第一篇：ansys分析的一些心得

做了布爾運(yùn)算后要重畫圖形（刪除實(shí)體）時(shí)：需拾取Utility Menu>Plot>Replot 標(biāo)點(diǎn)的輸入是在英文狀態(tài)下，“,”。

線段中點(diǎn)的建立：Modling>Creat>Keypoints>Fill between kps 還不會(huì)環(huán)形陣列。

所謂桿系結(jié)構(gòu)指的是長度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于其他方向尺寸（10：1）的構(gòu)件組成的結(jié)構(gòu)，如連續(xù)梁，桁架，鋼架等。靜力學(xué)分析的結(jié)果包括結(jié)構(gòu)的位移，應(yīng)變，應(yīng)力和反作用力等，一般是使用POST1處理（普通后處理器）和查看這些結(jié)果。干系結(jié)構(gòu)的靜力學(xué)分析—平面桁架的建模，用NODE（節(jié)點(diǎn)），ELEMENT(元素)創(chuàng)建。復(fù)雜體積的建模一般用KPS(關(guān)鍵點(diǎn))，LINE（Straight line—直線），再生成面，再生成體。8 如果輸入的數(shù)據(jù)單位是國際單位制單位，則輸出的數(shù)據(jù)單位也是國際制單位。9 創(chuàng)建正六邊形：Creat>Areas>Polygon>Hexagon.指定中心和半徑。10 由面沿線擠出體：Modling>Operate>Extrude>Areas>Along Lines.11 Ansys中沒有Undo命令.需及時(shí)保存數(shù)據(jù)庫文件.12 Def Shape Only:只顯示變形圖.Def + Undeformed:顯示未變形的圖.Def + Udef egde:顯示未變形的圖形的邊界.13 用等高線顯示：Plot Results>Contour Plot>Nodal Solu.14 模態(tài)分析用于分析結(jié)構(gòu)的振動(dòng)特性，即確定結(jié)構(gòu)的固有頻率和振型，它也是諧響應(yīng)分析，瞬態(tài)動(dòng)力學(xué)分析以及譜分析等其他動(dòng)力學(xué)分析的基礎(chǔ)。Ansys的模態(tài)分析是線型分析。任何非線型分析，例如，塑性，接觸單元等，即使被定義了也將被忽略。平面桁架：Beam(2D elastic 3)厚壁圓筒：Solid(8 node 13)>Options(K3—Plane strain)17 一般材料的彈性模量（EX）：2e11.泊松比(PRXY)：0.3.密度：7800 18 做完靜力學(xué)分析后，再做模態(tài)分析時(shí)，要再次求解，同時(shí)預(yù)應(yīng)力效果也應(yīng)該打開（PSTRES,on）.可以在命令行中輸入：pstres,on 也可以用菜單路徑：Solution>Analysis Type>Analysis Options.19 彈簧阻尼器單元：Combination-Spring damper 14.20 接觸問題屬于狀態(tài)非線性問題，是一種高度非線性行為，需要較多的計(jì)算資源。接觸問題有兩個(gè)基本類型：剛體-柔體的接觸，柔體-柔體的接觸（許多金屬成型的接觸問題）。在剛體-柔體的接觸問題中，有的接觸面與它接觸的變形體相比，有較大的剛度而被當(dāng)做剛體。而柔體-柔體的接觸，是一種更普遍的類型，此時(shí)兩個(gè)接觸體具有近似的剛度，都為變形體。Ansys的接觸方式： 點(diǎn)-點(diǎn)接觸：過盈裝配問題是用點(diǎn)點(diǎn)接觸單元模擬面面接觸的典型例子。點(diǎn)-面接觸：不必預(yù)先知道準(zhǔn)確的接觸位置，接觸面之間也不需要保持一致的網(wǎng)格，并且允許有較大的變形和相對(duì)滑動(dòng)。典型實(shí)例：模擬插頭插入插座里。3 面-面接觸：剛性面作為目標(biāo)面，柔性面作為接觸面。打開自動(dòng)時(shí)間步長：Solution>Load Step Opts>Time Frequenc>Time And Substps.23 屈曲分析是一種用于確定結(jié)構(gòu)開始變得不穩(wěn)定時(shí)的臨界載荷和屈曲模態(tài)形狀分析的技術(shù)。打開預(yù)應(yīng)力效果：Solution> Analysis Type>Analysis Options.在彈出的對(duì)話框中的sstif pstres下拉列表框中選擇Prestress ON.單擊OK.25 交疊面：Modling>Opreat>Boolearns>Overlap>Areas.黏結(jié)體：：Modling>Opreat>Boolearns>Glue>Volums.27 黏結(jié)面：Modling>Opreat>Boolearns>Glue>Areas.28 殼體有厚度：shell63(八節(jié)點(diǎn))，SHELL93(八節(jié)點(diǎn))29（用關(guān)鍵點(diǎn)）直接建模，不需要智能化網(wǎng)格功能 過關(guān)鍵點(diǎn)定義面的命令中，關(guān)鍵點(diǎn)個(gè)數(shù)最多可以有18個(gè)，最少當(dāng)然是3個(gè) 31 為了消除應(yīng)力集中，可設(shè)置倒圓

面相加時(shí)的面號(hào)排序：如AADD,A1,A2,A3,A4，則最后得到A5號(hào)面

命令流支持混合運(yùn)算，在處理三角函數(shù)時(shí)，必須化作弧度，三角函數(shù)符號(hào)用小寫 29 建實(shí)體模型時(shí)，一定要用關(guān)鍵點(diǎn)，再連線，到面，到體。只用單元模擬時(shí)用節(jié)點(diǎn) 30 “C***”表示該行的內(nèi)容是一個(gè)注釋行，感嘆號(hào)“!”也是注釋行的標(biāo)志 31 ANSYS中的數(shù)據(jù)“0”是可以省略的

為了減少分析的總自由度數(shù)，可以利用主自由度（Master）概念。這里“M,3,UY,5”就是利用主自由度定義命令，將第3個(gè)節(jié)點(diǎn)到第5個(gè)節(jié)點(diǎn)的Y方向的自由度UY設(shè)置為主自由度，這樣在計(jì)算中，只有這些位移自由度才被計(jì)算和處理 33 ANSYS提供一百多種單元

ANSYS中的單元都有類型名稱和編號(hào)組成，編號(hào)是該單元在ANSYS中惟一的總編號(hào)。這里的單元名稱也可以只用編號(hào)，但是一般為了便于記憶和別人閱讀，盡可能使用類型＋編號(hào)的名稱，如“LINK1”，“BEAM3”等等

這是正常的，有限元在計(jì)算頻率時(shí)，一般總是偏大的。所以在高階模態(tài)分析，單元的網(wǎng)格應(yīng)該更密一些

ANSYS中使用最多的實(shí)體單元是Solid45，它有8個(gè)結(jié)點(diǎn)，每個(gè)結(jié)點(diǎn)有3個(gè)線位移 37 建模時(shí)可以對(duì)集合尺寸進(jìn)行賦值

做柔性體一定要定義密度，否則不能做出。即使能畫網(wǎng)格，也得定義密度，才能做柔性體

在前處理模塊設(shè)置工程選項(xiàng)、分析類型、單元類型和材料參數(shù) 22 模態(tài)分析

模態(tài)分析過程包括建模，施加載荷和求解，擴(kuò)展模態(tài)和查看結(jié)果等幾個(gè)步驟 1 必須定義材料的彈性模量和密度。模態(tài)分析的結(jié)果包括結(jié)構(gòu)的頻率，振型，相應(yīng)應(yīng)力和力等。3 模態(tài)分析的步驟：

①指定分析類型：Solution>Analysis Type>New Analysis在彈出的對(duì)話框中的Type of Analysis選項(xiàng)中選擇Modal.②指定分析選項(xiàng)：Solution>Analysis Type>Analysis Options.在彈出的對(duì)話框中的No.of modes to extract文本框中輸入10（十階模態(tài)）。彈出Block Lanczos method對(duì)話框，單擊OK.③指定要擴(kuò)展的模態(tài)數(shù)：Solution>Load Step Opts Expansionpass>Single Expand Expand Modes在彈出的對(duì)話框中的NMODE文本框中輸入10（擴(kuò)展的模態(tài)數(shù)）。單擊OK.④施加約束。⑤求解。

⑥列表固有頻率：General Postproc>Results Summary ⑦從結(jié)果文件讀出結(jié)果：General Postproc>Read Results>First Set ⑧用動(dòng)畫觀察模型的一階模態(tài)PlotCtrls>Animate>Mode Shape在彈出的對(duì)話框

中單擊OK.⑨觀察其余各階模態(tài)：General Postproc>Read Results>Next Set.4 0階模態(tài)（MODE = 0）是軸對(duì)稱振動(dòng)模態(tài)，而MODE = 2是它的第2階振動(dòng)頻率。在0階模態(tài)情況下，需要選擇半徑方向的自由度作為主自由度。對(duì)于MODE=2的情況，半徑方向和環(huán)向自由度都必須指定為主自由度 23 結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)分析（諧響應(yīng)分析）

諧響應(yīng)分析主要用于確定線性結(jié)構(gòu)承受隨時(shí)間按正弦規(guī)律變化的載荷時(shí)的穩(wěn)態(tài)響應(yīng)。主要采用縮減發(fā)（reduced）,模態(tài)疊加法（Mode Superposition）,完全發(fā)（Full）。24 單元選擇

初學(xué)ANSYS的人，通常會(huì)被ANSYS所提供的眾多紛繁復(fù)雜的單元類型弄花了眼，如何選擇正確的單元類型，也是新手學(xué)習(xí)時(shí)很頭疼的問題。

單元類型的選擇，跟你要解決的問題本身密切相關(guān)。在選擇單元類型前，首先你要對(duì)問題本身有非常明確的認(rèn)識(shí)，然后，對(duì)于每一種單元類型，每個(gè)節(jié)點(diǎn)有多少個(gè)自由度，它包含哪些特性，能夠在哪些條件下使用，在ANSYS的幫助文檔中都有非常詳細(xì)的描述，要結(jié)合自己的問題，對(duì)照幫助文檔里面的單元描述來選擇恰當(dāng)?shù)膯卧愋汀?.該選桿單元（Link）還是梁單元(Beam)？

這個(gè)比較容易理解。桿單元只能承受沿著桿件方向的拉力或者壓力，桿單元不能承受彎矩，這是桿單元的基本特點(diǎn)。

梁單元?jiǎng)t既可以承受拉，壓，還可以承受彎矩。如果你的結(jié)構(gòu)中要承受彎矩，肯定不能選桿單元。

對(duì)于梁單元，常用的有beam3,beam4,beam188這三種，他們的區(qū)別在于：

1)beam3是2D的梁單元，只能解決2維的問題。Beam3是一個(gè)具有張緊，壓縮和彎曲能力的單向元素。它有三個(gè)自由度，分別是x方向和y方向的移動(dòng)和沿z軸的旋轉(zhuǎn)（UX,UY,ROTZ）。該元素由兩個(gè)節(jié)點(diǎn)，兩個(gè)橫截面，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，高和材料性能來定義。2)beam4是3D的梁單元，可以解決3維的空間梁問題。3)beam188是3D梁單元，可以根據(jù)需要自定義梁的截面形狀。2.對(duì)于薄壁結(jié)構(gòu)，是選實(shí)體單元還是殼單元？

對(duì)于薄壁結(jié)構(gòu)，最好是選用shell單元，shell單元可以減少計(jì)算量，如果你非要用實(shí)體單元，也是可以的，但是這樣計(jì)算量就大大增加了。而且，如果選實(shí)體單元，薄壁結(jié)構(gòu)承受彎矩的時(shí)候，如果在厚度方向的單元層數(shù)太少，有時(shí)候計(jì)算結(jié)果誤差比較大，反而不如shell單元計(jì)算準(zhǔn)確。

