如何學(xué)習(xí)ANSYS

2017-01-13 by:CAE仿真在線來源:互聯(lián)網(wǎng)

如何學(xué)習(xí)ANSYS

ANSYS有限元分析軟件是一個多用途的有限元法軟件,可以用來求解結(jié)構(gòu)、流體、電力、電磁場及碰撞等問題,在許多領(lǐng)域中都得到了廣泛應(yīng)用,如航空航天、汽車工業(yè)、生物醫(yī)學(xué)、橋梁、建筑、電子產(chǎn)品、重型機械、運動器械等。

ANSYS以多場耦合分析聞名,而且這的確是它的突出優(yōu)點。除了分析傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)以外,對于流場的分析也非常在行,它的CFX,FLUENT均在流場分析中名列前茅,而它的電磁場分析功能也相當(dāng)強大.而最引人注目的是,對于多場的分析,ANSYS采用了項目流程圖的方式,用非常直觀的方式直接在各個分析模塊之間進行數(shù)據(jù)的拖拉和共享,從而可以實現(xiàn)非常復(fù)雜的數(shù)據(jù)傳遞,這種功能讓其它赫赫有名的有限元軟件如RADIOSS,PATRAN/NASTRAN,MARC,ABAQUS都望塵莫及。下面是一個ANSYS中耦合場分析的例子,從靜電場傳遞數(shù)據(jù)到穩(wěn)態(tài)熱分析,再傳遞數(shù)據(jù)到瞬態(tài)熱分析,接著傳遞到靜力學(xué)分析,再傳遞數(shù)據(jù)到流場分析,在ANSYS WORKBENCH中只需要不到一分鐘的簡單拖拉就可以形成,而其它的軟件分析起來則相對比較費事。

ANSYS最初只有經(jīng)典界面,非常不好使用,而自從WORKBENCH推出來以后,這種情況大大改觀。到今天,當(dāng)ANSYS14推出來以后,其WORKBENCH2.0已經(jīng)非常好用,操作起來相當(dāng)方便,做一個有限元分析只需要簡單的點點鼠標(biāo),頃刻之間就可以看到花花綠綠的應(yīng)力云圖,動感十足的變形動畫。而最為重要的是,新版的WORKBENCH可以說是為機械工程師們量身定做的,它不僅有非常齊全的單位設(shè)置,強大的內(nèi)置材料庫,也有非常貼近工程概念的邊界條件設(shè)置,這讓其它類似軟件相形見絀,所以成為機械工程師們做仿真的首選軟件。

那么如何學(xué)習(xí)ANSYS呢?

我看到現(xiàn)在有不少初學(xué)者還在ANSYS的經(jīng)典界面中痛苦的掙扎,在里面討論如何導(dǎo)入IGES文件的問題,如何進行GLUE這種令人生厭的操作,我就頗為擔(dān)心。我最初也是從經(jīng)典界面而來,也走過許多的彎路。在最初學(xué)習(xí)的時候,別人告訴我,應(yīng)該只用命令,而別用界面,當(dāng)時我也試過,后來發(fā)現(xiàn)這種觀點非常的不好,對我的學(xué)習(xí)造成了很大的誤導(dǎo)。所以,鑒于這種痛苦的經(jīng)歷,為了避免大家重蹈覆轍,我覺得很有必要談?wù)勎业囊恍┙ㄗh,希望為初學(xué)者指出一條快捷的道路。

首先,我們要明白,ANSYS是有限元分析軟件。這意味著它是專業(yè)軟件,它只是有限元方法的一種軟件實現(xiàn)工具而已。所以,如果不懂有限元,學(xué)習(xí)ANSYS沒有多大意義。我們看到,有很多人都好像趕時髦的一樣在用ANSYS,但是他們在做完一個分析以后,甚至都不知道自己在做什么,結(jié)果是什么含義,他們一片茫然。這種學(xué)習(xí)方式,基本上沒有什么用處。無論學(xué)習(xí)ANSYS多長時間,只要不深入到有限元理論本身,就不可能把ANSYS用好,而是始終浮在表層。因此,欲學(xué)ANSYS,先學(xué)有限元。

