Ansys入门学习笔记

Customization/Preference>Graphic device name:图形显示卡设备设置。在PC的操作环境下，一般设置为Win32，若显示支持OpenGL，则可选用3D。

Pick Menu

Loop表示选择相连的对象

Maximum表示最多可选的数量

Minimum表示最少必选的数量

以键盘输入数据的格式：

如果是坐标位置，注意其所指的是WP Coordinates或Global Cartesian；

如果是对象编号，则有两种形式，List of Items和Min,Max,Inc

ANSYS文件系统

ERR错误记录文件，LOG命令记录文件，DB数据库文件

R开头的文件：RST结构分析的结果RTH热导分析的结果RMG电磁分析的结果

其它如EMAT，ESAV，OSAV，TRI视其是否已完成阶段任务而决定清除与否

ANSYS命令格式

命令的输入是以自由字段方式输入的，因此不需要固定命令及其参数字段的大小

以“/”打头的大部分是属于辅助功能性质的命令

以“*”打头的大部分属于APDL（Ansys Parameter Design Languange）的命令

当把需要的命令整合放在一个ASCII码的文件中时，就形成了命令输入文件。命令输入文件没有特定对文件名及扩展名的要求，只是不要使用中文。

应力和应变（stress和strain）：

（1）Nodal Solution：会将数据在节点的地方做平均（Average）处理，所画出来的应力图或应变图其数据是连续的。

（2）Element Solution：不会做平均，因此数据在元素和元素之间会呈现不连续的情况

   这两种数据显示方式是以等高线图的方式利用不同的颜色作为分隔显示出来，Ansys中称此种方式为Contour Plot。

一般来说，都是以Nodal Solution为准，但是比较两种方式所显示出来的数据，可帮助判断分析结果是否正确。

理论上，这两种方式显示出来的数据应该接近，如果发现差异过大时则表示计算出来的结果还没有收敛或有问题。

应力的计算方法有很多种，根据所使用的材料种类，所看的应力会有所不同，一般金属材料都是检查Von Mises为准，以了解结构材料是否会降伏（yielding）而发生永久变形。

指令：PLNSOL,Item,Comp,KUND

共5种：元素的种类（Element Type），元素的特性参数（Real Constant），材料性质（Material Property），元素的坐标系统（Element Coordinate system），和截面编号（Section Number）

Real Constant的设置大都是用在一些简化或特殊用途的元素种类上，通过Real Constant把省略掉的几何特征以数值的方式表现出来，例如：

梁元素（Beam）就需要通过Real Constant把梁的转动惯量，截面积等截面上的性质定义出来。

弹簧元素（Spring）则需要通过Real Constant定义弹簧系数，因为这一类的元素在建立模型时一般都会将其简化成一条线段。如果没有利用特性参数去描述，软件就无法模拟出物理特性，而薄壳元素（Shell）则需要定义出厚度。

因为把key option 3设置为3，所以才要输入“Real Constant”设置厚度。如果不设置key option，在设置Real Constant时就会出现一个警告信息，告诉用户不需要Real Constant。

坐标系统

任何模型的建立都必须有一个参考点作为绝对坐标原点称Global Origin，以此点建立的坐标系统称Global Coordinate System，默认是卡氏坐标系统。

但是为了建立模型，切换坐标系统是必需的。ANSYS提供两种方式可以方便地变更坐标系统：（1）Local coordinate systems，用户定义的坐标系统；（2）Working Plane可以任意变换位置或转换坐标系，且有一些绘图的辅助功能。

Working Plane

绘图时，模型不可能都正好是平行或垂直于XY平面的图形，因此为了方便绘制模型，ANSYS提供了一个工作平面，可以视需要任意移动或旋转。

以TOP-DOWN方式建立模型时，命令所参考的坐标系统，都是工作平面，如果注意到绘图时要选取位置时，窗口中所显示的提示是WP。正在使用的坐标系称为Active Coordinate System，以Bottom_UP的方式建立实体模型的命令，更是与Active CS息息相关。

有限元模型

第一种是直接建立节点及元素，此种方法只适合于比较简单或规则的模型

第二种就是先做实体模型再按实体模型产生网格，这种方式可以建立比较复杂的模型且比较有效率。

仔细观察网格，元素的外框皆是以直线表示的，尤其在曲线的地方更容易发现。可以利用显示上的技巧，让有限元模型更接近实体模型，将/ESHAPE选项改成On，/EFACET的选项改成2facets/edge。

/ESHAPE，SCALE根据Real Constant显示元素

/EFACET，NUM设置元素的边线的表现方式，NUM设置线段的数量，可设置成1,2,4，默认为1。

边界条件

边界条件的设置在使模型能够充分地反应在真实世界中所受到外在因素的影响。

命令文件

执行ANSYS有3种方式：（1）最直接就是以GUI的方式操作或在Input Window中输入命令；（2）以读取命令文件的方式，将一连串的命令写成一个文本文件，让ANSYS不断地执行。/INPUT,Filename,Ext,Dir（或Utility Menu>File>Read Input From…）。利用命令文件的方式，ANSYS有一Session Editor的功能，此功能可补足ANSYS不能UNDO的缺陷。（3）后台执行（Batch Mode），执行不会启动GUI画面，因此可以省去绘图的时间并缩短运算的时间。（4）DOS Command Line。