實(shí)際工程中常用的shell單元有shell63,shell93。shell63是四節(jié)點(diǎn)的shell單元(可以退化為三角形)，shell93是帶中間節(jié)點(diǎn)的四邊形shell單元(可以退化為三角形),shell93單元由于帶有中間節(jié)點(diǎn)，計(jì)算精度比shell63更高，但是由于節(jié)點(diǎn)數(shù)目比shell63多，計(jì)算量會(huì)增大。對(duì)于一般的問題，選用shell63就足夠了。

除了shell63,shell93之外，還有很多其他的shell單元，譬如shell91,shell131，shell163等等，這些單元有的是用于多層鋪層材料的，有的是用于結(jié)構(gòu)顯示動(dòng)力學(xué)分析的，一般新手很少涉及到。通常情況下，shell63單元就夠用了。

3.實(shí)體單元的選擇。

實(shí)體單元類型也比較多，實(shí)體單元也是實(shí)際工程中使用最多的單元類型。常用的實(shí)體單元類型有solid45, solid92,solid185,solid187這幾種。

其中把solid45,solid185可以歸為第一類，他們都是六面體單元，都可以退化為四面體和棱柱體，單元的主要功能基本相同,(SOLID185還可以用于不可壓縮超彈性材料)。Solid92, solid187可以歸為第二類，他們都是帶中間節(jié)點(diǎn)的四面體單元，單元的主要功能基本相同。

實(shí)際選用單元類型的時(shí)候，到底是選擇第一類還是選擇第二類呢？也就是到底是選用六面體還是帶中間節(jié)點(diǎn)的四面體呢？

如果所分析的結(jié)構(gòu)比較簡單，可以很方便的全部劃分為六面體單元，或者絕大部分是六面體，只含有少量四面體和棱柱體，此時(shí)，應(yīng)該選用第一類單元，也就是選用六面體單元；如果所分析的結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，難以劃分出六面體，應(yīng)該選用第二類單元，也就是帶中間節(jié)點(diǎn)的四面體單元。

新手最容易犯的一個(gè)錯(cuò)誤就是選用了第一類單元類型(六面體單元)，但是，在劃分網(wǎng)格的時(shí)候，由于結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，六面體劃分不出來，單元全部被劃分成了四面體，也就是退化的六面體單元，這種情況，計(jì)算出來的結(jié)果的精度是非常糟糕的，有時(shí)候即使你把單元?jiǎng)澐值暮芗?xì)，計(jì)算精度也很差，這種情況是絕對(duì)要避免的。

六面體單元和帶中間節(jié)點(diǎn)的四面體單元的計(jì)算精度都是很高的，他們的區(qū)別在于：一個(gè)六面體單元只有8個(gè)節(jié)點(diǎn)，計(jì)算規(guī)模小，但是復(fù)雜的結(jié)構(gòu)很難劃分出好的六面體單元，帶中間節(jié)點(diǎn)的四面體單元恰好相反，不管結(jié)構(gòu)多么復(fù)雜，總能輕易地劃分出四面體，但是，由于每個(gè)單元有10個(gè)節(jié)點(diǎn)，總節(jié)點(diǎn)數(shù)比較多，計(jì)算量會(huì)增大很多。

前面把常用的實(shí)體單元類型歸為2類了，對(duì)于同一類型中的單元，應(yīng)該選哪一種呢？通常情況下，同一個(gè)類型中，各種不同的單元，計(jì)算精度幾乎沒有什么明顯的差別。選取的基本原則是優(yōu)先選用編號(hào)高的單元。比如第一類中，應(yīng)該優(yōu)先選用solid185。第二類里面應(yīng)該優(yōu)先選用solid187。ANSYS的單元類型是在不斷發(fā)展和改進(jìn)的，同樣功能的單元，編號(hào)大的往往意味著在某些方面有優(yōu)化或者增強(qiáng)。

對(duì)于實(shí)體單元，總結(jié)起來就一句話：復(fù)雜的結(jié)構(gòu)用帶中間節(jié)點(diǎn)的四面體，優(yōu)選solid187，簡單的結(jié)構(gòu)用六面體單元，優(yōu)選solid185。25 命令書寫

/FILNAM,EX3-1定義文件名/TITLE, 定義分析的標(biāo)題 /UNITS,SI！定義單位制

/PREP7！進(jìn)入前置處理

ET,1,3！定義元素類型為beam3 6 MP,EX,1,200E9!定義楊氏模量 R,1,3E-4,2.5E-9,0.01！定義實(shí)常數(shù) 26 當(dāng)使用單元LINK1時(shí)：

創(chuàng)建了節(jié)點(diǎn)后，節(jié)點(diǎn)用ELEMENT連接，即：E,1,2 27 根據(jù)模型的對(duì)成型性，計(jì)算時(shí)只需要一半模型即可。28 PRXY與NUXY的區(qū)別：

在材料參數(shù)泊松比的定義中可以使用“PRXY”或者“NUXY”，對(duì)于各種異性材料它們分別表示最大泊松比和最小泊松比。對(duì)于一般的各向同性材料，兩者的意義是等價(jià)的。29合并重合的關(guān)鍵點(diǎn)：

–Main Menu > Preprocessor > Numbering Ctrls > Merge Items.將Label 設(shè)置為 “Keypoints”, 單擊 [OK] 30.繪等效應(yīng)力(von Mises)圖.Main Menu: General Postproc-> Plot Results-> Contour Plot-Nodal Solu 1.選擇 stress 2.選擇 von Mises 3.OK 31.應(yīng)力動(dòng)畫Utility Menu: PlotCtrls-> Animate-> Deformed Results...1.選擇 stress 2.選擇 von Mises 3.OK 播放變形動(dòng)畫, 拾取MediaPlayer的 “>” 鍵。32.Exit.Toolbar: QUIT 1.Save Everything 2.OK 33 做柔性體時(shí)，建立剛性區(qū)域時(shí)，主從節(jié)點(diǎn)要分清，不能重復(fù)約束自由度（先加了約束，如：D,ALL,UX，后面建立剛性區(qū)域時(shí)不能再重復(fù)約束）34 模型幾何形狀非常規(guī)則時(shí)，易于用節(jié)點(diǎn)和單元直接建模來實(shí)現(xiàn)

如果需要了解其他模態(tài)的情況，需要在命令行輸入“Set,1,N”來指定選擇第N階模態(tài)，然后利用PLDISP命令就可以顯示模態(tài)了。再執(zhí)行“ANMODE,10,0.05”就可以生成該模態(tài)的動(dòng)畫文件了。需要說明的是，動(dòng)畫生成之前，需要選擇哪一階模態(tài)，并使用PLDISP顯示靜態(tài)的模態(tài)后，才可以執(zhí)行動(dòng)畫生成命令A(yù)NMODE。

利用殼單元的好處在于可以提取到單元的薄膜力和彎矩，以及這兩項(xiàng)內(nèi)力所對(duì)應(yīng)的中面薄膜力和內(nèi)外表面的彎曲應(yīng)力。

第二篇：ansys錯(cuò)誤分析

關(guān)于ANSYS錯(cuò)誤小結(jié)

1、把體用面分割的時(shí)候出現(xiàn)的錯(cuò)誤提示： Boolean operation failed.try adjusting the tolerance value on the BTOL commmand to some fraction of the minimum keypoint distance.Model Size(current problem)1.183933e+000,BTOL setting 1.00000e-005,minmum KPT distance

4.308365e-006

先在要分割的地方設(shè)置一個(gè)工作平面，用布爾運(yùn)算“divided--volumeby working plane”進(jìn)行分割的時(shí)候，出現(xiàn)上述錯(cuò)誤，主要原因可能是設(shè)置的公差太小，當(dāng)時(shí)試了幾次都么有成功，最后干脆把體重新建立了一個(gè)，又畫了一個(gè)很大的面，終于成功了。

2、一個(gè)常見的代表性錯(cuò)誤！

原來我的虛擬內(nèi)存設(shè)置為“無分頁文件”，現(xiàn)在改為“系統(tǒng)管理”，就不在出現(xiàn)計(jì)算內(nèi)存不夠的情況了。

Error!

Element type 1 is Solid95,which can not be used with the AMES command, meshing of area 2 aborted.剛開始學(xué)習(xí)的人經(jīng)常出這種錯(cuò)誤，這是因?yàn)椴煌瑔卧愋蛯?duì)應(yīng)不同的劃分網(wǎng)格操作。上面的錯(cuò)誤是說單元類型為Solid95（實(shí)體類型），不能用AMES命令劃分面網(wǎng)格。

3、Meshing of volume 5 has been aborted because of a lack of memory.Closed down other processes and/or choose a larger element size, then try the VMESH command again.Minimum additional memory required=853MB（by kitty_zoe）

說你的內(nèi)存空間不夠，可能因?yàn)槟愕挠?jì)算單元太多，增加mesh尺寸，減少數(shù)量或者增加最小內(nèi)存設(shè)定（ansys10中在customization preferences菜單存儲(chǔ)欄 可以修改）

你劃分的網(wǎng)格太細(xì)了，內(nèi)存不足。建議將模型劃分為幾個(gè)部分，分部分進(jìn)行劃分，可以減少內(nèi)存使用，試一下！

4、The input volumes do not meet the conditions required for the VGLU operation.No new entities were created.The VOVLAP operation is a possible alternative

VGLU 是將兩個(gè)或多個(gè)體粘到一塊，體之間的交集應(yīng)該是面，幫助里的說法，This operation is only valid if the intersections of the input volumes are areas along the boundaries of those volumes。你粘結(jié)glue的體可能有重疊，所以后面提示了一個(gè)VOVLAP命令，該命令是將兩個(gè)或多個(gè)體的重疊部分拿出來作為結(jié)果

VMESH劃分時(shí)，精度不同，單元數(shù)量差別太大了，如果是自由網(wǎng)格劃分，那么嘗試幾個(gè)SMRT等級(jí)看看。還有就是單元形狀不同，產(chǎn)生的網(wǎng)格質(zhì)量也差別很大，我前幾天才重新劃了一次網(wǎng)格，印象很深。shape,0,3d和shape,1,3d就是劃分體時(shí)控制單元形狀的5、clear is not a recognized GEGIN command,abbreviation,or macro.this command will be ingored.那是因?yàn)榇蜷_了前處理，求解或者后處理，先用FINISH命令，再用CLEAR就可以了

6、約束不足，產(chǎn)生剛性漂移

我覺得這個(gè)不一定就是約束不足造成的剛性漂移。另外一個(gè)可能的原因是網(wǎng)格劃分的不好。在曲線變化劇烈的區(qū)域，如果網(wǎng)格劃的太疏，也可能產(chǎn)生這樣的錯(cuò)誤。

7、AN error occured during sweeping while meshing arer 39.change element sizing parameters(RSIZE,LESIZE,etc).or mesh this arer manually(AMESH or AMAP).then try the VSME command again.The VSWE command is ignored.在對(duì)一個(gè)規(guī)則的體進(jìn)行掃略劃分的時(shí)候，出現(xiàn)了這個(gè)命令，原因是邊的尺寸，或者單元的個(gè)數(shù)設(shè)置不合理，對(duì)應(yīng)不上，就行變數(shù)核對(duì)皆可解決問題！

8、Volume 1 cannot be meshed.208 location(s)found where non-adjacent boundary triangles touch.Geometry configuration may not be valid or smaller element size definition may be required.提示就是告訴你需要更小的單元

可能單元太大的時(shí)候出現(xiàn)的網(wǎng)格有有問題，比如狹長的網(wǎng)格，計(jì)算的時(shí)候集中應(yīng)力太大

9、Shape testing revealed that 3 of the 13 new or modified elementsviolate shape warning limits.To review test results, please see the output file or issue the CHECK command.ansys 里面有自己帶的網(wǎng)格檢查，這說明你的網(wǎng)格尺寸有問題，重新劃分

