以ANSYS 的結(jié)構(gòu)優(yōu)化分析模塊為例，介紹了從建模、劃分網(wǎng)格到加載、后處理過(guò)程中的軟件使用心得體會(huì)，并通過(guò)模板的分析實(shí)例，說(shuō)明了從建模到后處理的詳細(xì)過(guò)程。

引言

ANSYS 是一款集結(jié)構(gòu)、流體、電場(chǎng)等分析于一體的功能強(qiáng)大的有限元分析(CAE)軟件，其有限元法的應(yīng)用十分廣泛，現(xiàn)已應(yīng)用于結(jié)構(gòu)力學(xué)、流體力學(xué)、電路學(xué)、電磁學(xué)、熱力學(xué)、聲學(xué)、化學(xué)化工反應(yīng)等多個(gè)領(lǐng)域。軟件包括前處理模塊、分析計(jì)算模塊和后處理模塊，可進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析、流體動(dòng)力學(xué)分析等。下面以ANSYS10.0 版本的結(jié)構(gòu)力學(xué)分析為例，結(jié)合一種模板的受力分析過(guò)程，對(duì)該軟件從建模、劃分網(wǎng)格等前處理, 到邊界條件及受力加載，再到計(jì)算得到受力云圖的整個(gè)過(guò)程中，經(jīng)常出現(xiàn)的問(wèn)題及軟件的使用提出一些建議。

1、前處理

1.1　建模

(1)兩種建模方式：在ANSYS 中直接建模，或在專(zhuān)業(yè)造型軟件(PROE 等)中建模。模型不太復(fù)雜時(shí)，簡(jiǎn)單模型最好用ANSYS 建模，如果用其他軟件建的模型導(dǎo)入的話會(huì)有很多問(wèn)題。

(2)建模基本原則是盡量簡(jiǎn)化，例如，可省略螺紋孔等細(xì)微結(jié)構(gòu)，對(duì)稱(chēng)模型可以取一半分析的盡量取一半，結(jié)果和取整個(gè)模型時(shí)一樣；ANSYS 沒(méi)有倒角功能，需要建圓角面拉伸才能倒圓，因此除了關(guān)鍵位置可能出現(xiàn)應(yīng)力集中的尖角必須倒圓外，其余位置可以不倒圓。

(3)建模方法：最好采用自頂向下的方法，即先建好毛坯，再用拉伸去除材料的方法得到筋板，否則可能出現(xiàn)建模錯(cuò)誤及網(wǎng)格不能劃分。

(4)布爾運(yùn)算失敗時(shí)，可以調(diào)整公差，布爾運(yùn)算完成后再將公差調(diào)回來(lái)。

1.2　劃分網(wǎng)格

(1)建模時(shí)要將主零件與力傳遞零件粘接(glue)而不是相加(add), 便于顯示結(jié)果時(shí)分開(kāi)顯示，相粘接的幾個(gè)零件應(yīng)分別劃網(wǎng)格，主零件劃單元尺寸較小的智能網(wǎng)格，力傳遞零件劃尺寸較大的自由網(wǎng)格。

(2)有些零件因局部尺寸小而不能劃網(wǎng)格，可將其分成三塊，粘接在一起后分別劃網(wǎng)格。

2、求解

2.1　邊界條件及加載

圖1　載荷的加載方式

(1)對(duì)于在一個(gè)平面上的一小塊面上需要加約束或載荷時(shí)，可用分割命令(divide)，將體用面分割，劃網(wǎng)格時(shí)可看到網(wǎng)格劃分受該小面的明顯影響，然后再在該小面上加約束或載荷。

(2)加載載荷的確定：如圖1，受力情況是在圓環(huán)面所在位置受到F3 的作用力，四周四個(gè)矩形面承受F1 和F2 的反作用力，根據(jù)理論力學(xué)，其計(jì)算方法如圖1。

2.2　運(yùn)算

　　求解運(yùn)算最常見(jiàn)的問(wèn)題是不收斂，一般出現(xiàn)不收斂的原因是X、Y、Z 方向沒(méi)有完全約束。

3、后處理

要將幾個(gè)零件結(jié)果分開(kāi)顯示時(shí)，可用選擇工具(select)選取要顯示結(jié)果的零件的體，在選擇與該體相附的單(attach)。

