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ANSYS软件入门必读
作者:刘军涛
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通用有限元分析软件, 结构分析软件, 动力学分析软件, 声学分析软件, 板料冲压成形模拟软件, ...
ANSYS功能强大,也很吸引人,但真正是使其成为手中一把利剑的人少之又少。也许文章比较长,感谢你们有耐心把它读完。

ANSYS,公认的难学、难用,但并非如我们想象的那样难于上手,就像学习一门语言,入门之后在兴趣的驱使下,还是能够征服它的。

研究生阶段,使用ANSYS完成了863项目子课题-尿素合成塔数值模拟系统的开发工作(开发平台-ANSYS),有了这种经历,自己也有胆把经验分享出来了。

一:如何入门?

ANSYS难学,是因为入门难,目前国内有大量的ANSYS书籍,而且都有一个很挺的名字,但一个又一个的初学者发现,在学完这些拥有靓丽名字的ANSYS书籍之后,碰到问题依然是一头雾水,不知道如何下手,心里上首先产生了一种畏惧心理,以为是ANSYS软件本身难学的原因,其实这本身并非是软件的问题,也不是个人的不努力,而是努力的方向不对。

想要会用而不是学好ANSYS,首先,要加深对ANSYS的理解,也就是它是怎么工作的,明白了这些再拿到问题就不会无从下手,而ANSYS是如何工作从国内这些大多数书籍上(很多是直接翻译ANSYS英文帮助,这是一种误人子弟和不负责任的做法)是学不到的。ANSYS这款软件包括前处理、求解和后处理三部分,前处理主要是建立模型什么的并不难理解,后处理是等计算完毕用来处理计算结果的,关键是在求解这一部分,把这一部分理解好了就会拨开迷雾见到阳光了。

ANSYS工作过程是这样的:

(1)我们在前处理模块建立模型也就是我们看到的工程系统的外形(称为有限元实体模型);

(2)建立出来模型之后,我们要将其转化为有限元模型,在这部分我们需要选择单元类型,输入材料参数和匹配单元与模型相应部位的对应关系。ANSYS计算出来的都是变位(也就是模型的位移),然后通过位移导出应变,再使用应变值导出应力值(输入材料参数就是为了使用应变算出应力值),当然这些都是在程序内部完成的,这里我们遇到一个新的问题就是单元如何选取得问题,究竟选择什么样的单元合适,对初学者来说去详细的了解单元的详细属性还不太现实,所以建议查阅资料看看别人用的单元类型,因为我们现在还只是处在入门阶段,想要真正做到熟练应用各种单元进行不同问题的分析,我推测国内真正做到的人还没有出现,除非他是在扯淡,因为ANSYS单元库本身也只有100多种单元,不可能适用于所有单元。等我们选择了某种单元,输入了相应的材质参数(这个比较确定,各种材料有其固定的参数,比如E)之后,我们可以我们的模型进行网格划分,这是把实体模型转化为有限元模型的过程,任何一本ANSYS书籍上都有如何划分网格的详细介绍,不详述。

(3)划分完网格后的模型,其实已经确定了内部各个单元应力是如何传递的,求解过程其实就是一个解方程组得过程,解前面通过单元网格划分得出的大量方程组,计算机去完成好了。

所以,再拿到一个问题后,我们要进行分析可以按以下步骤完成:

(1) 建立实体模型;(2)选择单元类型,划分网格;(3)求解;

而在这些步骤中遇到一些问题,则随着对ANSYS软件本身的慢慢熟悉,会越来越得心应手,这不是学习ANSYS真正难得地方,各位不需要再这个方面畏惧。

二:当我们对ANSYS的操作比较熟练了以后,我们可以进入下一步的学习,拿到一个问题如何进行大体上正确的分析?

我们拿到问题进行有限元分析,首先要分析这个问题进行有限元分析想要得到的结果数据,比如应力场、温度场等等,其次,当我们知道了我们想要得到什么数据后,我们要学习通过什么能够得到这些数据,比如我们要想得到某结构的应力场,我们可以通过位移算出应变,通过应变算出应力,这时需要我们查阅相关资料得到通过弹性模量、杨氏模量和应变能够计算出应力的信息,这时我们就会知道在材料参数里需要输入弹性模量、杨氏模量才能得到应力值,而如何输入这些变量,只是对ANSYS操作的熟练程度而已,不知道的也能够查到怎样操作,而进行其它方面的计算都是如此,我们之所以一头雾水,是因为我们不知道能够通过什么得到我们需要的数据,而一旦知道了这些需要材料参数我们就会信心大增了。然后需要我们选择单元,这时如果我们没有很长时间的有限元分析经验,这方面我们会很迷茫,这也确实没有什么好的方法,我们可以查阅ANSYS帮助文件(现在有一本ANSYS中文帮助指南的小册子讲述了某些单元的一些细节)里关于哪些单元适用于那些场合的指南。把这些确定下来后我们的问题解决方案已经确定了,后面的求解的设置什么的可以通过大量的练习来熟悉。有了这些基础我们可以进行我们拿到问题上大致准确的有限元分析过程,至于是否真正的正确,还需要进一步的验证。

三、ANSYS高手应该达到的境界!

一名真正意义上的高手应该达到这样的境界:

拿到一个具体的问题后,察看本领域的最新理论研究成果,如进行尿素合成塔分析,考虑层板间,想要得到层板应力场,我们要查阅前人如何计算尿素合成塔层板的应力场的,现在有没有最新的研究成果,然后利用这些公式到ANSYS单元库里去查找单元看看时候存在这样的单元专门针对这种问题是按照这种计算公式来作为基础开发单元的,如果有那就再好不过了,如果没有则需要分析人员利用本领域最新的科研成果结合自己在ANSYS二次开放方面的知识,从二次开发的角度开发新的用于该问题的专门单元(这个过程比较难,但并不是不可完成,因为ANSYS本身已经开发出来100多种单元,而且只有这样的分析才是足够专业和令人信服的),否则,那只能是近似的结果了,我们用这种新开发的单元来作分析的话,即使不能做到真正与现实情况一致,但至少是最接近于真实应力场分布的分析,因为这是以最新的理论研究为基础做的分析。

所以,想真正的学好ANSYS,不但要知道怎样操作,而且要知道如何扩充ANSYS,使他能够完成自己需要的功能,使它成为自己独一无二的ANSYS版本,这也是我们学习任何一款有限元软件的方向,否则我们就无法做到随心所欲、无所不能的使用这些利剑完成各种各样的分析。(end)
文章内容仅供参考 (投稿) (9/13/2011)
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