ANSYS軟件入門必讀

ANSYS功能強(qiáng)大,也很吸引人,但真正是使其成為手中一把利劍的人少之又少。也許文章比較長(zhǎng),感謝你們有耐心把它讀完。

ANSYS,公認(rèn)的難學(xué)、難用,但并非如我們想象的那樣難于上手,就像學(xué)習(xí)一門語(yǔ)言,入門之后在興趣的驅(qū)使下,還是能夠征服它的。

研究生階段,使用ANSYS完成了863項(xiàng)目子課題-尿素合成塔數(shù)值模擬系統(tǒng)的開發(fā)工作(開發(fā)平臺(tái)-ANSYS),有了這種經(jīng)歷,自己也有膽把經(jīng)驗(yàn)分享出來(lái)了。

一:如何入門?

ANSYS難學(xué),是因?yàn)槿腴T難,目前國(guó)內(nèi)有大量的ANSYS書籍,而且都有一個(gè)很挺的名字,但一個(gè)又一個(gè)的初學(xué)者發(fā)現(xiàn),在學(xué)完這些擁有靚麗名字的ANSYS書籍之后,碰到問(wèn)題依然是一頭霧水,不知道如何下手,心里上首先產(chǎn)生了一種畏懼心理,以為是ANSYS軟件本身難學(xué)的原因,其實(shí)這本身并非是軟件的問(wèn)題,也不是個(gè)人的不努力,而是努力的方向不對(duì)。

想要會(huì)用而不是學(xué)好ANSYS,首先,要加深對(duì)ANSYS的理解,也就是它是怎么工作的,明白了這些再拿到問(wèn)題就不會(huì)無(wú)從下手,而ANSYS是如何工作從國(guó)內(nèi)這些大多數(shù)書籍上(很多是直接翻譯ANSYS英文幫助,這是一種誤人子弟和不負(fù)責(zé)任的做法)是學(xué)不到的。ANSYS這款軟件包括前處理、求解和后處理三部分,前處理主要是建立模型什么的并不難理解,后處理是等計(jì)算完畢用來(lái)處理計(jì)算結(jié)果的,關(guān)鍵是在求解這一部分,把這一部分理解好了就會(huì)撥開迷霧見到陽(yáng)光了。

ANSYS工作過(guò)程是這樣的:

(1)我們?cè)谇疤幚砟K建立模型也就是我們看到的工程系統(tǒng)的外形(稱為有限元實(shí)體模型);

(2)建立出來(lái)模型之后,我們要將其轉(zhuǎn)化為有限元模型,在這部分我們需要選擇單元類型,輸入材料參數(shù)和匹配單元與模型相應(yīng)部位的對(duì)應(yīng)關(guān)系。ANSYS計(jì)算出來(lái)的都是變位(也就是模型的位移),然后通過(guò)位移導(dǎo)出應(yīng)變,再使用應(yīng)變值導(dǎo)出應(yīng)力值(輸入材料參數(shù)就是為了使用應(yīng)變算出應(yīng)力值),當(dāng)然這些都是在程序內(nèi)部完成的,這里我們遇到一個(gè)新的問(wèn)題就是單元如何選取得問(wèn)題,究竟選擇什么樣的單元合適,對(duì)初學(xué)者來(lái)說(shuō)去詳細(xì)的了解單元的詳細(xì)屬性還不太現(xiàn)實(shí),所以建議查閱資料看看別人用的單元類型,因?yàn)槲覀儸F(xiàn)在還只是處在入門階段,想要真正做到熟練應(yīng)用各種單元進(jìn)行不同問(wèn)題的分析,我推測(cè)國(guó)內(nèi)真正做到的人還沒(méi)有出現(xiàn),除非他是在扯淡,因?yàn)锳NSYS單元庫(kù)本身也只有100多種單元,不可能適用于所有單元。等我們選擇了某種單元,輸入了相應(yīng)的材質(zhì)參數(shù)(這個(gè)比較確定,各種材料有其固定的參數(shù),比如E)之后,我們可以我們的模型進(jìn)行網(wǎng)格劃分,這是把實(shí)體模型轉(zhuǎn)化為有限元模型的過(guò)程,任何一本ANSYS書籍上都有如何劃分網(wǎng)格的詳細(xì)介紹,不詳述。

(3)劃分完網(wǎng)格后的模型,其實(shí)已經(jīng)確定了內(nèi)部各個(gè)單元應(yīng)力是如何傳遞的,求解過(guò)程其實(shí)就是一個(gè)解方程組得過(guò)程,解前面通過(guò)單元網(wǎng)格劃分得出的大量方程組,計(jì)算機(jī)去完成好了。

所以,再拿到一個(gè)問(wèn)題后,我們要進(jìn)行分析可以按以下步驟完成:

(1)  建立實(shí)體模型;(2)選擇單元類型,劃分網(wǎng)格;(3)求解;

而在這些步驟中遇到一些問(wèn)題,則隨著對(duì)ANSYS軟件本身的慢慢熟悉,會(huì)越來(lái)越得心應(yīng)手,這不是學(xué)習(xí)ANSYS真正難得地方,各位不需要再這個(gè)方面畏懼。

二:當(dāng)我們對(duì)ANSYS的操作比較熟練了以后,我們可以進(jìn)入下一步的學(xué)習(xí),拿到一個(gè)問(wèn)題如何進(jìn)行大體上正確的分析?

