CAE軟件操作小百科（20）

吳入軍　胡興健

1

如何在ANSYS Workbench中顯示某一路徑上的應(yīng)力？

在Classic中通過命令[path]實(shí)現(xiàn).在model標(biāo)簽上點(diǎn)擊右鍵插入Construction Geometry，選擇后，在Outline中出現(xiàn)Construction Geometry選項，在該選項上點(diǎn)擊右鍵插入path，然后就會顯示詳細(xì)的路徑定義.目前版本只能選擇兩點(diǎn)定義直線路徑，可以通過點(diǎn)、線或面進(jìn)行選取，默認(rèn)為線中點(diǎn)/面中心，選擇確認(rèn)后，x，y和z坐標(biāo)值會自動進(jìn)行調(diào)整；然后通過Solution→Linearized Stress選擇定義好的路徑和需要輸出的應(yīng)力類型；最后刷新即可.

2

如何在ANSYS Workbench 中顯示實(shí)體單元某一個面上的應(yīng)力？

首先在需要提取力的位置建立一個坐標(biāo)系，保證z軸指向面法線方向；然后通過Construction Geometry→Surface選擇先前建立的坐標(biāo)系，并進(jìn)行Solution→Scoping Method（選擇Surface）操作；最后刷新即可.

3

如何在ANSYS Workbench軟件中處理細(xì)小面？

在網(wǎng)格劃分時，如果細(xì)小面很多，劃分出來的網(wǎng)格質(zhì)量會很差，甚至在很多情況下不能成功劃分.在軟件中可以將細(xì)小面整合成一個大面，通過Model→Virtual Topology選擇要合成的面Virtual Cell.

4

ANSYS Workbench中接觸對的注意事項

Bonded和No Separation類型是線性的，其他是非線性的；接觸面一般選擇剛度較軟的面，而目標(biāo)面一般選擇剛度較硬的面，這里的剛度與材料性質(zhì)和結(jié)構(gòu)等相關(guān).若選擇對稱行為，則接觸面和目標(biāo)面上都有接觸結(jié)果，相反，若選擇非對稱行為，則只有接觸面上有接觸結(jié)果.在含有接觸對的分析中，將力作為外載荷有時會比較難收斂，此時可以分兩步操作：首先施加位移載荷（保證接觸對接觸上），然后將位移載荷換成力載荷即可.

5

用ANSYS Workbench進(jìn)行模態(tài)計算時的注意事項

模態(tài)分析是動力學(xué)分析的基礎(chǔ)，可以提取特征值和固有陣型.模態(tài)分析是線性分析，在分析前已經(jīng)確定結(jié)構(gòu)的質(zhì)量矩陣和剛度矩陣.因此，在模態(tài)分析中材料都是線彈性材料，不包括幾何非線性和接觸非線性材料.在一些軟件中可以設(shè)置接觸行為，在模態(tài)計算時接觸行為被認(rèn)為是接觸區(qū)域綁定，但在間隙之外是自由的.模態(tài)分析中的接觸行為不同于其他分析類型中的接觸行為，在某些情況下，需要求解預(yù)應(yīng)力下的特征值和固有陣型，因此首先進(jìn)行靜力學(xué)分析，然后在此基礎(chǔ)上再進(jìn)行模態(tài)分析.

6

如何在ANSYS單元表面上施加載荷？

有時在ANSYS單元上施加表面載荷比較困難，此時可以通過表面效應(yīng)單元方便地施加表面載荷.具體方法是：定義相應(yīng)的表面效應(yīng)單元并覆蓋在所要施加載荷的單元表面上，以表面效應(yīng)單元為渠道施加所需的表面載荷.在ANSYS中可供使用的表面效應(yīng)單元有SURF 151，SURF 152，SURF 153，SURF 154，SURF 156和SURF 159，其中，SURF 151和SURF 153適用于二維模型，SURF 152，SURF 154和SURF 156適用于三維模型.