命令流方式主要优点

（1）修改简单：不必考虑因操作错误造成模型的重大损失，也不必考虑DB文件的重要性而不断保存，可以随时修改参数，进而改变几何模型和有限元模型等，一切都变得特别简单和方便。

（2）可使用控制命令：类似于if-then，do等的使用，大大提高工作效率。

（3）可结合用户界面处理

（4）文件处理更加方便

（5）交流和保存方便

强烈推荐使用命令流方式进行操作！！

两种方式的命令流

（1）创建几何模型，再到有限元模型的分析过程命令流

（2）直接建立有限元模型的命令流

结构分析的单位

m-kg-s制，力的单位是N，应力的单位是Pa

㎜-kg-s制,力的单位是1e-3N,应力的单位是KPa

㎜-g-s制，力的单位是1e-6N，应力的单位是Pa

非线性分析

结构非线性导致结构或部件的响应随外载荷不成比例变化。ANSYS可求解静态和瞬态非线性问题，包括材料非线性，几何非线性和单元非线性。非线性静态分析将载荷分解成一系列增量的载荷步，并且在每一载荷步内进行一系列线性逼近以达到平衡。每次线性逼近需要对方程进行一次求解（称为平衡迭代）。类似地，非线性瞬态问题可被分解为连续的随时间变化的载荷增量，在每步进行平衡迭代。然而瞬态情况也可能包括惯性效应的时间积分。

1APDL语言可与ANSYS操作命令相结合，形成参数化的批处理文件，用以完成各种参数化分析。此外，该语言还包括如下的一些功能：

可变标量参数的使用

各种数组参数的使用

变量表达式和变量函数（包含丰富的内部函数库）

向量以及矩阵的运算

程序流程控制，循环、分支

宏（可以看作命令的组合）以及用户程序

2在GUI界面下，ANSYS程序通过菜单项对应的命令来驱动。以批处理方式运行ANSYS时，用户可以利用APDL语言将ANSYS命令组织起来，编写出参数化的批处理命令流文件，命令的参数可赋予一个确定的值，也可通过变量表达式的结果或参数进行赋值。

3通过APDL的标量参数及数组参数，可以方便在实现有限元分析全过程的参数化，即建立参数化的几何模型、进行参数化的网格设置及剖分、参数化的边界及载荷定义、参数化的分析控制和求解参及参数化的后处理。

下面对批处理文件的格式以及APDL语言进行简单介绍

4命令流文件的编辑和导入

ANSYS的批处理文件由变量参数赋值、变量表达式、APDL编程命令以及ANSYS操作命令组成。/INPUT，FILE，EXP

ANSYS操作命令虽然种类繁多，但是常用的并不很多，提供一种分类熟记命令的方法，即按群组命令的形式。同一群组的命令一般都具有相同或类似的功能，只是针对的对象类型不同。

表 ANSYS中对象的类型名称

在批处理模式运行时为了避免出错，可以按照如下的格式来编写命令流文件，即：

选择一部分对象→进行相关的操作→用ALLSEL恢复选择全集

5APDL语言的参数化功能

APDL语言提供了强大的参数化设计功能，定义的参数可以被ANSYS操作命令引用，以实现参数化分析。概括为如下几个方面：

1)标量参数的定义

在批处理文件中，通过*SET命令定义参数变量，基一般格式为*SET，Par，Value，其意义为定义一个取值为Value的变量参数Par，例如：

*SET，pi，3.14159    即定义一个取值为3.14159的参数pi

也可以采用“=”来调用*SET命令，其一般格式为Par=Value，其意义完全等同于*SET，Par，Value命令，pi=3.14159

此外，ANSYS程序还提供了用于从系统中提取参数值的*GET命令，其一般格式为：

*GET，Par,ENTNUM,Item1,IT1NUM,Item2,IT2NUM

其中各参数的意义为：

Par：提取的参数被赋给变量名称

Entity：提取参数信息的实体项目类型，可为NODE,ELEM,KP,LINE,VOLU等

ENTNUM：实体的编号

Item1,IT1NUM：要提取的信息类型及其编号

Item2,IT2NUM：要提取的信息类型及其编号（第2组）。例：

i.变量MAT100等于100号单元的材料型号：

*GET，MAT100，ELEM，100，ATTR，MAT

ii.节点10的Y坐标赋给变量Y10

*GET，Y10，NODE，10，LOC，Y

iii.NMAX为当前选择节点的最大ID号：

*GET，NMAX，NODE，NUM，NMAX

iv.V101为101号单元的体积：

*GET，V101，ELEM，101，VOLU

v.在通用后处理中将节点25的X方向应力分量赋予变量sx25：

/POST1

*GET，sx25，node,25,s,x  (ANSYS不区分变量名称的大小写)

