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,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-ANSYS),有了這種經(jīng)歷,自己也有膽把經(jīng)驗分享出來了。

一:如何入門?

ANSYS難學(xué),是因為入門難,目前國內(nèi)有大量的ANSYS書籍,而且都有一個很挺的名字,但一個又一個的初學(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,其實這本身并非是軟件的問題,也不是個人的不努力,而是努力的方向不對。

想要會用而不是學(xué)好ANSYS,首先,要加深對ANSYS的理解,也就是它是怎么工作的,明白了這些再拿到問題就不會無從下手,而ANSYS是如何工作從國內(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,后處理是等計算完畢用來處理計算結(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撥開迷霧見到陽光了。

ANSYS工作過程是這樣的:

(1)我們在前處理模塊建立模型也就是我們看到的工程系統(tǒng)的外形(稱為有限元實體模型);

(2)建立出來模型之后,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)部位的對應(yīng)關(guān)系。ANSYS計算出來的都是變位(也就是模型的位移),然后通過位移導(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,這里我們遇到一個新的問題就是單元如何選取得問題,究竟選擇什么樣的單元合適,對初學(xué)者來說去詳細(xì)的了解單元的詳細(xì)屬性還不太現(xiàn)實,所以建議查閱資料看看別人用的單元類型,因為我們現(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)行不同問題的分析,我推測國內(nèi)真正做到的人還沒有出現(xiàn),除非他是在扯淡,因為ANSYS單元庫本身也只有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,這是把實體模型轉(zhuǎn)化為有限元模型的過程,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,其實已經(jīng)確定了內(nèi)部各個單元應(yīng)力是如何傳遞的,求解過程其實就是一個解方程組得過程,解前面通過單元網(wǎng)格劃分得出的大量方程組,計算機(jī)去完成好了。

所以,再拿到一個問題后,我們要進(jìn)行分析可以按以下步驟完成:

(1)  建立實體模型;(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題,則隨著對ANSYS軟件本身的慢慢熟悉,會越來越得心應(yīng)手,這不是學(xué)習(xí)ANSYS真正難得地方,各位不需要再這個方面畏懼。

二:當(dāng)我們對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),拿到一個問題如何進(jìn)行大體上正確的分析?

我們拿到問題進(jìn)行有限元分析,首先要分析這個問題進(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、溫度場等等,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,我們可以通過位移算出應(yīng)變,通過應(yīng)變算出應(yīng)力,這時需要我們查閱相關(guān)資料得到通過彈性模量、楊氏模量和應(yīng)變能夠計算出應(yīng)力的信息,這時我們就會知道在材料參數(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)行其它方面的計算都是如此,我們之所以一頭霧水,是因為我們不知道能夠通過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)我們就會信心大增了。然后需要我們選擇單元,這時如果我們沒有很長時間的有限元分析經(jīng)驗,這方面我們會很迷茫,這也確實沒有什么好的方法,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合的指南。把這些確定下來后我們的問題解決方案已經(jīng)確定了,后面的求解的設(shè)置什么的可以通過大量的練習(xí)來熟悉。有了這些基礎(chǔ)我們可以進(jìn)行我們拿到問題上大致準(zhǔn)確的有限元分析過程,至于是否真正的正確,還需要進(jìn)一步的驗證。

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:

拿到一個具體的問題后,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,我們要查閱前人如何計算尿素合成塔層板的應(yīng)力場的,現(xiàn)在有沒有最新的研究成果,然后利用這些公式到ANSYS單元庫里去查找單元看看時候存在這樣的單元專門針對這種問題是按照這種計算公式來作為基礎(chǔ)開發(fā)單元的,如果有那就再好不過了,如果沒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,從二次開發(fā)的角度開發(fā)新的用于該問題的專門單元(這個過程比較難,但并不是不可完成,因為ANSYS本身已經(jīng)開發(fā)出來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)的單元來作分析的話,即使不能做到真正與現(xiàn)實情況一致,但至少是最接近于真實應(yīng)力場分布的分析,因為這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,使它成為自己獨一無二的ANSYS版本,這也是我們學(xué)習(xí)任何一款有限元軟件的方向,否則我們就無法做到隨心所欲、無所不能的使用這些利劍完成各種各樣的分析。