ANSYS 入门教程 (1) - ANSYS 与结构分析

现代工程科学技术发展要求人才具备完整的知识结构，即在工程实践、理论修养和计算能力方面有严格的高水平的训练，此三者缺一不可，否则在今后的竞争中就会十分被动。计算能力的提高当然有多种途径，应用大型商业通用程序是其中之一。
当前大型商用程序如 ANSYS、ADINA、SAP、NASTRAN、MARC、ABAQUS、ADAMS、I-DEAS 等，而 ANSYS 功能强大，简便易学，是首选通用程序。它融了结构、流体、电磁场、声场和热场分析于一体，应用于各种行业。

第1章 ANSYS 与结构分析
1.1 ANSYS 功能与软件结构

1.1.1 ANSYS 软件的技术特点

⑴  强大的建模能力
⑵  强大的求解能力
⑶  强大的非线性分析能力
⑷  强大的网格划分能力
⑸  良好的优化能力
⑹  多场及多场耦合分析能力
⑺  具有多种接口能力
⑻  强大的后处理能力
⑼  强大的二次开发能力
⑽  数据统一能力强
⑾  支持多种硬件平台和操作系统平台

1.1.2 ANSYS 软件的分析功能
结构分析、热分析、流体分析、电磁场分析、耦合场分析等。
结构分析有七种类型，功能如下：
⑴ 静力分析：用于求解静力载荷作用下结构的静态行为，可以考虑结构的线性和非线性特性。非线性特性如大变形、大应变、应力刚化、接触、塑性、超弹、蠕变等。
⑵ 特征屈曲分析：用于计算线性屈曲荷载和屈曲模态。
非线性屈曲分析和循环对称屈曲分析属于静力分析类型，不属于特征值屈曲分析类型。
⑶ 模态分析：计算线性结构的固有频率和振型，可采用多种模态提取方法。可计算自然模态、预应力模态、阻尼复模态、循环模态等。

⑷  谐响应分析：确定线性结构在随时间正弦变化的载荷作用下的响应。
⑸  瞬态动力分析：计算结构在随时间任意变化的载荷作用下的响应，可以考虑与静态分析相同的结构非线性特性。可考虑非线性全瞬态和线性模态叠加法。
⑹  谱分析：模态分析的扩展，用于计算由于响应谱或PSD输入（随机振动）引起的结构应力和应变。可考虑单点谱和多点谱分析。
⑺  显式动力分析：ANSYS/LS-DYNA可用于计算高度非线性动力学和复杂的接触问题。
除上述七种分析类型外，还可进行如下的特殊分析：
断裂、复合材料、疲劳、P-方法等。

1.1.3 ANSYS 软件主要处理模块

1.1.4 ANSYS 软件的文件格式

1.1.5 ANSYS 软件的输入方式
ANSYS 的输入方式常规可分为菜单方式、命令方式、宏方式、函数方式、文件方式等。从使用角度分为两大类，即 GUI（Graphical User Interface）方式和命令流方式。
GUI 方式包括菜单、命令、函数其组合，即通过点选菜单或输入单个命令的方式。菜单方式是用鼠标在菜单上进行选取，通过对话框完成各种操作；命令方式是从命令行输入命令及命令域的值，因ANSYS提供联想式命令提示；函数方式也是从命令行中输入，但仅输入命令本身，其命令域的值将通过对话框输入。GUI 方式的特点是简单、易学，但对于复杂模型或实际模型的修改等比较麻烦。

命令流方式是融 GUI  方式、APDL、UPFs、UIDL、MAC，甚至TCL/TK于一个文本文件中，可通过 /input 命令（或 Utility Menu > File > Read Input From…）读入并执行，也可通过拷贝该文件的内容粘贴到命令行中执行。命令流方式可包含上述多种方式，例如仅仅将命令罗列起来相当于命令方式，这对于初学者而言可能更容易接受。
命令流方式的主要优点有：
①  修改简单：不必考虑因操作错误造成模型的重大损失，也不必考虑 DB 文件的重要性而不断保存；可以随时修改参数进而改变几何模型和有限元模型等，一切都变得那么简单和方便。②  可使用控制命令：类似如 if-then、do 等控制命令的使用可大大提高工作效率
③  可结合用户界面处理：可将其它用户界面相关的命令融于命令流中。
④  文件处理更加方便：文件的输入和输出可由用户控制，数据的处理将极其方便。
⑤  交流和保存方便：命令流文件比较小便于保存，对于相互交流学习甚为方便。
所以强烈推荐使用命令流方式进行操作！
本课程将以命令流文件为主进行讲解，而对于 GUI 方式则稍加介绍，因此对初学者而言，开始时略有困难，但很快会从中受益。

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