7

如何在ANSYS中將面載荷與節(jié)點(diǎn)載荷等效？

在ANSYS中進(jìn)行計算分析時，有時需要將已知的面載荷按照等效的節(jié)點(diǎn)載荷施加，此時可以通過以下步驟給有限元模型施加與已知面載荷完全等效的節(jié)點(diǎn)載荷.

（1）在模型上施加與已知面載荷位置、大小相同但方向相反的面載荷：Main Menu→Solution→Define Loads→Apply→Structural→Pressure.

（2） 將模型相應(yīng)位置的所有節(jié)點(diǎn)自由度全部約束：Main Menu→Solution→Define Loads→Apply→Structural→Displacement→on Nodes.

（3） 求解模型，產(chǎn)生結(jié)果文件：Main Menu→Solution→Current LS.

（4） 開始新的分析：Main Menu→Solution→Analysis Type→New Analysis.

（5） 刪除前2步施加的面載荷和約束：Main Menu→Solution→Define Loads→Delete→Structural→Pressure；Main Menu→Solution→Define Loads→Delete→Structural→Displacement→on Nodes.

（6） 從結(jié)果文件中將保存的支反力結(jié)果施加到模型相應(yīng)位置：Main Menu→Solution→Define Loads→Apply→Structural→Force/Moment→From Reactions.

8

如何在ANSYS中顯示梁、桿和殼單元實(shí)體？

在用ANSYS建模時，常需要把實(shí)際模型簡化成梁單元、桿單元和殼單元等.實(shí)際模型都有真實(shí)形狀和大小，而在ANSYS界面中單元的默認(rèn)顯示方式看不到真實(shí)形狀和大小，此時需要用戶改變單元顯示方式，便于觀察實(shí)際模型的形狀和大小.具體操作方法為：PlotCtrls→Style→Size and Shape，并將Display of Element選項打開.

9

如何處理ANSYS中的殼單元積分位置問題？

在進(jìn)行ANSYS計算時，殼單元都是有厚度的，此時殼單元積分位置一般在中心面處，但有時為了得到與實(shí)際情況比較接近的模型，需要對殼單元進(jìn)行偏置.此時，可用SHELL 91層狀殼單元代替標(biāo)準(zhǔn)的殼單元，然后通過設(shè)置關(guān)鍵字來偏置殼單元的積分位置.具體操作如下：

（1） Main Menu→ Preprocessor→Element Type→Add/Edit/Delete，點(diǎn)擊“Add…”添加SHELL 91.

（2） Main Menu→Preprocessor→Element Type→Add/Edit/Delete，點(diǎn)擊“Options…”設(shè)置SHELL 91的K11值，其中K11=0為不偏置；K11=1為偏置到殼單元底面；K11=2為偏置到殼單元頂面.

（摘自同濟(jì)大學(xué)鄭百林教授《CAE操作技能與實(shí)踐》課堂講義.）endprint

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如何在ANSYS Workbench中顯示某一路徑上的應(yīng)力？

在Classic中通過命令[path]實(shí)現(xiàn).在model標(biāo)簽上點(diǎn)擊右鍵插入Construction Geometry，選擇后，在Outline中出現(xiàn)Construction Geometry選項，在該選項上點(diǎn)擊右鍵插入path，然后就會顯示詳細(xì)的路徑定義.目前版本只能選擇兩點(diǎn)定義直線路徑，可以通過點(diǎn)、線或面進(jìn)行選取，默認(rèn)為線中點(diǎn)/面中心，選擇確認(rèn)后，x，y和z坐標(biāo)值會自動進(jìn)行調(diào)整；然后通過Solution→Linearized Stress選擇定義好的路徑和需要輸出的應(yīng)力類型；最后刷新即可.

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如何在ANSYS Workbench 中顯示實(shí)體單元某一個面上的應(yīng)力？

首先在需要提取力的位置建立一個坐標(biāo)系，保證z軸指向面法線方向；然后通過Construction Geometry→Surface選擇先前建立的坐標(biāo)系，并進(jìn)行Solution→Scoping Method（選擇Surface）操作；最后刷新即可.

