1、lecture on introduction to ansyslecture on introduction to ansyslecture on introduction to ansyslecture on introduction to ansyslecture on introduction to ansyslecture on introduction to ansys24 february 2006通用有限元程序ansys及應用l1-1 碩士研究生學位課程講義（碩士研究生學位課程講義（2006）通用有限元程序通用有限元程序ansys及及應用應用( (一一) )主主 講：講： 錢錢

2、 江江 二二oooo六年二月二十四日六年二月二十四日lecture on introduction to ansyslecture on introduction to ansyslecture on introduction to ansyslecture on introduction to ansyslecture on introduction to ansyslecture on introduction to ansys24 february 2006通用有限元程序ansys及應用l1-2課程大綱課程大綱一、基礎部分一、基礎部分1.1. 有限元法理論及結構分析通用程序簡介有限元法理

3、論及結構分析通用程序簡介2.2. ansysansys 圖形用戶界面簡介圖形用戶界面簡介3. 3. 直接生成法建模過程直接生成法建模過程4. 4. 實體建模的基本過程實體建模的基本過程5. 5. 網格劃分網格劃分6. 6. 基本的加載及求解過程基本的加載及求解過程7.7. 數據后處理數據后處理lecture on introduction to ansyslecture on introduction to ansyslecture on introduction to ansyslecture on introduction to ansyslecture on introduction t

4、o ansyslecture on introduction to ansys24 february 2006通用有限元程序ansys及應用l1-3課程大綱課程大綱( (續續) )二、應用部分二、應用部分 8. 8. 結構分析常用單元性能簡介結構分析常用單元性能簡介 9. 9. 空間框架結構的譜分析法地震響應分析空間框架結構的譜分析法地震響應分析10.10. 鋼筋混凝土剪力墻的瞬態動力響應分析鋼筋混凝土剪力墻的瞬態動力響應分析11.11. 粱柱節點局部的應力分析粱柱節點局部的應力分析（靜力非線性）（靜力非線性）12.12. ansysansys高級分析技術及高級分析技術及高層建筑結構抗震分析實

5、例簡介高層建筑結構抗震分析實例簡介lecture on introduction to ansyslecture on introduction to ansyslecture on introduction to ansyslecture on introduction to ansyslecture on introduction to ansyslecture on introduction to ansys24 february 2006通用有限元程序ansys及應用l1-4492米米可能的世界第一高樓可能的世界第一高樓lecture on introduction to ansysl

6、ecture on introduction to ansyslecture on introduction to ansyslecture on introduction to ansyslecture on introduction to ansyslecture on introduction to ansys24 february 2006通用有限元程序ansys及應用l1-51.1.有限元法理論及結構分析通用軟件簡介有限元法理論及結構分析通用軟件簡介1.1 1.1 結構分析有限元法基礎結構分析有限元法基礎 結構分析的基本目的：結構分析的基本目的： 結構的變形狀態結構的變形狀態 結構內

7、部的受力（應力）狀態結構內部的受力（應力）狀態 基本求解方法：基本求解方法： 精確方法精確方法 近似方法近似方法lecture on introduction to ansyslecture on introduction to ansyslecture on introduction to ansyslecture on introduction to ansyslecture on introduction to ansyslecture on introduction to ansys24 february 2006通用有限元程序ansys及應用l1-61.1 1.1 結構分析有限元法基

8、礎（續）結構分析有限元法基礎（續）有限元法產生的歷史：有限元法產生的歷史： 1943，數學家 courant 用三角域內分片連續函數 結合最小勢能原理解st. venant扭轉問題 1960，力學家clough等首次提出 finite element 概念，并正確求解了平面彈性問題 1960以后，對經典的里茲(ritz)法、伽遼金法 (galerkin)進行了推廣，特別是后者，采用加權 余量的方式確定單元特性，使得在無物理守恒定 律或變分泛函的情況下仍然可以使用有限元法lecture on introduction to ansyslecture on introduction to ansy