10、劃分solid45單元的時(shí)候出現(xiàn)了 structural elements without mid nodes usually produce much more accurate results in quad or brick shape

提示你采用帶中間節(jié)點(diǎn)的單元進(jìn)行計(jì)算。但是solid45六面體網(wǎng)格精度一般夠了，不需要理會(huì)。

11、Volume11 could not be swept because a source and a target area could not be determined automatically。please try again...體不符合SWEEP的條件，把體修改成比較規(guī)則的形狀，可以分割試試

12、*** WARNING ***SUPPRESSED MESSAGECP =1312.641TIME= 16:51:48

An error has occurred writing to the file = 12 which may imply a fulldisk.The system I/O error = 28.Please refer to your system documentationon I/O errors.a、I/O 設(shè)備口錯(cuò)誤，I/O=26，錯(cuò)誤，告訴你磁盤已滿，讓你清理磁盤。但是實(shí)際問題的解決不是這樣，是你的磁盤格式不對(duì)，將你的磁盤格式從FAT26改稱 NTFS的就可以了。因?yàn)镕AT26格式的要求你的單一文件不能大于4G。但是我們一旦做瞬態(tài)或者是諧相應(yīng)的時(shí)候都很容易超過這個(gè)數(shù)，所以系統(tǒng)抱錯(cuò)。

b、I/O設(shè)備口錯(cuò)誤，I/O=9,錯(cuò)誤，和上一個(gè)一樣告訴你磁盤已滿，讓你清理磁盤。但是實(shí)際問題是由于你的磁盤太碎了造成的，你只要進(jìn)行磁盤碎片整理就可以了，這個(gè)問題就迎刃而解。

13、Topolgical degeneracy detected for ASBA command.Try modifying geometry slightly or loosening the tolerance(BTOL command).If BTOL is relaxed ,be sure to change the tolerance back to the default after operation

公差不能太大，默認(rèn)公差值是1e-5,每次擴(kuò)大10倍，即1e-4,1e-3,.....慢慢試試，如果不行，就得檢查模型

14、計(jì)算時(shí)候出現(xiàn)：Input/output error on unit=9.Possible full disk，在一些論壇看到轉(zhuǎn)換磁盤格式ntfs，轉(zhuǎn)換后還是不行，我的ansys11.0安裝在D盤，工作目錄為E盤（30G大小），另外輸出窗口提示for better cpu performace increase memory by 296mb using-m option

一.轉(zhuǎn)化格式（先確定你D盤為fat格式后）點(diǎn)“開始->運(yùn)行”輸入:covert D:/FS:NTFS 就可以將D盤轉(zhuǎn)換成NTFS格式了,不過轉(zhuǎn)換后不可以恢復(fù)成FAT32格式了.（本人沒有試過！）二.在開始——程序——ansys——ansys product launcher——customization，然后選擇memory下面的方框里面打勾，然后調(diào)整work spcae 和data base15、Large negative pivot value(-8.419662714E-03)in Eqn.system.May bebecause of a badtemperature-dependent material property used in the model.這種錯(cuò)誤經(jīng)常出現(xiàn)的。一般與單元形狀有關(guān)。

16、There are 21 small equation solver pivot terms.;

SOLID45 wedges are recommended only in regions of relatively low stress gradients.第一個(gè)問題我自己覺得是在建立contact時(shí)出現(xiàn)的錯(cuò)誤，但自己還沒有改正過來；第二個(gè)也不知道是什么原因。

還有一個(gè)：initial penetration 4.44089×10E-6 was detacted between contact element 53928 and target element 53616;也是建立接觸是出現(xiàn)的，也還沒有接近。唉，郁悶中！

第一個(gè)問題：There are 21 small equation solver pivot terms.;

不是建立接觸對(duì)的錯(cuò)誤，一般是單元形狀質(zhì)量太差（例如有i接近零度的銳角或者接近180度的鈍角）造成small equation solver pivot terms

第二個(gè)問題:SOLID45 wedges are recommended only in regions of relatively lowstress gradients.這只是一個(gè)警告，它告訴你：推薦SOLID45單元只用在應(yīng)力梯度較低的區(qū)域。它只是告訴你注意這個(gè)問題，如果應(yīng)力梯度較高，則可能計(jì)算結(jié)果不可信。

17、There are 1 small equation solver pivot terms

ansys,剛度矩陣主元太小，可能是單元畸形，或者材料參數(shù)有問題，總之這個(gè)問題你就不斷的換個(gè)方式建立模型，trial and error，往往就解決了這個(gè)問題

第一個(gè)問題：說明結(jié)構(gòu)剛度矩陣出現(xiàn)小主元。如果矩陣D 的所有主元都是正的，這時(shí)結(jié)構(gòu)的切線剛度矩陣正定，結(jié)構(gòu)處于穩(wěn)定狀態(tài)；如果矩陣D 的 主元有小于0 的，則切線剛度矩陣非正定，結(jié)構(gòu)處于不穩(wěn)定狀態(tài)。

如果出現(xiàn)的小主元不多，說明可能是達(dá)到某個(gè)臨界點(diǎn)，以后還可以繼續(xù)求下去；如果出現(xiàn)的小主元很多，而且越來越多，說明這個(gè)結(jié)構(gòu)即將破壞，比如出現(xiàn)大面積的塑性區(qū)，形成多個(gè)塑性鉸等。

當(dāng)|D |=0時(shí)，矩陣D 為奇異矩陣，非線性方程會(huì)產(chǎn)生奇異解，奇異解出現(xiàn)于可能產(chǎn)生不定解或非唯一解的分析中，求解方程的主元為負(fù)或零會(huì)產(chǎn)生這樣的奇異解。有些情況下，盡管遇到主元為負(fù)或零，仍需繼續(xù)進(jìn)行分析（特別是一些非線性分析中）。（since a negative or zero pivot value can occur for a valid analysis.）

下述條件會(huì)引起求解過程出現(xiàn)奇異性：（The following conditions may cause singularities in the solution process:）·約束條件不足 ·模型中有非線性單元：如間隙元、滑動(dòng)元、鉸鏈元、纜束員等。結(jié)構(gòu)的一部分可能已經(jīng)塌陷或分散了 ·材料特性為負(fù)：如在瞬態(tài)熱分析中規(guī)定的密度或溫度 ·連接點(diǎn)無約束，單元排列可能會(huì)引起奇異性。例如：兩個(gè)水平梁單元在連接點(diǎn)的垂直方向存在無約束自由度，在線性分析中，將會(huì)忽略加在該連接點(diǎn)的垂直載荷。另外，考慮一個(gè)與梁單元或管單元垂直相連的無板面內(nèi)的旋轉(zhuǎn)剛度的殼單元，在連接點(diǎn)處不存在板面內(nèi)的旋轉(zhuǎn)剛度。在線性分析中，將會(huì)

忽略加在該點(diǎn)處的板面內(nèi)力矩。·屈曲。當(dāng)應(yīng)力剛化效果為負(fù)（壓縮）時(shí)，結(jié)構(gòu)受載后變?nèi)酢Ｈ艚Y(jié)構(gòu)變?nèi)醯絼偠葴p小到零或?yàn)樨?fù)值，就會(huì)出現(xiàn)奇異解，且結(jié)構(gòu)已經(jīng)屈曲。會(huì)打印出“主元值為負(fù)”的消息。·零剛度矩陣（在行或列上）。如果剛度的確為零，線性或非線性分析都會(huì)忽略所加的載荷。

18、This model requires more scratch space than available, currently

8026545 words(31 MB).ANSYS was not able to allocate more memory toproceed.Please shut down other applications that may be running or increase the virtual memory on your system and rerun ANSYS.Problem terminated.原來我的虛擬內(nèi)存設(shè)置為“無分頁文件”，現(xiàn)在改為“系統(tǒng)管理”，就不在出現(xiàn)計(jì)算內(nèi)存不夠的情況了。

Input/Output error on unit= 20.Possible full disk.Input/Output error on unit= 9.Possible full disk.這些都是一類問題,引起這種問題的可能性有:

1.ANSYS的工作目錄磁盤空間已滿.(可能性很大)

2.ANSYS的虛擬內(nèi)存不夠

3.磁盤存在壞道.(可能性也很大,常見的是在一臺(tái)機(jī)器上不可以計(jì)算,但是放到別的機(jī)器上就可以計(jì)算了,這時(shí)就要考慮你的機(jī)器是不是存在壞道)

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The value of UY at node 1195 is 449810067.It is greater than the current limit of 1000000.This generally indicates rigid body motion as a result of an unconstrained model.Verifythat your model si properly constrained.錯(cuò)誤的可能：

1.出現(xiàn)了剛體位移，要增加約束

2.求解之前先merge或者壓縮一下節(jié)點(diǎn)

3.有沒有接觸，如果接觸定義不當(dāng)，也會(huì)出現(xiàn)這樣類似的情況

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Large negative pivot value...May be because of a bad temperature-dependent material property used in the model.出現(xiàn)這個(gè)錯(cuò)誤很可能的原因是約束不夠！

遇到了一個(gè)問題

開始求解后出現(xiàn)以下提示，Solid model data is contaminated

后來終于找到原因了

有限元網(wǎng)格里包含一些未被劃分網(wǎng)格的線，一般來說出現(xiàn)在面于面之間有重合的線，導(dǎo)致雖然面被劃分了網(wǎng)格，卻包含未被劃分網(wǎng)格的線。

解決辦法，把模型存為.cdb格式（去掉幾何信息），然后再讀取，就可以求解了命令：cdwrite，db，模型名，cdb

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在導(dǎo)入IGES文件時(shí)老出現(xiàn)

Because keypoint merging has not been performed,automatic volume creation is suppressed這句警告說明模型里有重合的點(diǎn)，你可以在ansys里合并keypoint

對(duì)于稍微復(fù)雜的模型都不建議用iges格式，建議用,prt格式或者.x-t格式

另外推薦大家學(xué)習(xí)ansys workbench

它的接口做的比ansys強(qiáng)很多

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計(jì)算過程中出現(xiàn)某個(gè)點(diǎn)的位移很大，比如說達(dá)到1E13。

這個(gè)錯(cuò)誤的原因有幾個(gè)：

A、模型中存在重節(jié)點(diǎn)，即同一個(gè)位置有兩個(gè)不同編號(hào)的節(jié)點(diǎn)，這些重節(jié)點(diǎn)不是你預(yù)先設(shè)定的，而是沒有注意到它們的存在，導(dǎo)致計(jì)算時(shí)這些節(jié)點(diǎn)飛了！有時(shí)候甚至存在重單元。主要是由于建模粗心大意。特別是，如果用體和線的鏡像命令時(shí)，會(huì)在鏡像處生成重節(jié)點(diǎn)，重單元。

B、整個(gè)模型的約束不夠，應(yīng)該檢查約束；

C、也有可能是模型中的某個(gè)局部出現(xiàn)屈服，破壞，導(dǎo)致位移過大。即使模型正確，但是在過大的荷載作用下，也會(huì)出現(xiàn)這種情況。

第三篇：ansys綜合心得

材料單元的選擇以及個(gè)材料的彈性模量和楊氏模量的選擇？

起因是，最近老有人問我一些，論壇上自己的提問，和回答，而這些回答我現(xiàn)在卻想不起來了；

同時(shí)，工作中也經(jīng)常遇到一些自己曾經(jīng)解決了的問題，而再次遇到的時(shí)候，又忘記了

因而，搜集了一些自己在論壇上的東西，整理一下，希望同仁兄臺(tái)相互討論，更益求精~！

希望，各位朋友能就文中的不足提出意見

更希望，各位朋友能拿出自己的心得體會(huì)，共同交流，共同進(jìn)步

希望，更多的朋友能提出建議

分享個(gè)人的一些經(jīng)驗(yàn)，或者就一些問題討論！

一、求解分析（結(jié)構(gòu)分析）

（一）求解設(shè)置

（二）邊界條件 ??對(duì)稱與反對(duì)稱邊界條件——實(shí)體和單元

1）針對(duì)對(duì)稱邊界條件下實(shí)體結(jié)構(gòu)的分析，可利用ANSYS對(duì)稱邊界條件設(shè)置，求解半個(gè)或者1/4實(shí)體結(jié)構(gòu)，將所得結(jié)果對(duì)稱/循環(huán)，得到整體結(jié)果分析；