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如何在ANSYS Workbench軟件中處理細(xì)小面？

在網(wǎng)格劃分時，如果細(xì)小面很多，劃分出來的網(wǎng)格質(zhì)量會很差，甚至在很多情況下不能成功劃分.在軟件中可以將細(xì)小面整合成一個大面，通過Model→Virtual Topology選擇要合成的面Virtual Cell.

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ANSYS Workbench中接觸對的注意事項

Bonded和No Separation類型是線性的，其他是非線性的；接觸面一般選擇剛度較軟的面，而目標(biāo)面一般選擇剛度較硬的面，這里的剛度與材料性質(zhì)和結(jié)構(gòu)等相關(guān).若選擇對稱行為，則接觸面和目標(biāo)面上都有接觸結(jié)果，相反，若選擇非對稱行為，則只有接觸面上有接觸結(jié)果.在含有接觸對的分析中，將力作為外載荷有時會比較難收斂，此時可以分兩步操作：首先施加位移載荷（保證接觸對接觸上），然后將位移載荷換成力載荷即可.

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用ANSYS Workbench進(jìn)行模態(tài)計算時的注意事項

模態(tài)分析是動力學(xué)分析的基礎(chǔ)，可以提取特征值和固有陣型.模態(tài)分析是線性分析，在分析前已經(jīng)確定結(jié)構(gòu)的質(zhì)量矩陣和剛度矩陣.因此，在模態(tài)分析中材料都是線彈性材料，不包括幾何非線性和接觸非線性材料.在一些軟件中可以設(shè)置接觸行為，在模態(tài)計算時接觸行為被認(rèn)為是接觸區(qū)域綁定，但在間隙之外是自由的.模態(tài)分析中的接觸行為不同于其他分析類型中的接觸行為，在某些情況下，需要求解預(yù)應(yīng)力下的特征值和固有陣型，因此首先進(jìn)行靜力學(xué)分析，然后在此基礎(chǔ)上再進(jìn)行模態(tài)分析.

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如何在ANSYS單元表面上施加載荷？

有時在ANSYS單元上施加表面載荷比較困難，此時可以通過表面效應(yīng)單元方便地施加表面載荷.具體方法是：定義相應(yīng)的表面效應(yīng)單元并覆蓋在所要施加載荷的單元表面上，以表面效應(yīng)單元為渠道施加所需的表面載荷.在ANSYS中可供使用的表面效應(yīng)單元有SURF 151，SURF 152，SURF 153，SURF 154，SURF 156和SURF 159，其中，SURF 151和SURF 153適用于二維模型，SURF 152，SURF 154和SURF 156適用于三維模型.

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如何在ANSYS中將面載荷與節(jié)點(diǎn)載荷等效？

在ANSYS中進(jìn)行計算分析時，有時需要將已知的面載荷按照等效的節(jié)點(diǎn)載荷施加，此時可以通過以下步驟給有限元模型施加與已知面載荷完全等效的節(jié)點(diǎn)載荷.

（1）在模型上施加與已知面載荷位置、大小相同但方向相反的面載荷：Main Menu→Solution→Define Loads→Apply→Structural→Pressure.

（2） 將模型相應(yīng)位置的所有節(jié)點(diǎn)自由度全部約束：Main Menu→Solution→Define Loads→Apply→Structural→Displacement→on Nodes.

（3） 求解模型，產(chǎn)生結(jié)果文件：Main Menu→Solution→Current LS.

（4） 開始新的分析：Main Menu→Solution→Analysis Type→New Analysis.

（5） 刪除前2步施加的面載荷和約束：Main Menu→Solution→Define Loads→Delete→Structural→Pressure；Main Menu→Solution→Define Loads→Delete→Structural→Displacement→on Nodes.

（6） 從結(jié)果文件中將保存的支反力結(jié)果施加到模型相應(yīng)位置：Main Menu→Solution→Define Loads→Apply→Structural→Force/Moment→From Reactions.