9、slecture on introduction to ansyslecture on introduction to ansyslecture on introduction to ansyslecture on introduction to ansys24 february 2006通用有限元程序ansys及應用l1-71.1 1.1 結構分析有限元法基礎（續）結構分析有限元法基礎（續）結構分析有限元法典型步驟結構分析有限元法典型步驟 根據問題的物理特性確定基本的未知變量、解題類別； 在累計系統總能量時，將問題的求解區域分割成便于計 算的子區域 劃分單元； 在子區域中假設基本物理場的分布

10、形式，使計算求解成 為可能 選擇單元類型（即位移模式）； 計算每個子區域的能量 形成單元剛度矩陣； 累計系統的總能量 組裝總剛度矩陣； 施加邊界約束和外載荷 建立離散體系的代數方程； 求解代數方程 得到基本未知變量（位移）數值結果； 由節點位移解求單元內的應變、應力；lecture on introduction to ansyslecture on introduction to ansyslecture on introduction to ansyslecture on introduction to ansyslecture on introduction to ansyslectur

11、e on introduction to ansys24 february 2006通用有限元程序ansys及應用l1-81.2 1.2 常見的結構分析通用有限元程序常見的結構分析通用有限元程序 1990 1990前，前，sap4sap4、5 5（線性），線性），adinaadina（非線性分析）；非線性分析）； 目前，目前，msc/nastran msc/nastran 系列（系列（patranpatran、dytrandytran等）等） 基于美國基于美國 nasa nasa 計劃；計劃； abaqus abaqus 據稱具有最強大的非線性求解功能；據稱具有最強大的非線性求解功能； mar

12、c marc 據稱最適于求解耦合場問題（熱力耦合），據稱最適于求解耦合場問題（熱力耦合）， 已被已被 msc msc 公司收購；公司收購； adina adina for windows for windows 版版lecture on introduction to ansyslecture on introduction to ansyslecture on introduction to ansyslecture on introduction to ansyslecture on introduction to ansyslecture on introduction to ansys

13、24 february 2006通用有限元程序ansys及應用l1-91.3 1.3 ansys ansys 程序的發展及功能簡介程序的發展及功能簡介 第一個通過 iso9001 質量體系認證的分析設類軟件； 首個在我國壓力容器標準化技術委員會認證的分析軟件；程序分析功能：程序分析功能： 結構分析 熱分析 高度非線性瞬態動力分析（lsdynan） 流體靜力學和動力學分析（flotran） 電磁場分析 聲學分析 壓電分析 多場耦合分析 設計靈敏度及優化分析lecture on introduction to ansyslecture on introduction to ansyslecture

14、 on introduction to ansyslecture on introduction to ansyslecture on introduction to ansyslecture on introduction to ansys24 february 2006通用有限元程序ansys及應用l1-102. 2. 圖形用戶界面（圖形用戶界面（guigui）簡介簡介圖形用戶界面的六個分區圖形用戶界面的六個分區 utility menu 通用菜單 快捷工具欄 顯示隱藏對話框 main menu 主菜單 tool bar 工具條 input window 輸入窗口 graphics win

15、dow 圖形窗口 output window 輸出窗口 狀態欄其中，1、4、6是最常用的。通常，主菜單是需要順序操作的；而通用菜單則為非順序操作，即：可以在任意時刻、任意狀態下實施其中的某些命令。lecture on introduction to ansyslecture on introduction to ansyslecture on introduction to ansyslecture on introduction to ansyslecture on introduction to ansyslecture on introduction to ansys24 februar

16、y 2006通用有限元程序ansys及應用l1-11啟動啟動 ansys 后出現以下窗口后出現以下窗口當顯示出這六個窗當顯示出這六個窗口后，就可以使用口后，就可以使用ansys了了.lecture on introduction to ansyslecture on introduction to ansyslecture on introduction to ansyslecture on introduction to ansyslecture on introduction to ansyslecture on introduction to ansys24 february 2006通

17、用有限元程序ansys及應用l1-12ansys gui中六個窗口的總體功能中六個窗口的總體功能輸入輸入顯示提示信息，顯示提示信息，輸入輸入ansys命令命令，所有輸入的命，所有輸入的命令將在此窗口顯令將在此窗口顯示。示。主菜單主菜單包含包含ansys的主的主要功能，分為前要功能，分為前處理、求解、后處理、求解、后處理等。處理等。輸出輸出顯示軟件的文本顯示軟件的文本輸出。通常在其輸出。通常在其他窗口后面，需他窗口后面，需要查看時可提到要查看時可提到前面。前面。應用菜單應用菜單包含例如文件管包含例如文件管理、選擇、顯示理、選擇、顯示控制、參數設置控制、參數設置等功能等功能.工具條工具條將常用的命