2）針對(duì)反對(duì)稱邊界條件下實(shí)體結(jié)構(gòu)的分析，可利用ANSYS反對(duì)稱邊界條件設(shè)置，求解半個(gè)實(shí)體結(jié)構(gòu)，將所得結(jié)果按180度CYCLIC循環(huán)對(duì)稱定義，注意反對(duì)稱要求如下因素亦滿足反對(duì)稱條件：材料、約束方程、載荷、外形。??位移邊界條件——實(shí)體和單元 1.位移約束與強(qiáng)制位移

位移約束（displacement constraint）是在節(jié)點(diǎn)、或關(guān)鍵點(diǎn)（自由點(diǎn)）上施加某種條件以限制其沿某一自由度方向的運(yùn)動(dòng)

強(qiáng)制位移（enforced displacement）是在約束點(diǎn)（節(jié)點(diǎn)或關(guān)鍵點(diǎn)）上施加某種條件以促使其沿某一自由度方向運(yùn)動(dòng)。2.限制剛體位移

問題一：分析中有時(shí)會(huì)遇到這樣一種情況：即外加載荷是整體平衡的，從理論上來說不會(huì)引起剛體位移，只會(huì)引起結(jié)構(gòu)變形。但在進(jìn)行靜力分析時(shí)，如果不施加任何約束卻會(huì)由于剛度矩陣的奇異無法計(jì)算，這是怎么回事？這種情況下約束應(yīng)該如何施加？

答1：這種情況叫做Pure Neumann boundary value problem。這種情況下所得到的位移都是相對(duì)位移加上一個(gè)常數(shù)，常數(shù)即為剛體位移。一個(gè)很簡單的例子就是一根一維桿兩端加大小相等方向相反的力，桿內(nèi)任意兩點(diǎn)之間有相對(duì)位移，但每一點(diǎn)的絕對(duì)位移卻是整個(gè)桿的剛體位移加上相對(duì)位移。但是固定桿上的一個(gè)點(diǎn)，就會(huì)使這個(gè)常數(shù)即剛體位移為零。

對(duì)于Pure Neumann boundary value problem，討論位移或者溫度沒有意義，有意義的量是位移和溫度的導(dǎo)數(shù)的函數(shù)。梁，桿，殼單元可以通過固定任意一個(gè)節(jié)點(diǎn)，如固定剛體，剛體轉(zhuǎn)動(dòng)。對(duì)于體單元或者二維平面單元，固定一個(gè)點(diǎn)，會(huì)導(dǎo)致應(yīng)力奇異。應(yīng)該固定一個(gè)面或一條線，這樣就不會(huì)發(fā)生應(yīng)力奇異了。

答2：這種情況下仍然必須施加約束，但要求這種約束只約束剛體位移，而不能約束任何的結(jié)構(gòu)變形。要想達(dá)到這樣的目的，我們可以找出模型中的任意三個(gè)點(diǎn)（不共線）來約束其剛體位移。如下圖所示，這樣的約束在載荷自身平衡的情況下只約束結(jié)構(gòu)的剛體位移，而不會(huì)約束變形，即不會(huì)產(chǎn)生支反力。

這種約束也可以這么描述，找出不共線的三點(diǎn)1、2、3，三點(diǎn)組成一個(gè)平面，點(diǎn)1約束三個(gè)平動(dòng)自由度，點(diǎn)2約束垂直于點(diǎn)1/2連線的兩個(gè)線外平動(dòng)自由度，點(diǎn)3約束垂直于點(diǎn)1/2/3連線平面的一個(gè)面外平動(dòng)自由度。問題二：按照問題一解法所做，發(fā)現(xiàn)在約束點(diǎn)處出現(xiàn)應(yīng)力奇異的現(xiàn)象，怎么解決？ 檢查一下支反力，如果有較大的約束反力，則說明約束點(diǎn)取得不合適，或者看其和是否為零，特別是所有支反力是否會(huì)構(gòu)成非零彎矩。平衡力系中也應(yīng)該包括彎矩平衡，而這一點(diǎn)往往容易出問題。

或者，也可以這樣驗(yàn)算一下：六個(gè)約束剛體運(yùn)動(dòng)的自由度，施加位移約束：依次取其中一個(gè)為非零值(可以取大一點(diǎn))，其余為零，計(jì)算后看是否有應(yīng)力和約束反力存在，如果有應(yīng)力和約束反力，則說明該約束自由度取的不合適。如果都沒有問題，則毛病肯定出在模型本身或載荷不平衡上。??載荷邊界條件——實(shí)體和單元 面壓力命令的比較：SF和SFA

命令1：SF, Nlist, Lab, VALUE, VALUE2，節(jié)點(diǎn)

命令2：SFA, AREA, LKEY, Lab, VALUE, VALUE2，幾何實(shí)體面

這兩個(gè)命令SF和SFA中，VALUE都等于力F除以面積A；SF命令中，要求節(jié)點(diǎn)組必須能形成一個(gè)面。

二、后處理與結(jié)果分析

（一）后處理操作 ??路徑操作

常見錯(cuò)誤1：

***** PATH DATA STATUS ***** USE UNIFORM LINE DIVISIONS

DIRECTION MAX MIN

X

0.40400 0.40400

Y 0.88500E-01 0.88500E-0

1Z

7.9150 0.75100

TOTAL PATH LENGTH 21.445

上面數(shù)據(jù)中，路徑線兩端Z坐標(biāo)的差值為（7.915-0.715），相應(yīng)的路徑線實(shí)際長度也應(yīng)該是（7.915-0.715）；而數(shù)據(jù)顯示總的路徑長度為21.445？這是由于節(jié)點(diǎn)選取的時(shí)候，沒有按順序從一端依次選到另一端，造成節(jié)點(diǎn)路徑線往返多次。??*.out文件

Batch方式下，自動(dòng)放置到求解文件夾里

GUI方式下，采用命令：/OUTPUT, filename, out，打印到屏幕

（二）結(jié)果分析 ??應(yīng)力奇異（結(jié)構(gòu)奇異和單元/數(shù)值奇異）與應(yīng)力集中（結(jié)構(gòu)和人為）

很經(jīng)典的問題，也討論過多次，一直沒有得到合理的解釋，有興趣的話，可以開個(gè)專欄。

三、專項(xiàng)討論與分析

（一）子結(jié)構(gòu) ??主自由度和載荷向量

(1)與非超單元部分接觸的節(jié)點(diǎn)，需要處理為主自由度/節(jié)點(diǎn)；

(2)超單元部分本身的（非零）約束條件和載荷邊界條件，需要處理為載荷向量，或者可以把所有約束條件和載荷條件在GEN部分處理為主自由度，在USE部分添加為邊界條件。

注1：在做載荷向量時(shí)，在一個(gè)/SOLU ~ FINISH里好像只能做一個(gè)載荷向量計(jì)算；如果有多個(gè)載荷向量，就只能用多個(gè)/SOLU ~ FINISH，待繼續(xù)驗(yàn)證。注2：作用在超單元上的載荷，必須重新做自由度縮減，因?yàn)樾纬沙瑔卧獣r(shí)不僅要縮減剛度陣和質(zhì)量陣，還有載荷向量。Error and Warning：

<1>第一個(gè)單元的第九個(gè)節(jié)點(diǎn)一定是內(nèi)節(jié)點(diǎn)——先導(dǎo)入超單元/子結(jié)構(gòu)模型，在導(dǎo)入非超單元模型

<2>超單元上節(jié)點(diǎn)不可以改變節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)系 <3> Super-element does not have a complete degree of freedom set as required by large deflection analysis——子結(jié)構(gòu)/超單元部分只能用于線性小變形分析 <4> There are no degree of freedom active.??fds

（二）實(shí)體裝配

連接裝配：剛性連接——焊接、螺接

柔性連接——鉸接 1.焊接

焊縫類型——點(diǎn)焊、面焊

線/角焊（單/雙面），焊縫為等邊直角三角形，直邊長度等于板厚 考慮焊縫的建模方法有多種，各有一定的優(yōu)缺點(diǎn)。常用方法是： 1)采用三維實(shí)體單元模擬焊縫幾何；

2)采用變厚度板殼單元模擬焊縫處厚度的變化；缺點(diǎn)：對(duì)豎板靠近焊縫部位采用了變厚度，可以反映焊縫材料對(duì)豎板的作用；但是，將焊縫材料加到豎板后，橫板仍為基本厚度，不能反映焊縫材料對(duì)橫板的加強(qiáng)作用；如果在橫板上也采用變厚度來模擬焊縫材料，則焊縫材料將被重復(fù)考慮； 3)采用梁單元模擬焊縫對(duì)殼的加強(qiáng)。

注：粗略簡化，即忽略焊縫效應(yīng)，很容易引發(fā)應(yīng)力奇異，因?yàn)橐肓私Y(jié)構(gòu)奇異：直角邊、直角尖點(diǎn)；即使考慮細(xì)節(jié)，適當(dāng)圓角過渡，也難避免應(yīng)力/數(shù)值奇異；若引入裝配連接，也會(huì)引入應(yīng)力集中，人為因素、網(wǎng)格的敏感性。2.螺接——這個(gè)專題很大，有興趣的話，也可開個(gè)專題 3.鉸接——MPC184單元的應(yīng)用，即multibody analysis部分

（三）非線性分析 1.幾何非線性 2.材料非線性 橡膠/超彈材料 ??Error and Warning：

1)u-p element do not satisfy the volumetric compatibility—— 3.狀態(tài)非線性——接觸/單元 ??接觸分析結(jié)果不收斂大致應(yīng)該有如下幾種原因：(1)載荷子步(2)材料屬性(3)網(wǎng)格質(zhì)量(4)接觸對(duì)設(shè)置(5)邊界條件優(yōu)化(6)約束耦合條件 ??Warning and Error：

(1)Some contact elements overlap with the other contact element which can cause over constraint——解決1：可能是圖中的元素有重疊，如兩個(gè)體有部分面重疊，用OVERLAP命令可以解決；解決2：可能是同一變形體多次應(yīng)用MPC多點(diǎn)約束算法，適當(dāng)避免加入太多DOF自由度

（四）優(yōu)化分析——設(shè)計(jì)優(yōu)化、變分優(yōu)化、拓?fù)鋬?yōu)化

設(shè)計(jì)優(yōu)化：可以定義一個(gè)包含所關(guān)心變量的泛函函數(shù)，通過調(diào)整所關(guān)心變量的變化，使得結(jié)構(gòu)在滿足一定特性的時(shí)候，其某個(gè)函數(shù)（例如質(zhì)量、體積）達(dá)到最優(yōu)，即最小/最大。

變分優(yōu)化：可以定義連續(xù)變量和離散變量；連續(xù)變量可以是幾何尺寸、實(shí)常數(shù)、截面尺寸、材料特性等，通過調(diào)整連續(xù)變量，可以查知某個(gè)變量對(duì)結(jié)構(gòu)體某方面特性的影響；離散變量可以是結(jié)構(gòu)體中的某一個(gè)部分組，通過調(diào)整離散變量，可以確定結(jié)構(gòu)某一個(gè)組件對(duì)其的影響。

