收敛准则的选取

　　ANSYS收敛准则可建立在力、力矩、位移或这些项目的任意组合上。另外，每一个项目可以有不同的收敛容限值。

　　以力为基础的收敛准则提供了收敛的绝对量度，而以位移为基础的收敛仅提供了收敛的相对量度(在迭代过程中计算出的位移很小时，可能会被程序认为是收敛的解，但有可能此时问题仍远离准确解。完全依赖位移收敛检查有时可能产生错误)。因此，建议用户尽可能使用以力为基础(或以力矩为基础的)收敛准则，以位移为基础的(或以转动为基础)的收敛检查通常不单独使用，仅用于辅助判断。