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如何在ANSYS中顯示梁、桿和殼單元實(shí)體？

在用ANSYS建模時，常需要把實(shí)際模型簡化成梁單元、桿單元和殼單元等.實(shí)際模型都有真實(shí)形狀和大小，而在ANSYS界面中單元的默認(rèn)顯示方式看不到真實(shí)形狀和大小，此時需要用戶改變單元顯示方式，便于觀察實(shí)際模型的形狀和大小.具體操作方法為：PlotCtrls→Style→Size and Shape，并將Display of Element選項打開.

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如何處理ANSYS中的殼單元積分位置問題？

在進(jìn)行ANSYS計算時，殼單元都是有厚度的，此時殼單元積分位置一般在中心面處，但有時為了得到與實(shí)際情況比較接近的模型，需要對殼單元進(jìn)行偏置.此時，可用SHELL 91層狀殼單元代替標(biāo)準(zhǔn)的殼單元，然后通過設(shè)置關(guān)鍵字來偏置殼單元的積分位置.具體操作如下：

（1） Main Menu→ Preprocessor→Element Type→Add/Edit/Delete，點(diǎn)擊“Add…”添加SHELL 91.

（2） Main Menu→Preprocessor→Element Type→Add/Edit/Delete，點(diǎn)擊“Options…”設(shè)置SHELL 91的K11值，其中K11=0為不偏置；K11=1為偏置到殼單元底面；K11=2為偏置到殼單元頂面.

（摘自同濟(jì)大學(xué)鄭百林教授《CAE操作技能與實(shí)踐》課堂講義.）endprint

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如何在ANSYS Workbench中顯示某一路徑上的應(yīng)力？

在Classic中通過命令[path]實(shí)現(xiàn).在model標(biāo)簽上點(diǎn)擊右鍵插入Construction Geometry，選擇后，在Outline中出現(xiàn)Construction Geometry選項，在該選項上點(diǎn)擊右鍵插入path，然后就會顯示詳細(xì)的路徑定義.目前版本只能選擇兩點(diǎn)定義直線路徑，可以通過點(diǎn)、線或面進(jìn)行選取，默認(rèn)為線中點(diǎn)/面中心，選擇確認(rèn)后，x，y和z坐標(biāo)值會自動進(jìn)行調(diào)整；然后通過Solution→Linearized Stress選擇定義好的路徑和需要輸出的應(yīng)力類型；最后刷新即可.

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如何在ANSYS Workbench 中顯示實(shí)體單元某一個面上的應(yīng)力？

首先在需要提取力的位置建立一個坐標(biāo)系，保證z軸指向面法線方向；然后通過Construction Geometry→Surface選擇先前建立的坐標(biāo)系，并進(jìn)行Solution→Scoping Method（選擇Surface）操作；最后刷新即可.

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如何在ANSYS Workbench軟件中處理細(xì)小面？

在網(wǎng)格劃分時，如果細(xì)小面很多，劃分出來的網(wǎng)格質(zhì)量會很差，甚至在很多情況下不能成功劃分.在軟件中可以將細(xì)小面整合成一個大面，通過Model→Virtual Topology選擇要合成的面Virtual Cell.

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ANSYS Workbench中接觸對的注意事項

Bonded和No Separation類型是線性的，其他是非線性的；接觸面一般選擇剛度較軟的面，而目標(biāo)面一般選擇剛度較硬的面，這里的剛度與材料性質(zhì)和結(jié)構(gòu)等相關(guān).若選擇對稱行為，則接觸面和目標(biāo)面上都有接觸結(jié)果，相反，若選擇非對稱行為，則只有接觸面上有接觸結(jié)果.在含有接觸對的分析中，將力作為外載荷有時會比較難收斂，此時可以分兩步操作：首先施加位移載荷（保證接觸對接觸上），然后將位移載荷換成力載荷即可.