因而，可以這么認(rèn)為：變分優(yōu)化是設(shè)計(jì)優(yōu)化的前提和基礎(chǔ)；通過變分優(yōu)化，確定結(jié)構(gòu)中組件（離散變量）的有無，結(jié)構(gòu)變量（連續(xù)變量）影響的深淺，盡量縮減影響結(jié)構(gòu)特性的變量的數(shù)目，即希望在設(shè)計(jì)優(yōu)化泛函函數(shù)中包含盡量少的變量數(shù)目，以減少設(shè)計(jì)優(yōu)化的計(jì)算量。由此看來，設(shè)計(jì)優(yōu)化前，進(jìn)行必要的變分優(yōu)化是有所幫助的。??優(yōu)化設(shè)計(jì)

多工況下結(jié)構(gòu)體的優(yōu)化設(shè)計(jì) 問題：一個(gè)結(jié)構(gòu)體，分析其在不同工況下的強(qiáng)度和剛度，進(jìn)而對(duì)其進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，我們?cè)撊绾沃郑坷纾绻麊我猿袎汗r，優(yōu)化設(shè)計(jì)后，其結(jié)構(gòu)體在承拉工況下未必合理；而在承拉工況下優(yōu)化得到的結(jié)構(gòu)體，在承壓工況下也未必合理；如何兼顧兩者，同時(shí)優(yōu)化，同時(shí)最優(yōu)合理？

首先，找到不同工況下最大應(yīng)力值所處的位置

然后，進(jìn)入時(shí)間歷程后處理器，定義這些位置相應(yīng)的變量，如等效應(yīng)力，然后繪出時(shí)間歷程曲線

再次，在變分優(yōu)化中尋找對(duì)應(yīng)力結(jié)果影響較顯著的變量

最后，在優(yōu)化設(shè)計(jì)中，忽略不必要的、影響不大的變量，進(jìn)行結(jié)果優(yōu)化分析。

（五）復(fù)合材料 ??疑惑

1.鋪層與分網(wǎng)

假設(shè)一個(gè)復(fù)合材料殼體，其厚度為120mm，鋪層情況為(45/90/-45/0/45/90/-45/0/45/-45)4，每層3mm，建立實(shí)體模型，實(shí)體殼體厚度120mm，有兩種正常方法分網(wǎng)：

方法一，SECTYPE定義10層，實(shí)體殼體厚度方向分為4層，即沿厚度方向有四個(gè)單元

方法二：SECTYPE定義40層，實(shí)體殼體厚度方向分為1層，即沿厚度方向有一個(gè)單元

問題：方法一和方法二，哪一種好一點(diǎn)，或者說都不好，更好的方法是什么？ 方法三：SECTYPE定義40層，實(shí)體殼體厚度方向分為3層，即沿厚度方向有三個(gè)單元

問題：方法三，又作如何解釋？按截面定義理解，定義了40層，每層厚度3mm，總120mm；按分網(wǎng)單元理解，分網(wǎng)3層，每層/單元厚度40mm，每個(gè)單元內(nèi)單元分層40層，每層厚度1mm，如此一來不是就矛盾？ 2.鋪層方向

分網(wǎng)前后，可以利用ESYS、EORIENT、VEORIENT三個(gè)命令調(diào)整鋪層方向，其中ESYS命令效果不太明顯，一般在XATT命令里設(shè)置；EORIENT命令調(diào)整鋪層，其方法不好掌握；VEORIENT命令，方法簡單，效果明顯，不過需要一個(gè)體一個(gè)體來調(diào)整，如果遇到體很多，操作勢(shì)必很麻煩，同時(shí)，點(diǎn)線面體等實(shí)體的選擇，不利用參數(shù)化模型的構(gòu)建；期待更好的操作。

（六）動(dòng)力學(xué)分析——模態(tài)分析、諧波響應(yīng)分析、瞬態(tài)分析和譜分析 模態(tài)分析，能分析線性問題，得到線性材料的振動(dòng)頻率；

瞬態(tài)分析，通過做出位移時(shí)間曲線，用FFT變換得到頻譜圖；

四、APDL參數(shù)化編程與二次開發(fā) 1.APDL基本符號(hào)

/ ——Commands that begin with a slash(/)usually perform general program control tasks such as entry to routines, file management, and graphics controls.* ——Commands that begin with a star(*)are part of the ANSYS Parametric Design Language(APDL),such as control statement.~ ——圖片導(dǎo)入命令開始符號(hào).$ ——換行符號(hào)；

——續(xù)行符號(hào)，個(gè)人認(rèn)為能換行，就可以續(xù)行，但是確實(shí)沒有找到 2.調(diào)用外部應(yīng)用程序：/SYS和~eui

例1：/SYS,“C:Program FilesPSPadPSPad.exe” 例2：宏fileexe.mac *create,fileexe.bat

start “" ”C:Program FilesWindows NTAccessorieswordpad.exe“ *END

/sys, ”fileexe.bat" /delete, fileexe,bat

例3：~eui, 'exec notepad &'

~eui, 'exec {C:Program FilesWindows NTAccessorieswordpad.exe} &'

structural mass 結(jié)構(gòu)體 結(jié)構(gòu)質(zhì)量 structural link 結(jié)構(gòu)件 structural pipe 管結(jié)構(gòu) structural solid 實(shí)體結(jié)構(gòu) structural shell 板殼結(jié)構(gòu)

structural constraint 結(jié)構(gòu)限制，結(jié)構(gòu)束縛

如何拉伸 ：operate 》 extrude 》……

如何定義約束和邊界條件prefesser》define loads》……

第四篇：ANSYS分析實(shí)例詳解

ANSYS分析實(shí)例詳解

姓名：XXX 學(xué)號(hào)：XXX 專業(yè)：XXX 內(nèi)容：空調(diào)支架的有限元分析

本次作業(yè)為對(duì)一空調(diào)支架的有限元分析，其主要內(nèi)容包括空調(diào)支架的建模、有限元分析、強(qiáng)度校核以及結(jié)構(gòu)優(yōu)化等。下圖為空調(diào)支架一側(cè)的實(shí)物圖片：

1、空調(diào)支架的特點(diǎn)分析

由于空調(diào)支架為一個(gè)完全對(duì)稱結(jié)構(gòu)，空調(diào)的重量均勻分部在兩側(cè)對(duì)稱支架上，因此只要對(duì)空調(diào)支架的一側(cè)進(jìn)行分析即可達(dá)到對(duì)整體空調(diào)支架的分析，同時(shí)也達(dá)到了簡化空調(diào)支架分析的目的。本次作業(yè)可以分三部分來完成：一，空調(diào)支架一側(cè)的建模；二，利用商業(yè)化有限元分析軟件對(duì)建好的空調(diào)支架模型進(jìn)行有限元分析；三，根據(jù)空調(diào)支架模型有限元分析的結(jié)果對(duì)支架進(jìn)行強(qiáng)度校核以及結(jié)構(gòu)優(yōu)化。

2、空調(diào)支架的建模

空調(diào)支架的具體尺寸圖如下圖所示：

考慮到空調(diào)支架模型結(jié)構(gòu)簡單，故在此沒有利用三維軟件建模而是直接在有限元分析軟件中進(jìn)行建模，本次作業(yè)采用的有限元分析軟件為美國ANSYS公司研制的大型通用有限元分析（FEA）軟件ANSYS10.0。建立模型包括設(shè)定分析作業(yè)名和標(biāo)題，定義單元類型、定義材料屬性、建立三維模型、劃分有限元網(wǎng)格。2.1設(shè)定分析作業(yè)名和標(biāo)題

打開ANSYS軟件進(jìn)入ANSYS操作界面，首先從主菜單中選擇【Preferences】命令，勾選Structural。然后從實(shí)用菜單中選擇【Change Jobname】命令，將文件名修改為Ktiao2，從實(shí)用菜單中選擇【Change Title】命令，將標(biāo)題修改為Ktiao2。如下圖所示：

2.2定義單元類型

在進(jìn)行有限元分析時(shí)，首先應(yīng)根據(jù)分析問題的幾何結(jié)構(gòu)、分析類型和所分析的問題精度要求等，選定適合具體分析的單元類型。本文中選用8節(jié)點(diǎn)六面體單元Solid185。如下圖所示：

2.3定義材料屬性

由于空調(diào)支架所用材料為45#鋼，故可查得45#鋼的彈性模量為210Gpa，泊松比為0.3。從主菜單中選擇Preprocessor>Material Props>Material Models命令，打開定義材料模型屬性窗口，對(duì)材料彈性模量和泊松比進(jìn)行設(shè)置。

2.4建立空調(diào)支架的三維實(shí)體模型

從主菜單中選擇Preprocessor>Modeling>Create>Keypoints>In Active CS命令，創(chuàng)建四個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)，坐標(biāo)分別為（0.54，0），（0.54，0.16），（0，0.16），（0，0.11）。接著從主菜單中選擇Preprocessor>Modeling>Create>Areas>Arbitrary>Through KPs命令，分別拾取上一步創(chuàng)建的四個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)生成平面。然后從主菜單中選擇Preprocessor>Modeling>Operate>Extrude> Areas>Along Normal命令，拾取上一步生成的面將其拉伸成一個(gè)實(shí)體。由于340mm長度區(qū)域才為空調(diào)重量的加載區(qū)間，因此對(duì)空調(diào)支架的加載面分三部分來創(chuàng)建。根據(jù)上述同樣的方法創(chuàng)建關(guān)鍵點(diǎn)，生成面然后拉伸成實(shí)體。最后從主菜單中選擇Preprocessor>Modeling>Operate >Booleans>Add>Volumes命令，將四個(gè)實(shí)體進(jìn)行布爾加運(yùn)算，至此空調(diào)支架的三維實(shí)體模型創(chuàng)建完畢。如下圖所示：

2.5實(shí)體模型網(wǎng)格劃分

從主菜單中選擇Preprocessor>Meshing>Mesh Tool命令，打開“Mesh Tool”（網(wǎng)格工具），勾選“Smart Size”滑標(biāo)值默認(rèn)設(shè)置為6，“Mesh”的對(duì)象選擇“Volumes”，“Shape”選擇“Tet”“Free”，然后單擊【Mesh】，打開實(shí)體選擇對(duì)話框，單擊【Pick All】按鈕對(duì)空調(diào)支架模型進(jìn)行網(wǎng)格劃分。如下圖所示：

3、空調(diào)支架模型的有限元分析

空調(diào)支架模型網(wǎng)格劃分完之后，接下來將對(duì)其進(jìn)行有限元分析，其內(nèi)容包括定義載荷及邊界條件、求解、查看結(jié)果等。3.1定義載荷及邊界條件并求解

由于在這只對(duì)空調(diào)支架的一側(cè)進(jìn)行分析，即一側(cè)支架承受空調(diào)重量一半的載荷，因此就可以算出加載到長為340mm寬為50mm長方形面上的面載荷。即：

P?（40?9.8）?11529.4Pa

2?0.34?0.05根據(jù)空調(diào)支架的特點(diǎn)，在這對(duì)支架的邊界條件進(jìn)行簡化，將支架靠近墻壁一側(cè)端面的自由度全部約束。下面為定義載荷及邊界條件的具體操作：

從主菜單中選擇Preprocessor>Loads>Define Loads>Apply>Structural>Pressure>On Areas彈出拾取對(duì)話框，拾取所需加載面，輸入上文計(jì)算出的壓力值。接著對(duì)支架靠近墻壁一側(cè)的端面進(jìn)行約束，從主菜單中選擇Preprocessor>Loads>Define Loads>Apply>Structural> Displacement>On Areas彈出拾取對(duì)話框，拾取支架靠近墻壁一側(cè)的端面對(duì)自由度全部約束。

然后對(duì)其進(jìn)行求解，從主菜單中選擇Solution>Solve>Current LS命令，打開一個(gè)確認(rèn)對(duì)話框和狀態(tài)表，查看列表中的信息確認(rèn)無誤后，單擊【OK】按鈕，開始求解。求解完成后打開求解結(jié)束對(duì)話框，單擊【Close】按鈕，關(guān)閉提示求解結(jié)束對(duì)話框。如下圖所示：