4、以某注塑機(jī)型模板為例說(shuō)明ANSYS 的分析過(guò)程

4.1　建模

(1)首先生成毛坯：在AUTOCAD 中得到模型外輪廓直線及圓弧端點(diǎn)的坐標(biāo)，再在ANSYS 中生成關(guān)鍵點(diǎn)，連接關(guān)鍵點(diǎn)生成線，并由線生成面, 再拉伸就得到毛坯，如圖2 所示：

圖2　生成毛坯

(2)采用去除材料的方法創(chuàng)建筋板，如圖3 所示：( 可以避免很多建模及劃網(wǎng)格時(shí)出現(xiàn)的錯(cuò)誤)

圖3　去除材料的方法創(chuàng)建筋板

(3)ANSYS 沒(méi)有倒角功能，只能通過(guò)建立圓角面再拉伸來(lái)倒角，因此只需在可能出現(xiàn)應(yīng)力集中的關(guān)鍵位置倒角。由于采用之前查詢二維圖點(diǎn)坐標(biāo)的方法來(lái)創(chuàng)建圓角面并倒角會(huì)出現(xiàn)不能布爾運(yùn)算的問(wèn)題，一種方法是取模型的兩直線，用line fillet 命令得到創(chuàng)建圓角面所需的直線，再用通過(guò)線創(chuàng)建面的命令得到圓角面，拉伸后實(shí)現(xiàn)倒角。

(4)建立傳力零件后( 如旋轉(zhuǎn)板)，應(yīng)將其與模板布爾粘貼(glue)而不是布爾相加(add), 粘貼后的結(jié)果與相加的結(jié)果是一樣的；旋轉(zhuǎn)板中間有1mm 的槽，會(huì)導(dǎo)致劃網(wǎng)格出錯(cuò)，可將其分為三部分再粘貼，如圖4：

圖4　布爾粘貼

(5)在一個(gè)平面上的一小部分面上加約束或載荷時(shí)，僅僅在平面上畫(huà)一個(gè)小面是不夠的，可采用分割命令(divide) 用面將體分開(kāi)，如圖5：

圖5　創(chuàng)建加載面

4.2　劃分網(wǎng)格

(1)網(wǎng)格劃分直接受建模的影響，如果建模質(zhì)量高，那網(wǎng)格劃分就很順利，單元數(shù)就很少，從而直接影響計(jì)算量，節(jié)省計(jì)算時(shí)間。

(2)由于主零件和傳力零件是粘接在一起的，劃網(wǎng)格時(shí)可以分別劃分，主零件可采用尺寸較小的網(wǎng)格，傳力零件可用尺寸較大的網(wǎng)格。

(3)選擇的單元類(lèi)型為實(shí)體92 號(hào)單元(structural solid tet 10node92)。

(4)利用meshtool 工具可以完成所有劃分網(wǎng)格的工作，劃分完的網(wǎng)格如圖6 所示：( 設(shè)定單元尺寸、劃分方式、清除網(wǎng)格等)

圖6　劃分網(wǎng)格

圖7　約束和加載

4.3　邊界條件及加載

關(guān)于約束及加載說(shuō)明如前所述，加載后如圖7 所示。

4.4　后處理

利用選擇工具(select) 可將不同的零件的結(jié)果分開(kāi)來(lái)顯示，圖8 為上模板和旋轉(zhuǎn)板在一起時(shí)的受力云圖結(jié)果，圖9 為單獨(dú)顯示上模板時(shí)的結(jié)果。

圖8　上模板和旋轉(zhuǎn)板在一起顯示的云圖

圖9　上模板單獨(dú)顯示的云圖

5、結(jié)語(yǔ)

綜上所述，依次介紹了ANSYS 從建模等前處理，再到邊界條件及加載，最后到云圖等后處理的過(guò)程中，遇到的一些問(wèn)題，給出了一些技巧和建議，以期對(duì)讀者在該軟件的學(xué)習(xí)過(guò)程中提供一些幫助。

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的用ANSYS画矩形_ANSYS软件使用的几点建议的全部?jī)?nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問(wèn)題。

如果覺(jué)得生活随笔網(wǎng)站內(nèi)容還不錯(cuò)，歡迎將生活随笔推薦給好友。