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用ANSYS Workbench進(jìn)行模態(tài)計算時的注意事項

模態(tài)分析是動力學(xué)分析的基礎(chǔ)，可以提取特征值和固有陣型.模態(tài)分析是線性分析，在分析前已經(jīng)確定結(jié)構(gòu)的質(zhì)量矩陣和剛度矩陣.因此，在模態(tài)分析中材料都是線彈性材料，不包括幾何非線性和接觸非線性材料.在一些軟件中可以設(shè)置接觸行為，在模態(tài)計算時接觸行為被認(rèn)為是接觸區(qū)域綁定，但在間隙之外是自由的.模態(tài)分析中的接觸行為不同于其他分析類型中的接觸行為，在某些情況下，需要求解預(yù)應(yīng)力下的特征值和固有陣型，因此首先進(jìn)行靜力學(xué)分析，然后在此基礎(chǔ)上再進(jìn)行模態(tài)分析.

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如何在ANSYS單元表面上施加載荷？

有時在ANSYS單元上施加表面載荷比較困難，此時可以通過表面效應(yīng)單元方便地施加表面載荷.具體方法是：定義相應(yīng)的表面效應(yīng)單元并覆蓋在所要施加載荷的單元表面上，以表面效應(yīng)單元為渠道施加所需的表面載荷.在ANSYS中可供使用的表面效應(yīng)單元有SURF 151，SURF 152，SURF 153，SURF 154，SURF 156和SURF 159，其中，SURF 151和SURF 153適用于二維模型，SURF 152，SURF 154和SURF 156適用于三維模型.

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如何在ANSYS中將面載荷與節(jié)點(diǎn)載荷等效？

在ANSYS中進(jìn)行計算分析時，有時需要將已知的面載荷按照等效的節(jié)點(diǎn)載荷施加，此時可以通過以下步驟給有限元模型施加與已知面載荷完全等效的節(jié)點(diǎn)載荷.

（1）在模型上施加與已知面載荷位置、大小相同但方向相反的面載荷：Main Menu→Solution→Define Loads→Apply→Structural→Pressure.

（2） 將模型相應(yīng)位置的所有節(jié)點(diǎn)自由度全部約束：Main Menu→Solution→Define Loads→Apply→Structural→Displacement→on Nodes.

（3） 求解模型，產(chǎn)生結(jié)果文件：Main Menu→Solution→Current LS.

（4） 開始新的分析：Main Menu→Solution→Analysis Type→New Analysis.

（5） 刪除前2步施加的面載荷和約束：Main Menu→Solution→Define Loads→Delete→Structural→Pressure；Main Menu→Solution→Define Loads→Delete→Structural→Displacement→on Nodes.

（6） 從結(jié)果文件中將保存的支反力結(jié)果施加到模型相應(yīng)位置：Main Menu→Solution→Define Loads→Apply→Structural→Force/Moment→From Reactions.

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如何在ANSYS中顯示梁、桿和殼單元實(shí)體？

在用ANSYS建模時，常需要把實(shí)際模型簡化成梁單元、桿單元和殼單元等.實(shí)際模型都有真實(shí)形狀和大小，而在ANSYS界面中單元的默認(rèn)顯示方式看不到真實(shí)形狀和大小，此時需要用戶改變單元顯示方式，便于觀察實(shí)際模型的形狀和大小.具體操作方法為：PlotCtrls→Style→Size and Shape，并將Display of Element選項打開.

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如何處理ANSYS中的殼單元積分位置問題？

在進(jìn)行ANSYS計算時，殼單元都是有厚度的，此時殼單元積分位置一般在中心面處，但有時為了得到與實(shí)際情況比較接近的模型，需要對殼單元進(jìn)行偏置.此時，可用SHELL 91層狀殼單元代替標(biāo)準(zhǔn)的殼單元，然后通過設(shè)置關(guān)鍵字來偏置殼單元的積分位置.具體操作如下：

（1） Main Menu→ Preprocessor→Element Type→Add/Edit/Delete，點(diǎn)擊“Add…”添加SHELL 91.

（2） Main Menu→Preprocessor→Element Type→Add/Edit/Delete，點(diǎn)擊“Options…”設(shè)置SHELL 91的K11值，其中K11=0為不偏置；K11=1為偏置到殼單元底面；K11=2為偏置到殼單元頂面.

（摘自同濟(jì)大學(xué)鄭百林教授《CAE操作技能與實(shí)踐》課堂講義.）endprint