文章來源：ANSYS及ANSYS Workbench工程實(shí)戰(zhàn)?

問題描述：

常使用有限元仿真軟件進(jìn)行工藝分析的仿真工程師應(yīng)有一套自己材料參數(shù)庫，這一章主要介紹在 ANSYS Workbench 中新建材料庫并在該庫中新建材料的方法以及新材料庫的導(dǎo)入。

1.?新建材料庫

雙擊打開 ANSYS Workbench 文件后，在?Toobox 工具欄中的 Component Systems 中找到 Engineering Data 并將其拖到 Project Schematic ，如圖 1。

圖 1 新建?Engineering Data?

雙擊?Engineering Data?進(jìn)入Engineering Data?編輯環(huán)境，如圖 2?。

? ? ?? ? ? ? ? ? ? ?圖 2?Engineering?Data?編輯環(huán)境

進(jìn)入材料庫：右鍵點(diǎn)擊紅色區(qū)域，在彈出的對話框中選擇“Engineering Data Sources”即可進(jìn)入材料庫，如圖 3。

?圖 3進(jìn)入材料庫

材料庫中已經(jīng)有部分材料庫，進(jìn)入 Engineering Data Sources 后，在 A 列中的紅框“Click here to add a new library”，并輸入自定義材料庫的名稱，比如“TWT-20190830”，如圖 4。

圖 4?材料庫界面

圖 5? 進(jìn)入材料庫存儲(chǔ)路徑

輸入完材料庫名，單擊圖 5 區(qū)域 2 后，進(jìn)入材料庫存入路徑，如圖 6 ，根據(jù)自己習(xí)慣選擇存儲(chǔ)路徑，這里先放到桌面。

圖 6? 材料庫存儲(chǔ)路徑選擇

材料庫輸入材料及其參數(shù)：選中新建材料庫右邊的方框，會(huì)變?yōu)閷?，然后單擊“Outline of TWT-20190829”下邊的“Click hear to add a new material”輸入材料名，如 4J33 ，如圖 7。

圖 7?輸入新材料4J33

單擊左側(cè)工具欄“Toolbox”，為材料 4J33 添加材料參數(shù)，如彈性模量，熱導(dǎo)率等，如圖 8。

圖 8?為材料4J33添加材料參數(shù)

材料 4J33 的材料參數(shù)輸入完畢后如圖 9 所示，材料前面的問號會(huì)消失。

圖 9? 材料4J33材料參數(shù)輸入完成

點(diǎn)擊新建材料庫后邊的方框，取消對勾，會(huì)彈出保存提醒，點(diǎn)“是”即可，如圖 10。

圖 10?保存輸入的材料參數(shù)

將材料參數(shù)庫中的材料添加到運(yùn)算材料中：點(diǎn)擊新建的材料 4J33 右邊的“加號”，加號后會(huì)出現(xiàn)書圖標(biāo)，說明材料 4J33 進(jìn)入到了運(yùn)算材料中，如圖 11。

圖 11? 將材料加入到運(yùn)算材料中

點(diǎn)擊工具欄中的“Return to Project”，如圖 12，回到運(yùn)算材料界面。

圖 12?返回到運(yùn)算材料界面

點(diǎn)擊運(yùn)算材料界面的 4J33 可以看到我們輸入的材料參數(shù)，如圖 13。

圖 13? 運(yùn)算材料界面

1.?導(dǎo)入新材料庫

我們也可以導(dǎo)入另一組新建的材料庫，單擊材料庫界面的 C 列下的標(biāo)記，如圖 14，選擇材料庫所在路徑即可，如圖15。

圖 14?輸入新的材料庫

圖 15? 新材料庫路徑

導(dǎo)入完的新材料庫如圖 16，圖中可以看到新建材料庫和新導(dǎo)入的材料，需要哪個(gè)材料庫中材料，按照上面操作增加到運(yùn)算界面即可。

圖?16?新導(dǎo)入的材料庫及材料

特別說明：

在實(shí)際仿真過程中，要總結(jié)出自己常用的一套參數(shù)庫，會(huì)減小查詢材料參數(shù)的時(shí)間，而且每次查到的參數(shù)有一定差異，影響運(yùn)算的一致性。

ANSYS有限元使用經(jīng)驗(yàn)總結(jié)-后處理

1.ANSYS后處理時(shí)如何按灰度輸出云圖?

