Ansys12.0经典APDL学习教程 新手进阶教程 一部笔者在探索之路上的学习札记 一部读者在成长之路上的基础教材 因为笔者与大家同为学习者和探索者，所以更懂读者 Aaron 2024/5/25 目录
1、Ansys常用的各类单元类型element type555....................................................................................................................1~20 2、Ansys的建模.....................................................................................................................................................................20~22 3、Ansys的模块组成及快捷命令....................................................................................................................................................22 4、Ansys中的材料模型...........................................................................................................................................................23~25 5、Ansys划分网格如何在过渡区域由六面体Hex退化成四面体棱锥，再转化为非退化形式的Tet四面体..............................25~26 6、Ansys网格划分的原则.......................................................................................................................................................26~29 7、Ansys删除网格和重新显示模型.................................................................................................................................................29 8、Ansys默认网格划分、智能网格划分和局部网格划分..........................................................................................................30~32 9、不同图元的合并和耦合...............................................................................................................................................................33 10、Ansys联立方程的求解方法..............................................................................................................................................34~35 11、使用求解简化菜单和求解控制器........................................................................................................................................35~36 12、重新启动和分析.......................................................................................................................................................................37 13、单元的生死.......................................................................................................................................................................37~39 14、Ansys的非线性分析.........................................................................................................................................................40~45 15、Ansys的显式动力学和隐式动力学...........................................................................................................................................45
16、有限元数值计算的常用方法......................................................................................................................................................46 17、模态分析...........................................................................................................................................................................47~49 18、瞬态动力学分析................................................................................................................................................................50~52 