3.2查看結(jié)果

1）查看總變形

2）Y方向上的應(yīng)力

3）第一主應(yīng)力

4、強(qiáng)度校核以及結(jié)構(gòu)優(yōu)化

由于空調(diào)支架所用材料為45#鋼，根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè)》可查得其抗拉強(qiáng)度?b為600MPa。從上面的有限元分析結(jié)果可以看到支架在Y方向上的最大應(yīng)力?ymax為1.58MPa，第一主應(yīng)力最大值為?max為3.95MPa，兩者均遠(yuǎn)小于其許可應(yīng)力。因此空調(diào)支架滿足支撐強(qiáng)度要求，無需對(duì)其進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化。

5、學(xué)習(xí)心得體會(huì)

通過此次數(shù)字化設(shè)計(jì)與制造作業(yè)的練習(xí)，讓我初步了解和掌握了有限元分析的基本理論基礎(chǔ)，了解有限元商業(yè)化軟件ANSYA的基本使用，并能夠進(jìn)行簡單問題的計(jì)算和分析。但是這還是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，從具體試驗(yàn)中，我發(fā)現(xiàn)ANSYS的功能是十分強(qiáng)大的，目前也僅僅是了解了僅有的幾個(gè)基本功能，能給計(jì)算分析的也是最為簡單的問題，在三維建模、劃分網(wǎng)格以及對(duì)特定面的加載等還有待改善。另外，本次作業(yè)還也有一些不足，有限元的軟件所計(jì)算結(jié)果的正確性也是需要驗(yàn)證的。在某些情況下，計(jì)算機(jī)所計(jì)算出的結(jié)果并不一定是正確的，應(yīng)當(dāng)在分析完后，對(duì)所做出的結(jié)果進(jìn)行正確分析，和理論相比較，為自己所做的結(jié)果做強(qiáng)有力的支撐。

第五篇：Ansys復(fù)合材料結(jié)構(gòu)分析總結(jié)

Ansys復(fù)合材料結(jié)構(gòu)分析總結(jié)

說明：整理自Simwe論壇，復(fù)合材料版塊，原創(chuàng)fea_stud，大家要感謝他呀

目錄

1# 復(fù)合材料結(jié)構(gòu)分析總結(jié)

（一）——概述篇 5# 復(fù)合材料結(jié)構(gòu)分析總結(jié)

（二）——建模篇 10# 復(fù)合材料結(jié)構(gòu)分析總結(jié)

（三）——分析篇 13# 復(fù)合材料結(jié)構(gòu)分析總結(jié)

（四）——優(yōu)化篇

做了一年多的復(fù)合材料壓力容器的分析工作，也積累了一些分析經(jīng)驗(yàn)，到了總結(jié)的時(shí)候了，回想起來，總最初采用I-deas，到MSC.Patran、Nastran，到最后選定Ansys為自己的分析工具，確實(shí)有一些東西值得和大家分享，與從事復(fù)合材料結(jié)構(gòu)分析的朋友門共同探討。

（一）概述篇

復(fù)合材料是由一種以上具有不同性質(zhì)的材料構(gòu)成，其主要優(yōu)點(diǎn)是具有優(yōu)異的材料性能，在工程應(yīng)用中典型的一種復(fù)合材料為纖維增強(qiáng)復(fù)合材料，這種材料的特性表現(xiàn)為正交各向異性，對(duì)于這種材料的模擬，很多的程序都提供了一些處理方法，在I-Deas、Nastran、Ansys中都有相應(yīng)的處理方法。筆者最初是用I-Deas下建立各項(xiàng)異性材料結(jié)合三維實(shí)體結(jié)構(gòu)單元來模擬（由于研究對(duì)象是厚壁容器，不宜采用殼單元），分析結(jié)果還是非常好的，而且I-Deas強(qiáng)大的建模功能，但由于課題要求要進(jìn)行壓力容器的優(yōu)化分析，而且必須要自己寫優(yōu)化程序，I-Deas的二次開發(fā)功能開放性不是很強(qiáng)，所以改為MSC.Patran，Patran提供了一種非常好的二次開發(fā)編程語言PCL（以后在MSC的版中專門給大家貼出這部分內(nèi)容），采用Patran結(jié)合Nastran的分析環(huán)境，建立了基于正交各項(xiàng)異性和各項(xiàng)異性兩種分析模型，但最終發(fā)現(xiàn)，在得到的最后結(jié)果中，復(fù)合材料層之間的應(yīng)力結(jié)果始終不合理，而模型是沒有問題的（因?yàn)樵贗-Deas中，相同的模型結(jié)果是合理的），于是最后轉(zhuǎn)向Ansys，剛開始接觸Ansys，真有相見恨晚的感覺，豐富的單元庫，開放的二次開發(fā)環(huán)境（APDL語言），下面就重點(diǎn)寫Ansys的內(nèi)容。在ANSYS程序中，可以通過各項(xiàng)異性單元（Solid 64）來模擬，另外還專門提供了一類層合單元（Layer Elements）來模擬層合結(jié)構(gòu)（Shell 99, Shell 91, Shell 181, Solid 46 和Solid 191）的復(fù)合材料。

采用ANSYS程序?qū)?fù)合材料結(jié)構(gòu)進(jìn)行處理的主要問題如下：（1）選擇單元類型

針對(duì)不同的結(jié)構(gòu)和輸出結(jié)果的要求，選用不同的單元類型。

Shell 99 —— 線性結(jié)構(gòu)殼單元，用于較小或中等厚度復(fù)合材料板或殼結(jié)構(gòu)，一般長度方向和厚度方向的比值大于10；

Shell 91 —— 非線性結(jié)構(gòu)殼單元，這種單元支持材料的塑性和大應(yīng)變行為； Shell 181—— 有限應(yīng)變殼單元，這種單元支持幾乎所有的包括大應(yīng)變?cè)趦?nèi)的材料的非線性行為；

Solid 46 —— 三維實(shí)體結(jié)構(gòu)單元，用于厚度較大的復(fù)合材料層合殼或?qū)嶓w結(jié)構(gòu)； Solid 191—— 三維實(shí)體結(jié)構(gòu)單元，高精度單元，不支持材料的非線性和大變形。

（2）定義層屬性配置

主要是定義單層的層屬性，對(duì)于纖維增強(qiáng)復(fù)合材料，在這里可以定義單層厚度、纖維方向等。

（3）定義失效準(zhǔn)則

支持多種失效準(zhǔn)則，不過我還是沒有用他，而是自己寫了通過應(yīng)力結(jié)果采用二次蔡胡準(zhǔn)則程序來判斷的。

（4）其他的一些建模技巧和后處理指導(dǎo)

在我的分析工作中，主要采用了三維實(shí)體結(jié)構(gòu)單元。

關(guān)于Solid 46單元

（1）Solid 46是用于模擬復(fù)合材料厚殼或?qū)嶓w的8節(jié)點(diǎn)三維層合結(jié)構(gòu)單元，單元節(jié)點(diǎn)有x,y和z方向三個(gè)結(jié)構(gòu)自由度，單元允許最多250層不同的材料；

（2）這種單元的定義包括：8個(gè)節(jié)點(diǎn)、各層厚度、各層材料方向角和正交各項(xiàng)異性材料屬性，其中每層可以為面內(nèi)兩個(gè)方向雙線性的不等厚層；

（3）在材料定義時(shí)，只需定義材料主方向和材料坐標(biāo)系（單元坐標(biāo)系）一致的材料參數(shù)，不一致的復(fù)合材料層通過定義材料方向角（該層材料主方向和材料坐標(biāo)系所成的角度）由程序自動(dòng)轉(zhuǎn)換；

（4）通過選擇不同的層直接在單元坐標(biāo)下獲取單元應(yīng)力，包括三個(gè)方向的應(yīng)力和面內(nèi)剪切應(yīng)力，而不需要通過應(yīng)力應(yīng)變的轉(zhuǎn)換來獲取；

論壇問答：

Q：ANSYS如何處理失效后的材料退化呢？ A：ANSYS沒有直接提供材料失效后的退化，但可以自己寫程序讓ANSYS執(zhí) 行。ANSYS可以用失效準(zhǔn)則判斷材料是否失效，之后剛度降低可以通過實(shí)驗(yàn) 測(cè)得。再將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)輸入到ANSYS中，對(duì)失效的單元重新進(jìn)行分析。

共同討論！Ansys確實(shí)沒有直接提供材料失效后的退化的處理方法。我們?cè)谶M(jìn)行復(fù)合材料結(jié)構(gòu)分析時(shí)，通常采用單層模量退化的估算方法，這種估算方法就是將帶有裂紋層的橫向、剪切模量與泊松系數(shù)全部用一組經(jīng)過DF因子退化的新值替代，為了考慮壓縮強(qiáng)度的下降，對(duì)單向復(fù)合材料的壓縮強(qiáng)度也要DF因子退化（詳細(xì)信息可以參考蔡為侖的《復(fù)合材料設(shè)計(jì)》一書），這樣，我們就可以再結(jié)合Ansys的APDL來處理了。

建模篇

復(fù)合材料是一種各向異性材料，對(duì)于纖維增強(qiáng)復(fù)合材料又是一種正交各向異性材料，因此，在進(jìn)行復(fù)合材料結(jié)構(gòu)建模的時(shí)候要特別注意的一個(gè)重要的問題，就是材料的方向性。下面，就我個(gè)人的分析經(jīng)驗(yàn)，對(duì)復(fù)合材料結(jié)構(gòu)的建模作一個(gè)總結(jié)。1． 結(jié)構(gòu)坐標(biāo)系、單元坐標(biāo)系、材料坐標(biāo)系和結(jié)果坐標(biāo)系

建立復(fù)合材料結(jié)構(gòu)模型，存在一個(gè)結(jié)構(gòu)坐標(biāo)系，用于確定幾何元素的位置，這個(gè)坐標(biāo)可以是笛卡爾坐標(biāo)系、柱坐標(biāo)系或者是球坐標(biāo)系；單元坐標(biāo)系是每個(gè)單元的局部坐標(biāo)系，一般用來描述整個(gè)單元；材料坐標(biāo)系是確定材料屬性方向的坐標(biāo)系，一般沒有專門建立的材料坐標(biāo)系，而是參考其他坐標(biāo)系，如整體結(jié)構(gòu)坐標(biāo)系，或單元坐標(biāo)系，在Ansys程序中，材料坐標(biāo)是由單元坐標(biāo)唯一確定的，要確定材料坐標(biāo)，只要確定單元坐標(biāo)就行了；結(jié)果坐標(biāo)系是在進(jìn)行結(jié)果輸出時(shí)所使用的坐標(biāo)系，也是一般參考其他坐標(biāo)系。在Ansys程序中，關(guān)于坐標(biāo)系有人做過專門的總結(jié)。見后。2． 用于復(fù)合材料結(jié)構(gòu)分析的單元

用于復(fù)合材料分析的單元主要有兩類，一類是層合單元，如Shell 99, Shell 91, Shell 181, Solid 46 和Solid 191；另一類是各向異性單元，如Solid64；這些材料都有不同的處理方法，層合單元，在一個(gè)單元內(nèi)可以包含多層信息，包括各層的材料、厚度和方向；各項(xiàng)各向異性單元，在一個(gè)單元內(nèi)，只能包含一種材料信息，而且所得到的計(jì)算結(jié)果還要進(jìn)行一些處理，因此有一定的局限性。

3． 單元坐標(biāo)的一致性問題

在進(jìn)行復(fù)合材料結(jié)構(gòu)建模的時(shí)候，有些時(shí)候結(jié)構(gòu)幾何比較復(fù)雜，很難用統(tǒng)一的坐標(biāo)來確定單元坐標(biāo)系，即使對(duì)一些規(guī)則的幾何（如圓桶），在用旋轉(zhuǎn)方法生成幾何時(shí)，不同的面法向也會(huì)帶來單元坐標(biāo)的不一致，這就使得材料輸入的時(shí)候存在問題并使計(jì)算結(jié)果錯(cuò)誤，因此，在幾何建模時(shí)要特別注意這一問題，筆者也沒有得到一些復(fù)雜幾何進(jìn)行單元?jiǎng)澐謺r(shí)保持單元一致的合適方法。