1） 你可以到 utilitymenu-plotctrls-style-colors-window colors 試試

2） 直接 utilitymenu-plotctrls -redirect plots

2將云圖輸出為JPG

菜 單->PlotCtrls->Redirect Plots->To JPEG Files

3..怎么在計(jì)算結(jié)果實(shí)體云圖中切面?

命令流

/cplane

type

圖形界面操作

<1.設(shè)置工作面為切面

<2.PlotCtrls-->Style-->Hidden line Options

將[/TYPE]選項(xiàng)選為 section

將[/CPLANE]選項(xiàng)選為 working plane

4.非線性計(jì)算過程中收斂曲線實(shí)時(shí)顯示

solution>load step opts>output ctrls>grph solu track>on

5.運(yùn)用命令流進(jìn)行計(jì)算時(shí).一個(gè)良好的習(xí)慣是：

使用 SELECT COMMEND后…其后再加上 ALLSEL…

6.應(yīng)力圖中左側(cè)的文字中，SMX與SMN分別代表最大值和最小值

如你 plnsolv,s,eqv

則SMX與SMN分別代表最大值等效應(yīng)力和最小值等效應(yīng)力

如你要看的是 plnsolv,u

則SMX與SMN分別代表位移最大值和位移最小值

不要被s迷惑

mx(max)

mn(min)

7.在非線性分析中，如何根據(jù)ansys的跟蹤顯示來判斷收斂?

在ansys output windows有force convergenge valu值和criterion 值當(dāng)前者小于后者時(shí)，就完成一次收斂

你自己可以查看

兩條線的意思分別是：

FL2：不平衡力的2范數(shù)

FCRIT：不平衡力的收斂容差，

如果前者大于后者說明沒有收斂，要繼續(xù)計(jì)算

當(dāng)然如果你以彎矩M為收斂準(zhǔn)則那么就對應(yīng)ML2和MCRIT

8.兩個(gè)單元建成公共節(jié)點(diǎn)，就成了剛性連接，不是接觸問題了。做為接觸問題，兩個(gè)互相接觸的單元的節(jié)點(diǎn)必須是不同的。

9.接觸單元主要分為有厚度和無厚度的，有厚度主要以desai為代表，無厚度的則以goodman為代表。盡管古得曼也提出了相應(yīng)的本構(gòu)關(guān)系，但是如今goodman單元成了無厚度接觸單元的代名詞，相應(yīng)的本構(gòu)關(guān)系現(xiàn)在也作了較大的改進(jìn)。

Ansys中接觸單元并不是goodman單元，類似于goodman單元ansys里面的接觸單元是是通用的，而goodman是一種專業(yè)的單元。goodman單元假定兩片長為L的接觸面以無數(shù)微小的切向和法向彈簧所連接，接觸面單元與相鄰接觸面兩邊的單元只在結(jié)點(diǎn)處有力的聯(lián)系。單元厚度為零，受力前兩接觸面完全吻合.

10.怎樣檢查接觸單元的 normal direction 是不是打開?plotctrls/symbols/esys on?

是要/PSYM，ESYS，ON的，然后你再SELECT CONTACTELEMENTAND TARGEELEMENT，REPLOT，看看他們的NORMAL DIRECTION是否正確的。

11.生成接觸單元的幾種方法

在通用摸快中，有兩種發(fā)法1)通過定易接觸單元定易組元component然后通過gcgen生成2)用接觸向?qū)ontact wizard自動(dòng)生成，不需定易接觸單元；在動(dòng)力學(xué)摸塊中，3)如果用接觸向?qū)Фx了接觸（包括接觸面和目標(biāo)面)，