我們拿到問(wèn)題進(jìn)行有限元分析,首先要分析這個(gè)問(wèn)題進(jìn)行有限元分析想要得到的結(jié)果數(shù)據(jù),比如應(yīng)力場(chǎng)、溫度場(chǎng)等等,其次,當(dāng)我們知道了我們想要得到什么數(shù)據(jù)后,我們要學(xué)習(xí)通過(guò)什么能夠得到這些數(shù)據(jù),比如我們要想得到某結(jié)構(gòu)的應(yīng)力場(chǎng),我們可以通過(guò)位移算出應(yīng)變,通過(guò)應(yīng)變算出應(yīng)力,這時(shí)需要我們查閱相關(guān)資料得到通過(guò)彈性模量、楊氏模量和應(yīng)變能夠計(jì)算出應(yīng)力的信息,這時(shí)我們就會(huì)知道在材料參數(shù)里需要輸入彈性模量、楊氏模量才能得到應(yīng)力值,而如何輸入這些變量,只是對(duì)ANSYS操作的熟練程度而已,不知道的也能夠查到怎樣操作,而進(jìn)行其它方面的計(jì)算都是如此,我們之所以一頭霧水,是因?yàn)槲覀儾恢滥軌蛲ㄟ^(guò)什么得到我們需要的數(shù)據(jù),而一旦知道了這些需要材料參數(shù)我們就會(huì)信心大增了。然后需要我們選擇單元,這時(shí)如果我們沒(méi)有很長(zhǎng)時(shí)間的有限元分析經(jīng)驗(yàn),這方面我們會(huì)很迷茫,這也確實(shí)沒(méi)有什么好的方法,我們可以查閱ANSYS幫助文件(現(xiàn)在有一本ANSYS中文幫助指南的小冊(cè)子講述了某些單元的一些細(xì)節(jié))里關(guān)于哪些單元適用于那些場(chǎng)合的指南。把這些確定下來(lái)后我們的問(wèn)題解決方案已經(jīng)確定了,后面的求解的設(shè)置什么的可以通過(guò)大量的練習(xí)來(lái)熟悉。有了這些基礎(chǔ)我們可以進(jìn)行我們拿到問(wèn)題上大致準(zhǔn)確的有限元分析過(guò)程,至于是否真正的正確,還需要進(jìn)一步的驗(yàn)證。

三、ANSYS高手應(yīng)該達(dá)到的境界!

一名真正意義上的高手應(yīng)該達(dá)到這樣的境界:

拿到一個(gè)具體的問(wèn)題后,察看本領(lǐng)域的最新理論研究成果,如進(jìn)行尿素合成塔分析,考慮層板間,想要得到層板應(yīng)力場(chǎng),我們要查閱前人如何計(jì)算尿素合成塔層板的應(yīng)力場(chǎng)的,現(xiàn)在有沒(méi)有最新的研究成果,然后利用這些公式到ANSYS單元庫(kù)里去查找單元看看時(shí)候存在這樣的單元專門針對(duì)這種問(wèn)題是按照這種計(jì)算公式來(lái)作為基礎(chǔ)開發(fā)單元的,如果有那就再好不過(guò)了,如果沒(méi)有則需要分析人員利用本領(lǐng)域最新的科研成果結(jié)合自己在ANSYS二次開放方面的知識(shí),從二次開發(fā)的角度開發(fā)新的用于該問(wèn)題的專門單元(這個(gè)過(guò)程比較難,但并不是不可完成,因?yàn)锳NSYS本身已經(jīng)開發(fā)出來(lái)100多種單元,而且只有這樣的分析才是足夠?qū)I(yè)和令人信服的),否則,那只能是近似的結(jié)果了,我們用這種新開發(fā)的單元來(lái)作分析的話,即使不能做到真正與現(xiàn)實(shí)情況一致,但至少是最接近于真實(shí)應(yīng)力場(chǎng)分布的分析,因?yàn)檫@是以最新的理論研究為基礎(chǔ)做的分析。

所以,想真正的學(xué)好ANSYS,不但要知道怎樣操作,而且要知道如何擴(kuò)充ANSYS,使他能夠完成自己需要的功能,使它成為自己獨(dú)一無(wú)二的ANSYS版本,這也是我們學(xué)習(xí)任何一款有限元軟件的方向,否則我們就無(wú)法做到隨心所欲、無(wú)所不能的使用這些利劍完成各種各樣的分析。