4． 一個(gè)實(shí)例

5． 下面的命令流顯示了不同的幾何生成方法會(huì)產(chǎn)生不同的單元坐標(biāo)方向：

/PREP7

!******Create Material******* MPTEMP，，，， MPTEMP,1,0 MPDATA,EX,1，2.068e8 MPDATA,PRXY,1，0.29 MPTEMP，，，,，MPTEMP,1,0 MPDATA,DENS,1，7.82e-6

!*********Create Element Type********** ET,1,SOLID95 KEYOPT,1,1,1 KEYOPT,1,5,0

KEYOPT,1,6,0 KEYOPT,1,11,0

!*************************** CSYS,1 HS=80

!**create two keypoints along axial K,101,0,0,0, K,102,0,0,400,!**create keypoints K,1,61,0,0, K,2,HS,0,0，K,5,100,0,0, K,11,61,0,178, K,12,HS,0,178, K,15,HS+10,0,178, K,111,61,0,178, K,112,HS,0,178, K,115,HS+10,0,178，K,21,61,0,2450, K,22,HS-4,0,2450, K,25,HS+6,0,2450，!***************************!**create areas by keypoints FLST,2,4,3 FITEM,2,21 FITEM,2,111

FITEM,2,112

FITEM,2,22 A,P51X FLST,2,4,3 FITEM,2,22 FITEM,2,112 FITEM,2,115 FITEM,2,25 A,P51X

!*************************** FLST,2,2,5,ORDE,2

FITEM,2,1

FITEM,2,-2 FLST,8,2,3 FITEM,8,101 FITEM,8,102 VROTAT,P51X, , , , , ,P51X, ,90,1, TYPE, 1

MAT, 1 REAL，ESYS, 0

SECNUM, MSHAPE,0,3D MSHKEY,1

FLST,5,2,6,ORDE,2

FITEM,5,1

FITEM,5,-2 CM,_Y,VOLU VSEL, , , ,P51X CM,_Y1,VOLU CHKMSH,'VOLU'

CMSEL,S,_Y

VMESH,_Y1

CMDELE,_Y

CMDELE,_Y1 CMDELE,_Y2 運(yùn)行上述命令流，查看一下單元坐標(biāo)，再把命令流中下列部分

FLST,2,4,3 FITEM,2,21 FITEM,2,111

FITEM,2,112

FITEM,2,22 A,P51X 改為：

FLST,2,4,3 FITEM,2,22 FITEM,2,21 FITEM,2,111

FITEM,2,112

A,P51X

再看一下單元坐標(biāo)。ANSYS坐標(biāo)系總結(jié)

工作平面（Working Plane）

工作平面是創(chuàng)建幾何模型的參考(X,Y)平面，在前處理器中用來建模(幾何和網(wǎng)格)總體坐標(biāo)系

在每開始進(jìn)行一個(gè)新的ANSYS分析時(shí)，已經(jīng)有三個(gè)坐標(biāo)系預(yù)先定義了。它們位于模型的總體原點(diǎn)。三種類型為:

CS,0: 總體笛卡爾坐標(biāo)系 CS,1: 總體柱坐標(biāo)系 CS,2: 總體球坐標(biāo)系

數(shù)據(jù)庫中節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)總是以總體笛卡爾坐標(biāo)系，無論節(jié)點(diǎn)是在什么坐標(biāo)系中創(chuàng)建的。

局部坐標(biāo)系

局部坐標(biāo)系是用戶定義的坐標(biāo)系。局部坐標(biāo)系可以通過菜單路徑Workplane>Local CS>Create LC來創(chuàng)建。

激活的坐標(biāo)系是分析中特定時(shí)間的參考系。缺省為總體笛卡爾坐標(biāo)系。當(dāng)創(chuàng)建了一個(gè)新的坐標(biāo)系時(shí)，新坐標(biāo)系變?yōu)榧せ钭鴺?biāo)系。這表明后面的激活坐標(biāo)系的命令。菜單中激活坐標(biāo)系的路徑 Workplane>Change active CS to>。

節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)系

每一個(gè)節(jié)點(diǎn)都有一個(gè)附著的坐標(biāo)系。節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)系缺省總是笛卡爾坐標(biāo)系并與總體笛卡爾坐標(biāo)系平行。節(jié)點(diǎn)力和節(jié)點(diǎn)邊界條件（約束）指的是節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)系的方向。時(shí)間歷程后處理器 /POST26 中的結(jié)果數(shù)據(jù)是在節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)系下表達(dá)的。而通用后處理器/POST1中的結(jié)果是按結(jié)果坐標(biāo)系進(jìn)行表達(dá)的。

例如: 模型中任意位置的一個(gè)圓，要施加徑向約束。首先需要在圓的中心創(chuàng)建一個(gè)柱坐標(biāo)系并分配一個(gè)坐標(biāo)系號(hào)碼(例如CS,11)。這個(gè)局部坐標(biāo)系現(xiàn)在成為激活的坐標(biāo)系。然后選擇圓上的所有節(jié)點(diǎn)。通過使用 “Prep7>Move/Modify>Rotate Nodal CS to active CS”, 選擇節(jié)點(diǎn)的節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)系的朝向?qū)⒀刂せ钭鴺?biāo)系的方向。未選擇節(jié)點(diǎn)保持不變。節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)系的顯示通過菜單路徑Pltctrls>Symbols>Nodal CS。這些節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)系的X方向現(xiàn)在沿徑向。約束這些選擇節(jié)點(diǎn)的X方向，就是施加的徑向約束。

注意：節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)系總是笛卡爾坐標(biāo)系。可以將節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)系旋轉(zhuǎn)到一個(gè)局部柱坐標(biāo)下。這種情況下，節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)系的X方向指向徑向，Y方向是周向（theta）。可是當(dāng)施加theta方向非零位移時(shí)，ANSYS總是定義它為一個(gè)笛卡爾Y位移而不是一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)（Y位移不是theta位移）。單元坐標(biāo)系

單元坐標(biāo)系確定材料屬性的方向（例如，復(fù)合材料的鋪層方向）。對(duì)后處理也是很有用的，諸如提取梁和殼單元的膜力。單元坐標(biāo)系的朝向在單元類型的描述中可以找到。

結(jié)果坐標(biāo)系

/Post1通用后處理器中(位移, 應(yīng)力，支座反力)在結(jié)果坐標(biāo)系中報(bào)告，缺省平行于總體笛卡爾坐標(biāo)系。這意味著缺省情況位移，應(yīng)力和支座反力按照總體笛卡爾在坐標(biāo)系表達(dá)。無論節(jié)點(diǎn)和單元坐標(biāo)系如何設(shè)定。要恢復(fù)徑向和環(huán)向應(yīng)力，結(jié)果坐標(biāo)系必須旋轉(zhuǎn)到適當(dāng)?shù)淖鴺?biāo)系下。這可以通過菜單路徑Post1>Options for output實(shí)現(xiàn)。/POST26時(shí)間歷程后處理器中的結(jié)果總是以節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)系表達(dá)。

顯示坐標(biāo)系

顯示坐標(biāo)系對(duì)列表圓柱和球節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)非常有用(例如, 徑向，周向坐標(biāo))。建議不要激活這個(gè)坐標(biāo)系進(jìn)行顯示。屏幕上的坐標(biāo)系是笛卡爾坐標(biāo)系。顯示坐標(biāo)系為柱坐標(biāo)系，圓弧將顯示為直線。這可能引起混亂。因此在以非笛卡爾坐標(biāo)系列表節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)之后將顯示坐標(biāo)系恢復(fù)到總體笛卡爾坐標(biāo)系。

分析篇

下面就我對(duì)碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料壓力容器分析過程中所做的工作，從復(fù)合材料材料參數(shù)轉(zhuǎn)化、復(fù)合材料強(qiáng)度準(zhǔn)則、結(jié)構(gòu)剛強(qiáng)度分析幾方面寫些我的心得，與大家共同探討。

1． 復(fù)合材料材料參數(shù)的轉(zhuǎn)化

單向纖維增強(qiáng)復(fù)合材料（也稱單向板）是指纖維按照同一方向平行排列的復(fù)合材料，是構(gòu)成層合板和殼的基本元素，可認(rèn)為是一種正交各向異性材料，也是一種橫觀各向同性材料（存在一個(gè)各向同性面），在進(jìn)行有限元計(jì)算時(shí)，必須知道復(fù)合材料的彈性特性參數(shù)，并由彈性特性參數(shù)來計(jì)算正交各向異性材料的9個(gè)參數(shù)（在ANSYS程序中定義材料時(shí)所需3個(gè)彈性模量、3個(gè)泊松系數(shù)和3個(gè)剪切模量），單向復(fù)合材料特性的計(jì)算有許多種方法，主要的方法有Halpin-Tai的彈性力學(xué)方法，這種方法根據(jù)彈性理論將復(fù)雜的纖維與樹脂間的關(guān)系用一組方程來表示，通過求解方程組，解得彈性參數(shù)，我們使用的9個(gè)彈性參數(shù)的計(jì)算是通過單向復(fù)合材料的剛度矩陣轉(zhuǎn)化得到，下面是用APDL語言編寫的材料轉(zhuǎn)化程序。

MAT_PAR_COMP

!*****************************************************************!*this macro is used to calculate material parameters of composite

!***************************************************************** E1=1.81E8 E2=1.03E7 V21=0.28

V12=E2*V21/E1 V23=0.5 V32=0.5 G12=7.17E6 RM=COS(ARG1)RN=SIN(ARG1)RM2=RM*RM RM4=RM2*RM2 RN2=RN*RN RN4=RN2*RN2

RMN=RM*RN

RMN2=RMN*RMN

!* caculate stiffness matrice of unidirectional composite material * VV=(1.0+V23)*(1.0-V23-2.0*V21*V12)VV=1.0/VV

Q11=(1.0-V23*V32)*VV*E1 Q22=(1.0-V21*V12)*VV*E2 Q33=Q22

Q12=V21*(1.0+V23)*VV*E2 Q13=Q12

Q23=(V23+V21*V12)*VV*E2

Q44=(1.0-V23-2.0*V21*V12)*VV*E2*0.5 Q55=G12

Q66=Q55

!* calculate equivalent stiffness of composite material * HQ11=Q11*RM4+2.0*(Q12+2.0*Q66)*RMN2+Q22*RN4 HQ12=(Q11+Q22-4.0*Q66)*RMN2+Q12*(RM4+RN4)HQ13=Q13*RM2+Q23*RN2 HQ23=Q13*RN2+Q23*RM2

HQ16=-RMN*RN2*Q22+RM2*RMN*Q11-RMN*(RM2-RN2)*(Q12+2.0*Q66)HQ22=Q11*RN4+2.0*(Q12+2.0*Q66)*RMN2+Q22*RM4 HQ33=RN2*Q13+RM2*Q23 HQ33=Q33

HQ26=-RMN*RM2*Q22+RMN*RN2*Q11+RMN*(RM2-RN2)*(Q12+2.0*Q66)HQ36=(Q13-Q23)*RMN HQ44=Q44*RM2+Q55*RN2

HQ45=(Q55-Q44)*RMN HQ55=Q55*RM2+Q44*RN2

HQ66=(Q11+Q22-2*Q12)*RMN2+Q66*(RM2-RN2)*(RM2-RN2)QQ11=HQ11 QQ12=HQ12 QQ22=HQ22 QQ13=HQ13 QQ23=HQ23 QQ33=HQ33

QQ44=(HQ44*HQ55-HQ45*HQ45)/HQ55 QQ55=(HQ44*HQ55-HQ45*HQ45)/HQ44 QQ66=HQ66 Q(1)=QQ11 Q(2)=QQ12 Q(3)=QQ13 Q(4)=QQ22 Q(5)=QQ23 Q(6)=QQ33 Q(7)=QQ66 Q(8)=QQ44 Q(9)=QQ55!*