那么接觸單元就已經(jīng)生成了，可以直接進(jìn)行分析。

接觸單元的定義要考慮到所有可能發(fā)生接觸的區(qū)域?，F(xiàn)在不接觸，變形后可能會(huì)接觸。定義接觸一般有兩種方法，第一種方法是用命令手動(dòng)定義；第二種方法是利用接觸向?qū)Фx。接觸單元依附于實(shí)體單元的表面，由實(shí)體單元表面的節(jié)點(diǎn)組構(gòu)成。所以只需要在實(shí)體單元生成后，將其表面可能接觸的節(jié)點(diǎn)用cm.….node命令定義成節(jié)點(diǎn)組，在定義接觸單元時(shí)用上就可以了?；蛘咴趯?shí)體單元生成后，定義接觸時(shí)選擇其表面進(jìn)行接觸定義也可以。

對于剛體，不需要進(jìn)行網(wǎng)格劃分，只需要在定義接觸時(shí)選擇幾何面、線就可以進(jìn)行接觸定義了。

12.用POST1進(jìn)行結(jié)果后處理

(1).進(jìn)入POST1

命令：/POST1

GUI:Main Menu>General Postproc

(2).讀取結(jié)果

依據(jù)載荷步和子步號或者時(shí)間讀取出需要的載荷步和子步結(jié)果。

命令：SET

GUI:Main Menu>General Postproc>Read Results-Load step

(3).繪變形圖

命令：PLDISP,KUND

KUND=0顯示變形后的的結(jié)構(gòu)形狀

KUND=1同時(shí)顯示變形前及變形后的的結(jié)構(gòu)形狀

KUND=1同時(shí)顯示變形前及變形后的的結(jié)構(gòu)形狀，但僅顯示結(jié)構(gòu)外觀

GUI:Main Menu>General Postprocessor>Plot Results>Deformed Shape

(4).變形動(dòng)畫

以動(dòng)畫的方式模擬結(jié)構(gòu)靜力作用下的變形過程

GUI:Utility Menu>Plotctrls>Animate>Deformed Shape

(5).列表支反力

在任一方向，支反力總和必等于在此方向的載荷總和

GUI:Main Menu>General Postprocessor>List Results>Rection Solution..

(6).應(yīng)力等值線與應(yīng)力等值線動(dòng)畫

應(yīng)力等值線方法可清晰描述一種結(jié)果在整個(gè)模型中的變化，可以快速確定模型中的危險(xiǎn)區(qū)域。

GUI:Main Menu>General Postprocessor>Plot Results>-Conte? DI+ Nado1 cahrtion

應(yīng)力等值線動(dòng)畫

GUI:Utility Menu>Plotctrls>Animate>Deformed Shape

13.面載荷轉(zhuǎn)化為等效節(jié)點(diǎn)力施加的方法

在進(jìn)行分析時(shí)，有時(shí)候需要將已知的面載荷按照節(jié)點(diǎn)力來施加，比如載荷方向及大小不變的情況(ANSYS將面力解釋為追隨力，而將節(jié)點(diǎn)力解釋為恒定力)，那么，在只知道面力的情況下，如何施加等效于該面力的等效節(jié)點(diǎn)力呢?

可以通過如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)力：

(1)在模型上施加與已知面力位置、大小相同但方向相反的面力。

Main Menu->Solution->Apply->Pressure->。(注意：所施加面力要與已知力反號）。

將模型的所有節(jié)點(diǎn)自由度全部約束。

(2)Main Menu->Solution->Apply->Displacement->On Nodes

(3)求解模型。

Main Menu->Solution->Current Ls(這一步會(huì)生成結(jié)果文件Jobname.rst)(4)開始新的分析：Main Menu->Solution->New Analysis

(5)刪除前兩步施加的面力和約束。

Main Menu->Solution->Delete->Pressure->

Main Menu->Solution->Delete-> Displacement->On Nodes

(6）從Jobname.rst中保存的支反力結(jié)果施加與已知面力完全等效的節(jié)點(diǎn)力。

Main Menu->Solution->Apply->Force/Moment->From Reaction

(7)施加其它必要的載荷和約束，然后求解。