18、令制將常用的命令制成工具條，方便成工具條，方便調用調用.圖形圖形顯示由顯示由ansys創創建或傳遞到建或傳遞到ansys的圖形的圖形.lecture on introduction to ansyslecture on introduction to ansyslecture on introduction to ansyslecture on introduction to ansyslecture on introduction to ansyslecture on introduction to ansys24 february 2006通用有限元程序ansys及應用l1-13主菜單交互

19、操作主菜單交互操作要在主菜單中選擇子菜單，將鼠標移到帶有要在主菜單中選擇子菜單，將鼠標移到帶有 “ 符號的項目上，符號的項目上，并按鼠標左鍵并按鼠標左鍵.與下拉菜單不同，這些子菜單是相對與下拉菜單不同，這些子菜單是相對獨立的，迭加在主菜單上面獨立的，迭加在主菜單上面.lecture on introduction to ansyslecture on introduction to ansyslecture on introduction to ansyslecture on introduction to ansyslecture on introduction to ansyslectur

20、e on introduction to ansys24 february 2006通用有限元程序ansys及應用l1-14主菜單交互操作主菜單交互操作 ( (續續) )要將一個被要將一個被“壓住壓住”在菜單提到前面來，將鼠標移到此菜單上，按鼠標在菜單提到前面來，將鼠標移到此菜單上，按鼠標左鍵左鍵 (與其他基于與其他基于windows軟件相同軟件相同).用鼠標左鍵點取用鼠標左鍵點取 preprocessor 菜單菜單 ，將，將preprocessor子菜單調子菜單調到前面來到前面來. 例如例如:lecture on introduction to ansyslecture on introdu

21、ction to ansyslecture on introduction to ansyslecture on introduction to ansyslecture on introduction to ansyslecture on introduction to ansys24 february 2006通用有限元程序ansys及應用l1-15主菜單交互操作主菜單交互操作 ( (續續) )結尾帶結尾帶 “.”的項目表示將產生的項目表示將產生 對話框對話框.基本的主菜單交互操作基本的主菜單交互操作結尾帶結尾帶 “” 的項目表示將產生的項目表示將產生 子菜單子菜單. 結尾沒有任何符號的表

22、示運行一條結尾沒有任何符號的表示運行一條ansys 命令命令. lecture on introduction to ansyslecture on introduction to ansyslecture on introduction to ansyslecture on introduction to ansyslecture on introduction to ansyslecture on introduction to ansys24 february 2006通用有限元程序ansys及應用l1-16要顯示要顯示 the pan, zoom, rotate 菜單菜單:utilit

23、y menu: plotctrls pan, zoom, rotatepan, zoom, rotate菜單用于模型的平移、縮放、旋轉菜單用于模型的平移、縮放、旋轉.應用菜單交互操作（之一）應用菜單交互操作（之一） pan, zoom, and rotatepan, zoom, and rotatelecture on introduction to ansyslecture on introduction to ansyslecture on introduction to ansyslecture on introduction to ansyslecture on introductio

24、n to ansyslecture on introduction to ansys24 february 2006通用有限元程序ansys及應用l1-17應用菜單交互操作（之二）應用菜單交互操作（之二） ansys ansys 的幫助系統的幫助系統 ansys的幫助系統包括所有的幫助系統包括所有ansys命令解釋及所有的命令解釋及所有的gui解釋解釋，還包括，還包括ansys系統分析指南系統分析指南. 幫助系統可以通過下列三種方式進入幫助系統可以通過下列三種方式進入:3.在任何對話框中在任何對話框中選取選取 help。2.在在ansys程序組中選取程序組中選取 help system win

25、dows nt: start programs ansys 551.在應用菜單中選取在應用菜單中選取lecture on introduction to ansyslecture on introduction to ansyslecture on introduction to ansyslecture on introduction to ansyslecture on introduction to ansyslecture on introduction to ansys24 february 2006通用有限元程序ansys及應用l1-18ansys ansys 的幫助系統的幫助系統