19、显式动力学分析................................................................................................................................................................52~59 20、Ansys中的变量、数组、表格和数据曲线................................................................................................................................59 21、轴对称分析..............................................................................................................................................................................60 22、时间历程后处理器POST26.....................................................................................................................................................61 23、断裂计算...........................................................................................................................................................................62~64 24、疲劳计算...........................................................................................................................................................................64~65 25、复合材料...........................................................................................................................................................................66~69 26、Ansys函数的调用...................................................................................................................................................................70 27、Ansys常用设置及选项.....................................................................................................................................................71~73 28、Ansys常见问题及解决方法.....................................................................................................................................................74
1、Ansys常用的各类单元类型element type
单 元 号 节点数 UU自由度 URRR单元特性 应用范围 单元分类 X Y Z X Y Z 单元通过两个节点、横截2 ● ● ◎ ◎ ◎ ◎ 面面积、初始应变及材料模拟弹簧、螺杆及桁架等 属性定义。 具有塑性、蠕变、旋转、杆大变形和大应变的能力。单当NLGEOM打开时，无论进元行何种分析，其应力刚化（有限应变杆2 ● ● ● ◎ ◎ ◎ 默认打开。单元还具有弹抗LINK 180 性、各向同性塑性硬化、拉动力塑性硬化和各向异性不同工程中可模拟弹簧、螺杆及桁架等 3D 抗塑性Hill、非线性塑性硬压化Chaboche。 ） 具有塑性、蠕变、膨胀、轴向拉压杆应力刚化、大变形和大应2 ● ● ● ◎ ◎ ◎ LINK 8 变的能力。可受拉压，不受弯矩。 单轴拉压件2D Link1
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轴向拉/压杆LINK 10 2 ● ● ● ◎ ◎ ◎ 线性执行机2 ● ● ● ◎ ◎ ◎ 构LINK 11 2D弹性均匀对（称梁Beam 3 抗拉抗塑性梁压Beam 23 抗弹性变形截梁 弯面非对称单 ） Beam 54 元 3D（线性有限应抗变梁Beam 拉188（可设置抗K3=2变成压二次梁） 抗弯
2 ● ● ◎ ◎ ◎ ● 2 ● ● ◎ ◎ ◎ ● 2 ● ● ◎ ◎ ◎ ● 2 ● ● ● ● ● ● 独一无二的双线性刚度矩阵使其在轴向仅受拉或压。具有应力刚化和大变形的能力 这个单元是通过两个节点、硬度、粘度阻尼和质量来定义的 剪切模量GXY只有在发生剪切变形时才起作用，单元是由两个节点、横截面棉结、截面高度和材料属性定义的 具有塑性、蠕变和膨胀的特性 不具有塑性、蠕变和膨胀的特性；允许不对称的端面结构或端面节点偏离截面型心位置 当K1=0时，每个节点6自由度；当K1=1时，每个节点7个自由度，增加一个横截面的翘曲；包含应力刚化能力，可在NLGEOM中打开large deform effects。设置Beam188为二次梁使用只受拉选项时，若施加压，刚度消失，以此模拟缆索或链条的松弛。 模拟液压缸或吊车等经历大变形的应用 除了模拟弹性单轴梁，在不计环向作用的情况下，可用于螺栓、管件及钢架等轴对称体模型的分析 / / 二者均称为超级梁单元，均基于Timoshenko铁木辛哥科的结构理论，并考虑了剪切变形的影响，适于分析从细长到中等粗细的梁结构，非常适合分析线性、大角度转动或非线性大应变的分析，如飞机场、鸟巢的桁架等结构。截面惯性矩不用自己计算，输入截面特征即可。 2 / 75
