ANSYS建模与分网指南

### ANSYS建模与分网指南知识点解析 #### 第一章 模型生成概述 **1.1 什么是模型生成？** 模型生成是指在工程分析软件中创建虚拟模型的过程，以便进行仿真分析。这些模型可以是任何物理系统的数字化表示，如机械零件、电子设备或是复杂的结构体系。 **1.2 ANSYS中建模的典型步骤** - **定义问题**：明确分析的目的及所需解决的问题。 - **选择合适的方法**：根据分析需求选择合适的建模技术。 - **创建几何模型**：构建所需的几何形状。 - **应用材料属性**：为模型指定材料属性。 - **施加载荷和边界条件**：定义作用于模型上的力、位移等条件。 - **划分网格**：将模型离散化为一系列小单元以进行计算。 - **求解**：运行分析并获取结果。 - **后处理**：解释结果并进行必要的验证。 **1.2.1 实体建模和直接生成的比较** - **实体建模**：从基本形状（如立方体、圆柱等）出发，通过布尔运算（如联合、相减等）来构建复杂的几何结构。这种方法适用于创建具有复杂形状的模型。 - **直接生成**：通过绘制曲线和表面来构建模型，通常用于创建较为简单的几何形状或特定类型的模型（如薄板结构）。 **1.3 从CAD系统中输入实体模型** 许多工程师会使用CAD（计算机辅助设计）软件创建复杂的几何模型，然后将其导入ANSYS进行进一步的分析。这一步骤需要确保模型的准确传输，并且能够处理可能存在的几何缺陷。 #### 第二章 规划分析方案 **2.1 规划的重要性** 有效的规划能够帮助工程师提前预见潜在问题，合理安排资源，确保项目顺利进行。 **2.2 确定分析目标** 明确分析的目的，例如验证产品的强度、稳定性或是热性能等。 **2.3 选择模型类型（二维、三维等）** 根据问题的复杂程度和可用资源选择合适的模型类型。二维模型适合简化问题，而三维模型则能更准确地反映实际情况。 **2.4 线性和高次单元的选择** - **线性单元**：没有中间节点，适合于模拟相对简单的情况。 - **二次单元**：带有中间节点，能够更准确地捕捉应力变化情况，适用于需要更高精度分析的情形。 **2.5 不同单元连接的限制** 在混合使用不同类型的单元时需要注意它们之间的兼容性问题，以避免出现错误或不精确的结果。 **2.6 找到利用对称性的办法** 利用模型的对称性可以大大减少计算资源的需求，提高效率。例如，对于轴对称结构，只需分析一部分模型即可得到整个结构的信息。 **2.7 决定包含多少细节** 模型的详细程度直接影响到分析的准确性以及所需的计算时间。合理平衡这两者是非常重要的。 **2.8 确定合适的网格密度** 网格密度决定了计算的精度。过于稀疏会导致结果不准确，而过于密集则会显著增加计算时间和资源消耗。 #### 第三章 坐标系 本章节主要介绍了在ANSYS中使用的各种坐标系及其用途： - **总体坐标系**：用于定义全局方向，所有其他坐标系都参照该坐标系。 - **局部坐标系**：特定于某个对象或区域，可以更好地控制该部分的特性和行为。 - **节点坐标系**：每个节点都有自己的坐标系，用于定义该节点上的力、位移等。 - **单元坐标系**：每个单元也有其自身的坐标系，这对于分析某些特殊类型的单元非常有用。 - **结果坐标系**：用于后处理阶段，定义结果如何显示和解释。 #### 第四章 利用工作平面 工作平面是在ANSYS中进行几何构造的基础工具之一。它可以帮助用户更直观地创建和编辑几何元素： - **生成工作平面**：可以通过指定两个点或一个点和一个方向来创建。 - **控制工作平面的显示和样式**：调整显示选项可以使工作平面更加清晰可见。 - **移动和旋转工作平面**：这有助于用户在三维空间中更容易地定位和操作对象。 - **捕捉增量**：用于控制绘图时的精度。 - **显示栅格**：在工作平面上显示网格，便于参考和对齐对象。 #### 第五章 实体建模 本章节详细介绍了在ANSYS中进行实体建模的具体方法和技巧： - **自下而上的方法**：从基本的几何元素（点、线、面、体）开始构建模型。 - **自上而下的方法**：先定义整体形状（体素），再进行细化。 - **布尔运算**：通过联合、相减、相交等操作来组合或修改实体模型。 - **移动和拷贝实体模型**：使用复制、镜像等操作来快速创建相似结构。 - **缩放实体模型**：按比例放大或缩小模型。 - **实体模型加载**：将外部模型导入ANSYS中。 #### 第六章 输入实体模型 这部分重点在于如何将其他CAD系统中的模型导入到ANSYS中： - **从IGES文件中输入实体模型**：IGES是一种常见的数据交换格式，支持多种CAD系统间的模型共享。 - **使用SMOOTH选项**：该选项可以帮助平滑导入模型的边缘，减少模型中的锐角和尖点，从而提高网格划分的质量。 - **用FACETED选项**：当需要保持模型原有的多边形特征时使用此选项。 #### 第七章 对实体模型进行网格划分 网格划分是有限元分析的关键步骤，直接影响分析结果的准确性和计算效率： - **自由网格还是映射网格**：自由网格适用于形状复杂的模型，而映射网格则更适合规则几何体。 - **定义单元属性**：包括单元类型、材料属性等。 - **网格划分控制**： - **ANSYS网格划分工具**：提供了丰富的工具来帮助用户控制网格的生成。 - **单元形状**：如四边形、三角形、六面体等。 - **选择自由或映射网格划分**：根据模型特点选择最合适的网格划分方式。 - **控制中间节点的位置**：对于二次单元尤为重要，可以提高网格质量。 - **智能单元尺寸**：自动调整单元大小以适应不同区域的需求。 - **局部网格划分控制**：允许在模型的特定区域应用更精细的网格。 - **内部网格划分控制**：在复杂模型内部进行更细致的网格划分。 - **生成过渡的金字塔单元**：在不同网格密度之间提供平滑过渡。 - **将退化的四面体单元转化为非退化形式**：改善单元质量，提高计算准确性。 - **对层进行网格划分**：针对层状结构的特殊需求进行网格划分。 以上章节覆盖了ANSYS建模与分网指南中的核心知识点，包括模型生成的基本概念、分析方案的规划、坐标系的应用、工作平面的操作、实体建模的技术、实体模型的输入方法以及网格划分的详细步骤。通过学习这些内容，读者可以掌握在ANSYS软件中进行高效工程分析所需的技能和知识。