QQQ=Q(1)*(Q(4)*Q(6)-Q(5)*Q(5))-Q(2)*(Q(2)*Q(6)-Q(3)*Q(5))+Q(3)*(Q(2)*Q(5)-Q(3)*Q(4))S1=(Q(4)*Q(6)-Q(5)*Q(5))/QQQ S2=-(Q(2)*Q(6)-Q(3)*Q(5))/QQQ S3=(Q(2)*Q(5)-Q(3)*Q(4))/QQQ S4=(Q(1)*Q(6)-Q(3)*Q(3))/QQQ S5=-(Q(1)*Q(5)-Q(2)*Q(3))/QQQ S6=(Q(1)*Q(4)-Q(2)*Q(2))/QQQ S7=1/Q(7)S8=1/Q(8)S9=1/Q(9)

EEX=1/S1 EEY=1/S4 EEZ=1/S6 VXY=-S2*EEX VXZ=-S3*EEX VYZ=-S5*EEY

GXY=1/S7 GYZ=1/S8

GXZ=1/S9 /EOF 2． 復(fù)合材料強(qiáng)度準(zhǔn)則

復(fù)合材料結(jié)構(gòu)的受力及應(yīng)力應(yīng)變情況非常復(fù)雜，并要考慮各種應(yīng)力應(yīng)變的耦合和相互影響，復(fù)合材料強(qiáng)度破壞準(zhǔn)則基于結(jié)構(gòu)的宏觀破壞，一般來說復(fù)合材料的二次蔡-吳強(qiáng)度破壞準(zhǔn)則較為精確。有興趣的朋友可以參考科學(xué)出版社出版的蔡為侖先生的《復(fù)合材料設(shè)計(jì)》這一本書。

3． 復(fù)合材料結(jié)構(gòu)剛強(qiáng)度分析

一般說來，復(fù)合材料結(jié)構(gòu)總是受到空間力的作用，其應(yīng)力分布是三維的，因此，復(fù)合材料結(jié)構(gòu)的剛強(qiáng)度分析一般不宜采用復(fù)合材料的板殼理論（這種理論僅考慮板殼面內(nèi)的應(yīng)力和橫向剪切應(yīng)力，而忽略法向應(yīng)力），同時(shí)，對(duì)于簡單的結(jié)構(gòu)（如板、殼），可以得到彈性力學(xué)的一般解，而對(duì)于大多數(shù)結(jié)構(gòu)來說，則必須用數(shù)值的方法計(jì)算，三維有限元分析是最常用的方法。采用ANSYS程序?qū)?fù)合材料進(jìn)行剛強(qiáng)度分析的步驟如下：

（1）建立結(jié)構(gòu)的幾何模型

由于復(fù)合材料分析單元一般都是六面體單元，因此，在建立幾何時(shí)要特別考慮到網(wǎng)格劃分的方便。

（2）建立材料模型

根據(jù)復(fù)合材料材料參數(shù)建立單向復(fù)合材料材料模型，我所采用的是碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料，有兩種建立方法。a.若選擇單元為各向異性單元，則根據(jù)單向復(fù)合材料的剛度矩陣或柔度矩陣建立各向異性材料模型；

b.若選擇層合單元，則可以建立相關(guān)的材料模型，如單向復(fù)合材料則可以建立正交各向異性材料模型

（3）選擇單元類型并設(shè)置相關(guān)屬性

根據(jù)結(jié)構(gòu)特征和計(jì)算要求，選擇不同的單元類型并設(shè)置單元屬性（各種單元的選擇依據(jù)請(qǐng)參考概述篇或ANSYS幫助文件）

（4）網(wǎng)格劃分

在建立的幾何實(shí)體上進(jìn)行網(wǎng)格劃分，對(duì)于復(fù)合材料，選擇六面體三維實(shí)體單元，定義單元屬性，分別指定不同的材料屬性，并保證材料坐標(biāo)一致，運(yùn)用有限元網(wǎng)格生成器進(jìn)行網(wǎng)格劃分。

（5）定義邊界條件

根據(jù)實(shí)際情況定義邊界條件。

（6）分析設(shè)定并提交計(jì)算

設(shè)定分析類型及相關(guān)一些參數(shù)

（7）結(jié)果后處理

復(fù)合材料結(jié)構(gòu)的分析結(jié)果在進(jìn)行后處理時(shí)，非常重要的一點(diǎn)是選擇合適的并與計(jì)算時(shí)所用的坐標(biāo)一致的結(jié)果坐標(biāo)系，如對(duì)于回轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)選擇計(jì)算時(shí)的柱坐標(biāo)。另外，對(duì)于用各向異性單元（Solid64）來模擬的計(jì)算結(jié)果在結(jié)果處理時(shí)必須保證應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系的一致，主要是在不同種復(fù)合材料層間或者同一種復(fù)合材料不同鋪層方向的層之間界面的應(yīng)力應(yīng)變情況，ANSYS后處理中所得到的結(jié)果不完全是正確的，應(yīng)該根據(jù)法向應(yīng)力聯(lián)系，面內(nèi)應(yīng)變連續(xù)的準(zhǔn)則來進(jìn)行處理。

復(fù)合材料結(jié)構(gòu)分析總結(jié)

（四）——優(yōu)化篇

與傳統(tǒng)材料相比，復(fù)合材料具有可設(shè)計(jì)性，復(fù)合材料結(jié)構(gòu)的多層次性為復(fù)合材料及其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)帶來了極大的靈活性，復(fù)合材料的力學(xué)性能和機(jī)械性能，都可按照結(jié)構(gòu)的使用要求和環(huán)境條件要求，通過組分材料的選擇匹配、鋪層設(shè)計(jì)及界面控制等材料設(shè)計(jì)手段，最大限度的達(dá)到預(yù)期目的，以滿足工程設(shè)備的使用性能，因此，在工程實(shí)踐中對(duì)復(fù)合材料結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)有很重要的現(xiàn)實(shí)意義，下面以我所研究的復(fù)合材料壓力容器為例，將復(fù)合材料結(jié)構(gòu)優(yōu)化以及在ANSYS下的實(shí)現(xiàn)過程給大家作一個(gè)介紹。

1． 問題描述

本文所涉及的復(fù)合材料壓力容器是帶有金屬內(nèi)膽外纏碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的復(fù)合容器，優(yōu)化問題是：以金屬內(nèi)膽壁厚、復(fù)合材料各纏繞層厚度和纏繞角為設(shè)計(jì)變量，在滿足壓力容器強(qiáng)度（金屬內(nèi)膽層和復(fù)合材料層均滿足強(qiáng)度要求）和重量要求的條件下，使壓力容器的剛度最大。2． 優(yōu)化模型

根據(jù)纖維增強(qiáng)復(fù)合材料特性，壓力容器環(huán)向纏繞復(fù)合材料有利于提高容器剛度，軸向平鋪復(fù)合材料有利于提高容器剛度，因此，模型采用3種纏繞角的方案，即靠近金屬內(nèi)膽為環(huán)向（90度）纏繞，中間為??纏繞，外部為軸向平鋪（0度），以各層的厚度（金屬層和三層復(fù)合材料）和中間纏繞層的角度為優(yōu)化參數(shù)，在壓力容器強(qiáng)度約束的條件下，以壓力容器一階固有頻率為優(yōu)化目標(biāo)。其數(shù)學(xué)模型如下： Maximize:fSubjectto:?X?,其中X?(x1,x2,x3,x4)?(h1，h2，h3,?)TTh1?h2?h3?H,(h1，h2，h3?0),0???90s1(X)?1.2,s2(X)?1.5,c(X)?c0??

其中，f為復(fù)合材料壓力容器的一階固有頻率，s1和s2分別為金屬內(nèi)膽的安全系數(shù)和各復(fù)合材料層的強(qiáng)度比，通過有限元程序求得，?為中間層復(fù)合材料纏繞角，h1、h2 和h3分別為金屬內(nèi)膽厚度、90度纏繞層厚度和?度纏繞層厚度，H為h1、h2 和h3的極限值，當(dāng)總厚度確定后，0度纏繞層厚度由h1、h2、h3及總厚度確定，c為復(fù)合容器重量，c0為全壓力容器重量上限。3． 優(yōu)化算法

基于ANSYS的優(yōu)化，可以直接使用ANSYS提供的優(yōu)化模塊，根據(jù)上述優(yōu)化模型，建立優(yōu)化計(jì)算文件，選擇合適的優(yōu)化算法，進(jìn)行計(jì)算。

同時(shí)，也可以通過APDL語言（甚至可以通過外部編程環(huán)境，如VC++，F(xiàn)ORTRAN等）來自己編制優(yōu)化算法，本文就是通過自己編制優(yōu)化算法來實(shí)現(xiàn)的，采用的優(yōu)化算法是復(fù)形調(diào)優(yōu)法。算法描述如下：

復(fù)形調(diào)優(yōu)法是求解約束條件下n維極值問題的重要方法，通過構(gòu)造復(fù)合形，計(jì)算各頂點(diǎn)的目標(biāo)函數(shù)值，并進(jìn)行比較，然后循環(huán)迭代，逐步替代最壞點(diǎn)構(gòu)造新的復(fù)合形，經(jīng)過多次迭代，進(jìn)行收斂判斷，最終得到最優(yōu)復(fù)合形，并求得最優(yōu)值。其迭代過程如下：

（1）在n維空間中確定出初始復(fù)合形的2n個(gè)滿足常量約束條件和函數(shù)約束條件的頂點(diǎn)

X(j)??x1j,x2j,?,xnj?T,j?1,2,?,2n；

（2）計(jì)算復(fù)合形的2n個(gè)頂點(diǎn)的目標(biāo)函數(shù)值；f(j)?f(X(j)),j?1,2,?,2n（3）確定所有頂點(diǎn)中的最壞點(diǎn)和次壞點(diǎn)，即：

f(R)?f(X(R))?minf(i)

1?i?2nf(G)?f(X(G))?minf(i)

1?i?2ni?R

其中X(R)為最壞點(diǎn)，X(G)為次壞點(diǎn)；

（4）計(jì)算最壞點(diǎn)的X(R)的對(duì)稱點(diǎn)X(T)

X(T)?(1??)XF??X(R)

其中，XF?12n2n?1i?1?X(i)

i?R?稱為反射系數(shù)，一般取1.3左右；

（5）根據(jù)對(duì)稱點(diǎn)X(T)確定一個(gè)新的頂點(diǎn)替代最壞點(diǎn)X(R)構(gòu)成新的復(fù)合形，當(dāng)f(X(T))?f(X(G))或X(T)不滿足常量約束條件和函數(shù)約束條件，則修改X(T)；

（6）重復(fù)（3）至（6），當(dāng)復(fù)合形中的各個(gè)頂點(diǎn)距離小于給定精度要求為止。

4． 有限元計(jì)算模型

有限元計(jì)算主要是通過在ANSYS下建立有限元模型，用來計(jì)算強(qiáng)度和一階固有頻率，即約束條件和目標(biāo)函數(shù)，其中，強(qiáng)度判斷中，金屬內(nèi)膽部分采用第四強(qiáng)度準(zhǔn)則，復(fù)合材料部分采用二次蔡胡準(zhǔn)則。這部分內(nèi)容在分析篇中已有描述。5． 優(yōu)化過程 基于建立的優(yōu)化模型和有限元模型，以ANSYS軟件為分析平臺(tái)，并采用其提供的二次開發(fā)語言APDL編制計(jì)算程序，程序編制的依據(jù)為復(fù)形調(diào)優(yōu)算法，其計(jì)算過程示意圖如圖1所示，程序流程圖如圖2所示。

圖1 優(yōu)化過程示意圖

圖2 程序流程圖