Ansys模型生成

有限元分析的最终目地是数学地重现一个实际工程系统的行为。换言之，这分析必须是一个物理原型的准确数学模型。

从广义上，这模型包含所有的节点，单元，材料特性，实常量，边界条件，和用于描述这物理系统的其它特征。

Ansys模型生成有以下方法：

1，在Ansys创建一个实体模型。

2，直接生成。

3，输入一个在CAD创建的模型。

Ansys模型生成的典型步骤：

1，计划方案

在开始模型生成时，将有意无意地做一些将怎样对物理系统数学摹拟的决定：

分析目地是什麽？对物理系统的全部还是部分建模？模型包含多少细节？将用哪类单元？网格密度是多少？总之，要平衡好计算成本（CPU运算时间等）和分析结果的准确性。计划阶段的决定将很大程度上影响分析的成败。

2，确定分析目地，它依赖于教育程度，经验，专业判断。

3，选择模型类型，

线模型可用于2维或3维梁和管结构，也可做3维轴对称壳结构的2维模型。

通常用直接生成法产生模型。

2维实体模型用于薄的面结构（面应力），有恒定剖面的“无限长”结构（面应变），或轴对称实体结构。

3维壳模型用于3维薄壳结构。

3维实体模型用于既无恒定剖面又不是轴对称的实体结构

4，选择单元类型

线性单元（无中间节点），应用时要避免蜕变单元形状出现在关键区域。尽量避免用过度变形的线性单元

高级单元（有中间节点），对有蜕变单元形状（2维三角形单元，3维四面体单元）的结构分析，它会比线性单元产生更好的结果。

5，对结合不同单元的。

在直接结合不同单元时，若它们有不同的自由度，则分析运算时将不能在不同单元之间传递正确的力和力矩，因为它们在相交处不相容。

两个单元相兼容，它们必须有相同的自由度，相同数量和类型的位移自由度，旋转自由度，而且，这些自由度必须沿相交处单元边界上连续地相互叠合在一起。

6，充分利用对称性。

许多物体具有对称性，如重复对称，镜像对称，轴对称。利用对称性可以大大地减小模型的尺寸减少运算时间。

三维轴对称结构可以用等同的二维型式来代表。而二维轴对称分析比等同的三维分析更准确。

理论上一个完全轴对称模型只能承受轴对称载荷，然而在许多场合轴对称结构将承受非轴对称载荷，这时就要用一种特殊单元，轴对称谐单元如PLANE25, SHELL61, PLANE75, PLANE78, FLUID81, 和 PLANE83 。

7，决定包含多少细节

在实体模型中不必要包含一些不重要的小细节，因为它们只会使模型更复杂。但是在一些结构中，象导角或孔等的小细节可能是最大应力集中的地方，这时它们就很重要，这取决于分析目地，必须对结构的预期行为有足够的理解以做出决定。

通常，只有很少的小细节会破坏结构的对称性，常常可以忽略这些小细节或视它们为对称以获得较小的对称性模型。这时必须在模型简化和降底准确性之间权衡。

8，确定适当的网格密度

网格密度非常重要，过稀，结果的误差太大，过密，又浪费计算机资源，要经过长的运算时间。

可用以下一些技巧：

用适应性网格adaptive meshing 来产生在可接受误差泛围内的网格。

先用看起来合理的网格做一个分析，在关键区用两倍的单元数重新分析，对比两次结果，如果两次结果非常接近，说明网格密度是恰当的，否则需要细化网格。

如果只有模型的一部分需要较密的网格，可用子模型在关键区域划分网格。

9，ANSYS座标系1：

根椐不同用途有以下几种座标系：

1）总体和局部座标系用来确定几何元素在空间的位置。

2）显示座标系显示或陈列出几何元素。

3）节点座标系定义每个节点自由度的方向和节点结果数据的定向。

4）单元座标系用于材料特性和单元结果数据的定向。

5）结果座标系用于转换节点或单元结果数据到一特定座标系陈列，显示，或通用后处理操做(POST1)。

10，ANSYS座标系2：

总体和局部座标系：

总体座标系可视为绝对参考系。ANSYS预置了三个总体座标系：直角座标系，柱座标系，和球座标系。它们有相同的原点，都是右手定则。

它们可用座标系(C.S.)号码来鉴别：0代表直角座标系，1代表柱座标系，2代表球座标系。

局部座标系，在很多场合有必要建立自己的座标系，这些用户自定义座标系即局部座标系，它们可由以下方法产生：

· 通过总体座标系定义局部座标系. 

命令: LOCAL

GUI: Utility Menu>WorkPlane>Local Coordinate Systems>Create Local CS> At Specified Loc

· 通过存在节点定义局部座标系. 

命令: CS

GUI: Utility Menu>WorkPlane>Local Coordinate Systems>Create Local CS> By 3 Nodes

· 通过存在关键点定义局部座标系. 

命令: CSKP

GUI: Utility Menu>WorkPlane>Local Coordinate Systems>Create Local CS> By 3 Keypoints

· 通过现时定义的工作平面的原点定义局部座标系. 

命令: CSWPLA

GUI: Utility Menu>WorkPlane>Local Coordinate Systems>Create Local CS> At WP Origin

在定义一个局部座标系时，它就成为激活的座标系。可赋与它一个座标系号码，必须是11以上。在任何阶段都可以生成或删除局部座标系。

删除局部座标系用以下方法：

命令: CSDELE

GUI: Utility Menu>WorkPlane>Local Coordinate Systems>Delete Local CS

观查所有总体和局部座标系用以下方法：

命令: CSLIST

GUI: Utility Menu>List>Other>Local Coord Sys

激活座标系：

可以定义任意多的座标系，然而在任何时侯只有一个是激活的。

最初系统默认总体座标系为激活的座标系，每次定义局部座标系时，这新定义的座标系自动成为激活的座标系。

如果要激活以前定义的座标系，可用以下方法：

命令: CSYS

GUI: Utility Menu>Change Active CS to>Global Cartesian

Utility Menu>Change Active CS to>Global Cylindrical

Utility Menu>Change Active CS to>Global Spherical

Utility Menu>Change Active CS to>Specified Coord Sys

Utility Menu>Change Active CS to>Working Plane

11，ANSYS座标系3：

显示座标系：

可用以下方法改换显示座标系：

命令: DSYS

GUI: Utility Menu>WorkPlane>Change Display CS to>Global Cartesian

Utility Menu>WorkPlane>Change Display CS to>Global Cylindrical

Utility Menu>WorkPlane>Change Display CS to>Global Spherical

Utility Menu>WorkPlane>Change Display CS to>Specified Coord Sys

改换显示座标系将影响图形显示。除非要特殊效果，否则在进行图形显示操作命令前（如NPLOT, EPLOT,等）必须重置显示座标系为C.S.0。而[KPLOT], [LPLOT], [APLOT], [VPLOT] 则不受DSYS影响