2)参数表达式和函数

参数表达式由参数，数字以及加，减，乘，除，乘方等运算符组成，例：

c=a+b

r0=(r1+r2)/2

m=SQRT((x2-x1)**2+(y2-y1)**2)

在第三个表达式中SQRT为引用的参数函数，SQRT（X）表示变量X的开平方值。ANSYS提供了大量的参数函数形式。下面列举一些参数函数的具体应用：

Pi=ACOS(-1)         !计算圆周率的值

Y=RAND（-1，1）   ！Y是-1~1之间的随机变量

Z=LOG10（A）      ！计算A的常用对数（以10为底）

3)参数化数组的定义

基本格式如下：

*DIM，Par，Type,IMAX,JMAX,KMAX,Var1,Var2,Var3

其中各参数的意义为：

Par:要定义的数组参数名。

Type:要定义的数组类型，ARRAY（数值数组，一般意义的数组），TABLE（数值表，需要定义0行0列0页的数表，数据范围在表外可插值），CHAR（定符型数组，每个元素包含至多8个字符），STRING（字符串数组，每个元素仅能包含1个字符）

IMAX,JMAX,KMAX:三维数组各维的维数，即行，列，页数

Var1,Var2,Var3：对TABLE类型，与行，列，页对应的变量名的默认值。

定义了参数化数组之后，可以通过*SET命令以数组的各元素进行赋值，也可采用直接赋值语句。例*DIM定义一个4×3的ARRAY数组C并赋值。

C（1，1）=1，2，3，4

C（1，2）=5，6，7，8

C（1，3）=9，10，11，12

*DIM定义一个6×1的TABLE数组F并赋值

*DIM,F,TABLE,6,1,1

F(1,0)=0.0,1.0,2.2,3.0,4.0,5.5

F(1,1)=0.0,1.6,1.8,3.6,3.9,5.6

4)APDL语言的循环和分支功能

i.循环。对于大量重复性的操作。APDL语言允许在参数化建模以及分析的批处理文件中采用如下形式的循环体：

*DO，Par,IVAL,FVAL,INC     ！变量，初值，终值，增量（可正负，小数）

……（循环操作指令，要引用循环变量）

*ENDDO

循环体中可以嵌入循环以形成多重循环，这在一些空间桁架体系的建模中是很有用处的。

ii.分支。APDL允许在参数化建模文件中采用如下形式的分支控制块：

*IF,VAL1,Oper,VAL2,THEN

……(需要执行的命令)

*ELSEIF，VAL1，Oper,VAL2

……(需要执行的命令)

*ELSEIF，VAL1，Oper,VAL2

……(需要执行的命令)

*ELSE

……(需要执行的命令)

*ENDIF

其中，Oper为操作符，可以为表列举的操作符之一。

*IF条件句的操作符

*IF，VAL1，Oper1,VAL2,Base1,VAL3,Oper2,VAL4,Base2

Base1可以用来连接操作符Oper1和Oper2，可以用下面的选项：

AND：表示两个操作符Oper1和Oper2同时为真

OR：表示两个操作符Oper1和Oper2中间任何一个为真

XOR：表示两个操作符Oper1和Oper2中间有一个真

选择与组件

图素选择是建模和结果处理的重要手段，而在选择中使用组件将更加方便。

选择命令一览

命令：NSEL，Type,Item,Comp,VMIN,VMAX,VINC,KABS

其中：Type–选择类型标识。其值可取：

S：从所有节点中（全集）选择一组新的节点子集为当前子集；

R：从当前子集中再选择一组节点，形成新的子集；

A：从全集中另外选一组节点子集添加到当前子集中；

U：从当前子集中去掉一组节点子集；

ALL：重新选择当前子集为所有节点，即全集

NONE：不选择任何关键点，当前子集为空集，忽略其后参数；

INVE：选择与当前子集相反的部分，形成新的当前子集。

STAT：显示当前子集状态。

以下参数在Type=S,R,A，U时地有效，Item和Comp详见下述。

VMIN—选择项目范围的最小值

VMAX—选择项目范围的最大值

VINC—在选择项目范围内的增量

KABS—绝对值控制标识

ACEL,OMEGA以及DOMEGA命令分别用于定义在总体直角坐标系（CSYS=0）中的加速度，角速度以及加速度数值。

UNDO,new只有一个参数，打开session editor

/triad,lab总体坐标符号显示控制

Lab=orig（缺省）在总体坐标系原点显示

Lab=off关闭坐标系符号显示

Lab=lbot,rbot ,ltop,rtop则分别左下角，右下角，左上角和右上角显示坐标系符号

Volu体mat材料号type单元类型号real实常数号cp耦合组号secn截面号ce约束方程组号csys坐标系号