26、( (續續) )帶矩形框的項目為帶矩形框的項目為 超連接超連接. 選取此超連接將得到更詳細選取此超連接將得到更詳細的幫助的幫助. lecture on introduction to ansyslecture on introduction to ansyslecture on introduction to ansyslecture on introduction to ansyslecture on introduction to ansyslecture on introduction to ansys24 february 2006通用有限元程序ansys及應用l1-19輸入窗口交互操

27、作輸入窗口交互操作注意注意: 當當ansys提示你輸入信息時，輸入窗口的顏色會發生改變提示你輸入信息時，輸入窗口的顏色會發生改變.在輸入窗口輸入任何信息以前，請先確認光標在窗口內閃動，否則，在輸入窗口輸入任何信息以前，請先確認光標在窗口內閃動，否則，請在窗口內文字輸入框按一下鼠標左鍵。在輸入完信息以后，請按回請在窗口內文字輸入框按一下鼠標左鍵。在輸入完信息以后，請按回車鍵執行車鍵執行.文字輸入框文字輸入框 例如例如:閃動的光標閃動的光標 提示信息提示信息 以前輸入的信息以前輸入的信息 lecture on introduction to ansyslecture on introduction

28、 to ansyslecture on introduction to ansyslecture on introduction to ansyslecture on introduction to ansyslecture on introduction to ansys24 february 2006通用有限元程序ansys及應用l1-203. 3. 直接生成法建模過程（示例）直接生成法建模過程（示例）lecture on introduction to ansyslecture on introduction to ansyslecture on introduction to ansy

29、slecture on introduction to ansyslecture on introduction to ansyslecture on introduction to ansys24 february 2006通用有限元程序ansys及應用l1-21謝謝各位！謝謝各位！lecture on introduction to ansyslecture on introduction to ansyslecture on introduction to ansyslecture on introduction to ansyslecture on introduction to an

30、syslecture on introduction to ansys24 february 2006通用有限元程序ansys及應用l1-221. 1. 有限元法理論及結構分析通用程序簡介有限元法理論及結構分析通用程序簡介 1.1 1.1 結構分析有限元法基礎結構分析有限元法基礎 1.2 1.2 常見的結構分析通用有限元程序常見的結構分析通用有限元程序 1.3 1.3 ansys ansys 軟件的發展及功能簡介軟件的發展及功能簡介lecture on introduction to ansyslecture on introduction to ansyslecture on introdu

31、ction to ansyslecture on introduction to ansyslecture on introduction to ansyslecture on introduction to ansys24 february 2006通用有限元程序ansys及應用l1-232. 2. ansys ansys 圖形用戶界面簡介圖形用戶界面簡介 2.1 2.1 通用菜單通用菜單 2.2 2.2 主菜單主菜單 2.3 2.3 工具條工具條 2.4 2.4 輸入窗口輸入窗口 2.5 2.5 圖形窗口圖形窗口 2.6 2.6 輸出窗口輸出窗口lecture on introductio

32、n to ansyslecture on introduction to ansyslecture on introduction to ansyslecture on introduction to ansyslecture on introduction to ansyslecture on introduction to ansys24 february 2006通用有限元程序ansys及應用l1-243. 3. 直接生成法建模過程直接生成法建模過程 3.1 3.1 方案規劃方案規劃 3.2 3.2 創建屬性列表創建屬性列表 3.3 3.3 定義節點及單元定義節點及單元lecture o

33、n introduction to ansyslecture on introduction to ansyslecture on introduction to ansyslecture on introduction to ansyslecture on introduction to ansyslecture on introduction to ansys24 february 2006通用有限元程序ansys及應用l1-254. 4. 實體建模的基本過程實體建模的基本過程 4.1 4.1 坐標系和工作平面的設定坐標系和工作平面的設定 4.2 4.2 圖元及基本圖元的生成圖元及基本圖元

34、的生成 4.3 4.3 圖元的修改圖元的修改 4.4 4.4 實體建模的基本途徑實體建模的基本途徑 4.5 4.5 布爾運算布爾運算lecture on introduction to ansyslecture on introduction to ansyslecture on introduction to ansyslecture on introduction to ansyslecture on introduction to ansyslecture on introduction to ansys24 february 2006通用有限元程序ansys及應用l1-265. 5.