其次,我們也要知道,有限元法它只是一種數(shù)值分析方法而已。對于客觀世界,我們總是用一些方程來加以描述其基本規(guī)律,而其中,很多物理現(xiàn)象是用微分方程組來描述的。而數(shù)值法只是求解微分方程組的一種方法而已。更進一步,數(shù)值方法包括有限元法,有限差分法,有限體積法,邊界元法等,所以有限元法只是數(shù)值方法的一種。有限元法把對象劃分為多個單元,然后對于每個單元列出其方程,最后組裝得到整個研究對象的方程,然后求解這對方程組。熱,結(jié)構(gòu),電磁,流場之所以最后求解不同,這主要是因為其單元方程不同,而單元方程是基于該單元所滿足的具體物理規(guī)律給出來的。這就意味著,如果我們要懂該單元方程是什么意思,我們得先明白,該方程是從哪里來的。比如,對于結(jié)構(gòu)分析而言,該單元方程的依據(jù)主要是彈性動力學(xué);對于流體分析而言,單元方程的依據(jù)主要是質(zhì)量守恒,動量守恒以及能量守恒的三個方程;對已電磁場而言,單元方程的依據(jù)是麥克斯韋方程組。對于熱分析而言,單元方程來自于熱傳導(dǎo)方程。這就意味著,要懂得單元方程,我們先要弄明白我們所面對的是哪一個學(xué)科,需要先學(xué)習(xí)相關(guān)的基礎(chǔ)課程。比如,要做結(jié)構(gòu)分析,那么材料力學(xué),彈性力學(xué),機械振動是必須預(yù)先學(xué)習(xí)的,否則,我們就不知道單元方程的依據(jù)是什么。

接著,我們要知道,ANSYS有兩種使用模式:經(jīng)典界面和WORKBENCH界面。經(jīng)典界面對于初學(xué)者以及高級研究人員適合,而WORBENCH對于一般的工程師很適合。由于經(jīng)典界面對于理解有限元方法非常合適,對于桿件的分析,平面問題的分析也很合適,所以當(dāng)有限元方法學(xué)習(xí)完畢以后,進入經(jīng)典界面學(xué)習(xí)簡單的桿件分析,平面分析,這對理解有限元法是很有好處的。但是當(dāng)在經(jīng)典界面里面學(xué)習(xí)完桿件和平面問題分析以后,如果要進行三維實體模型的分析,我建議立即轉(zhuǎn)入WORKBENCH。WORKBENCH對于零件分析,裝配體的分析提供了強大支持,這種支持力度讓經(jīng)典界面望塵莫及。

總之,我以為,對于初學(xué)者而言,以下的學(xué)習(xí)道路是合適的:

首先,買一本W(wǎng)ORKBENCH的書,直接進入WORKBENCH,做幾個簡單的三維實體模型的分析,感受一下有限元分析的思路,這可以獲得關(guān)于有限元分析的感性認(rèn)識,從而激發(fā)興趣。在此階段花費的時間不要超過一個月。

接著,開始學(xué)習(xí)材料力學(xué)和彈性力學(xué),主要弄清楚基本理論。對于機械系的學(xué)生而言,材料力學(xué)早就學(xué)習(xí)過,所以主要需學(xué)習(xí)彈性力學(xué)。在彈性力學(xué)上,自學(xué)的時間不要超過2個月,只學(xué)習(xí)基本方程,以及直角坐標(biāo)的解法就足夠,也可以適當(dāng)學(xué)習(xí)極坐標(biāo)解法。

然后,開始學(xué)習(xí)有限元方法。對于有限元方法,建議學(xué)習(xí)《有限元方法基礎(chǔ)教程》這本書,它由淺入深的講解了有限元方法,需要的地方就著重講解,而不需要的地方一帶而過。建議在這里學(xué)習(xí)的時間是3-4個月左右。

然后,進入經(jīng)典界面,學(xué)習(xí)桿件的分析,平面問題的分析,主要通過做例子。在此停留的時間不要超過2個月。

接著,進入WORKBENCH界面。幾乎所有的三維分析都應(yīng)該在這里面進行,而且這里會成為我們以后做仿真的主戰(zhàn)場。圍繞WORKBENCH,學(xué)習(xí)一下DESIGNMODELER的建模方法,模型簡化方法;接著重點學(xué)習(xí)MECHANICAL。在這里,WORKBENCH的使用,學(xué)習(xí)半個月左右;DESIGNMODELER,學(xué)習(xí)一個月左右;MECHANICAL,學(xué)習(xí)的時間就很長了,如果你鎖定用ANSYS做有限元分析,那么我們?nèi)松暮芏鄷r間幾乎都是與MECHANICAL打交道,它是取代經(jīng)典界面的主要工具.

在進入WORKBENCH半年以后,漸漸從靜力學(xué)分析開始往外擴展。比如擴展到動力學(xué)分析,此時需要先學(xué)習(xí)機械振動這門課,然后你的視野會大大開闊,WORKBENCH中的模態(tài)分析,諧響應(yīng)分析,瞬態(tài)動力學(xué)分析就都可以使用了。

以后,若有對于流體分析的需要,就先看流體分析的教程,然后學(xué)習(xí)CFX,或者FLUENT,都很好。

或者,如果有對于熱分析的需要,就先看傳熱學(xué)方面的教程,然后學(xué)習(xí)WORKBENCH中的熱分析模塊。

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