35、網格劃分網格劃分 5.1 5.1 分網要點分網要點 5.2 5.2 模型修改模型修改lecture on introduction to ansyslecture on introduction to ansyslecture on introduction to ansyslecture on introduction to ansyslecture on introduction to ansyslecture on introduction to ansys24 february 2006通用有限元程序ansys及應用l1-276. 6. 基本的加載及求解過程基本的加載及求解過程 6.1

36、 6.1 荷載概述荷載概述 6.2 6.2 荷載施加及修改荷載施加及修改 6.3 6.3 荷載步及時間選項荷載步及時間選項 6.4 6.4 求解器選擇求解器選擇 6.5 6.5 多步求解及重啟動多步求解及重啟動lecture on introduction to ansyslecture on introduction to ansyslecture on introduction to ansyslecture on introduction to ansyslecture on introduction to ansyslecture on introduction to ansys24

37、february 2006通用有限元程序ansys及應用l1-287. 7. 數據后處理數據后處理 7.1 7.1 創建列表及計算結果的列表輸出創建列表及計算結果的列表輸出 7.2 7.2 計算結果的圖形顯示計算結果的圖形顯示 7.3 7.3 時間歷程的圖形顯示時間歷程的圖形顯示 7.4 7.4 組合工況的結果輸出組合工況的結果輸出 7.5 7.5 動畫顯示動畫顯示lecture on introduction to ansyslecture on introduction to ansyslecture on introduction to ansyslecture on introduct

38、ion to ansyslecture on introduction to ansyslecture on introduction to ansys24 february 2006通用有限元程序ansys及應用l1-298. 8. 結構分析常用單元性能簡介結構分析常用單元性能簡介 8.1 8.1 空間桿單元空間桿單元 8.2 8.2 空間梁單元空間梁單元 8.3 8.3 平面單元平面單元 8.4 8.4 板殼單元板殼單元 8.5 8.5 實體單元實體單元 8.6 8.6 鋼筋混凝土單元鋼筋混凝土單元 lecture on introduction to ansyslecture on in

39、troduction to ansyslecture on introduction to ansyslecture on introduction to ansyslecture on introduction to ansyslecture on introduction to ansys24 february 2006通用有限元程序ansys及應用l1-309. 9. 空間框架結構的譜分析法地震響應分析空間框架結構的譜分析法地震響應分析 一維線形單元應用實例一維線形單元應用實例 9.1 9.1 構件截面屬性的定義構件截面屬性的定義 9.2 9.2 剛性樓板假定的實施剛性樓板假定的實施 9

40、.3 9.3 譜分析法命令流譜分析法命令流lecture on introduction to ansyslecture on introduction to ansyslecture on introduction to ansyslecture on introduction to ansyslecture on introduction to ansyslecture on introduction to ansys24 february 2006通用有限元程序ansys及應用l1-3110.10.鋼筋混凝土剪力墻的瞬態動力響應分析鋼筋混凝土剪力墻的瞬態動力響應分析 二維平面單元應用實例

41、二維平面單元應用實例 10.1 10.1 模態分析及模態疊加法模態分析及模態疊加法 10.2 10.2 直接時間積分法（直接時間積分法（fullfull法）法） 10.3 10.3 輸入時間歷程命令流輸入時間歷程命令流lecture on introduction to ansyslecture on introduction to ansyslecture on introduction to ansyslecture on introduction to ansyslecture on introduction to ansyslecture on introduction to ansy

42、s24 february 2006通用有限元程序ansys及應用l1-3211. 11. 粱柱節點局部的應力分析粱柱節點局部的應力分析（靜力非線性）（靜力非線性） 三維實體單元應用實例三維實體單元應用實例 11.1 11.1 非線性（彈塑性）材料模型的定義非線性（彈塑性）材料模型的定義 11.2 11.2 非線性求解過程基本參數的設定非線性求解過程基本參數的設定 11.3 11.3 如何解釋結果如何解釋結果lecture on introduction to ansyslecture on introduction to ansyslecture on introduction to ansyslecture