抗扭） 二次梁单元Beam 189 弹性均匀对称Beam 4 后，建议使用Beam188更为简单，节省内存。 3 ● ● ● ● ● ● 2 ● ● ● ● ● ● 可做应力刚化和大挠度的分析 建议使用Beam188代替 在轴向及截面上具有塑性、蠕变和膨胀能力，另外可做应力刚化、大挠度和剪切变形。 建议使用Beam188代替 允许不对称的端面结构或端面节点偏离截面型心位置 具有塑性、蠕变、辐射膨胀、应力刚度、大应变和大变形的能力 具有塑性、蠕变、应力刚度、大应变和大变形的能力。具有二次位移函数，能很好适应不规则模型的分网 是Solid272的低版本二维实体单元，当其mode=0时，即无谐波即Plane42 建议使用Bream188代替 三维薄壁梁Beam 24 弹性变截面非对称Beam 44 Plane 42 Plane 82 2 ● ● ● ● ● ● 2 ● ● ● ● ● ● 4 ● ● ◎ ◎ ◎ ◎ 4 ● ● ◎ ◎ ◎ ◎ / Plane182的低版本单元，一般使用Plane182代替 Plane183的低版本单元，一般使用Plane183代替 既可用作平面单元（平面应力、平面应变和广义平面应变），又可用作轴对称单元，可模拟接近不可压缩的弹塑性模型，支持K10初始应变选项initial stress 用于轴对称结构的非轴对称加载（如弯曲、剪切和扭转）的二维模型 Plane 182 8 ● ● ◎ ◎ ◎ ◎ 面 单 2D 元 Plane 183 8 ● ● ◎ ◎ ◎ ◎ 轴对称-谐波四节点结构实体
4 ● ● ● ◎ ◎ ◎ 3 / 75
plane 25 轴对称-谐波四节点结构实体配plane 83 是plane25高阶单元，对8 ● ● ● ◎ ◎ ◎ 四边形和三角形的混合网格高结果精度 既有弯曲能力又有膜力，可承受平面内的载荷和法向载荷。具有应力刚化和4 ● ● ● ● ● ● 大变形能力。通过定义4个节点、4个厚度、1个弹性地基刚度和正交各向异性的材料来定义单元。 通过定义8个节点、4个厚度和正交各向异性的材料特性来定义单元。具有塑性、应力刚化、大变形和大应变的能力。当壳等厚时，仅需在实常数TK(1)输入即可；当壳变厚时，48 ● ● ● ● ● ● 个厚度需全部输入，当任意一个壳单元的总厚度大于曲率半径的2倍时系统报错error，当总厚度小于曲率半径的2倍且大于1/5曲率半径时系统发出警告warnning。 Shell 63 用于薄板或者曲面模型（板面厚度小于其板面尺寸的1/100），仅限于弹性。 壳 单 元 Shell 93 单元变形在平面内两个方向都是二次的，因此特别适合曲壳模型
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弹性版 Elastic 4 Shell 181 弹性高阶版 Elastic 8 Shell 281 加强型 Hyper 4 Shell 181 加强高阶型 Hyper 8 shell 281 ● ● ● ● ● ● 仅当应用了薄膜选项，该● ● ● ● ● ● 单元只有x/y/z三个方向的平移自由度。当同时定义了实常数和一个有效的● ● ● ● ● ● 横截面，则实常数参数失效。 ● ● ● ● ● ● 适合从薄到具有一定厚度的壳体结构进行分析。仅适和弹性模型的分析。 允许壳体厚度的变化正是为了适应非线性，因此次单元适合线性的大扭转变形和非线性的大形变。一般在收敛困难的分析中，可用来代替shell43 单元由4个节点、4个壳塑性版 厚度和正交各向异性材料 Plastic 4 ● ● ● ● ● ● 来定义。单元具有塑性、Shell 43 蠕变、应力刚化、大变形和大应变的能力。 塑性版 仅当应用了薄膜选项，该 Plastic 4 ● ● ● ● ● ● 单元只有x/y/z三个方向Shell 181 的平移自由度。当同时定义了实常数和一个有效的塑性高阶版 Plastic 8 ● ● ● ● ● ● 横截面，则实常数参数失效。 Shell 281 剪切板 4 ● ● ● ◎ ◎ ◎ 单元由四个节点、一个厚用于薄板或者曲面模型（板面厚度小于其板面尺寸的1/100），仅限于塑性,shell63的塑性版。当遇到收敛性问题、大应变分析等非线性分析时建议使用plastic shell181 适合从薄到具有一定厚度的壳体结构进行分析。仅适和塑性模型的分析。 仅在框架结构中，用来承载剪切载荷，不建议使用在
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Shear panel shell 28 膜壳 Membrane shell 41 度和材质属性定义，每个节点三个自由度，X/y/z◎ ◎ ◎ ● ● ● 三个方向的平移或者围绕x/y/z三轴的旋转。 构件由4个节点、4个厚度、材料方向角和正交各向异性材料性质定义，平4 ● ● ● ◎ ◎ ◎ 面内具有膜强度但平面外没有弯曲强度。构件具有变厚度、应变强度、大偏差和材料的选择 常规分析中。 一般用于模拟膜，不要用此构件模拟一般的壳结构。 2节点 轴对称壳 2 ● ● ◎ ◎ ◎ ● Axisym 单元在分析中考虑了大应shell 208 变效应、横向剪切变形、3节点 超弹性材料曾等问题 轴对称壳 3 ● ● ◎ ◎ ◎ ● Axisym shell 209 此单元由2个节点、2个谐波轴对称 端部厚度、谐波数量、对Axi-harmon 2 ● ● ◎ ◎ ◎ ● 称条件和正交各向异性材shell 61 料属性定义。 壳 单 3D 元
适合分析从薄到中厚的轴对称壳结构，如罐、桶、管和冷却塔等。也可用于模拟分层结构和“三明治”模型 / 用于构造三维固定结构，单元具有塑性、蠕变、膨胀、应力刚化、大变形和大应变（位移形函数（K1=0））的能力。 6 / 75
六面体Solid 45 单元由8个节点和各向同8 ● ● ● ◎ ◎ ◎ 性的材料参数定义 高阶六面体 20 ● ● ● Solid 95 六面体Solid 185 8 ● ● ● 高阶六面体 20 ● ● ● Solid 186 混凝土单元Solid 65 8 ● ● ● 四面体Solid 285 4 ● ● ● 高阶四面体10 ● ● ● Solid 187
单元具有协调的位移形函数，并且能够很好的模拟边单元由20个节点，可以具界曲线。单元具有塑性、蠕变、膨胀、应力刚化、大◎ ◎ ◎ 有任意的空间各向异性 变形和大应变的能力，也可以给单元施加初始应力（K9=1） 用于构造三维固定结构，单元具有超弹性、应力刚化、单元由8个节点和各向异蠕变、大变形和大应变的能力，也可以给单元施加初◎ ◎ ◎ 性的材料参数定义 始应力（K10=1），还可采用混合模式（K6=1）模拟几乎不可压缩的弹塑材料和完全不可压缩超弹性材料。 单元具有二次位移模式可以更好的模拟不规则的网格（如CAD导入模型），单元支持塑性、超弹性、应力单元由20个节点，可以具刚化、蠕变、大变形和大应变的能力，也可以给单元◎ ◎ ◎ 有任意的空间各向异性 施加初始应力（K10=1），还可采用混合模式（K6=1）模拟几乎不可压缩的弹塑材料和完全不可压缩超弹性材料。 用于含钢筋或不含钢筋的三维实体模型，该单元具有拉裂和压碎的性能，可用单元的实体性能模拟混凝土与Solid45相似，最重要（开裂、压碎、塑性变形和蠕变），而用加筋性能模◎ ◎ ◎ 增加了单元对材料非线性拟钢筋的作用（拉伸、压缩、塑性变形和蠕变，但不的处理能力。 能模拟钢筋的剪切）。也可以用来模拟加筋复合材料（玻璃纤维）和地质材料（岩石）。 节点另外具有一个自由度单元适用于不规则网格（如CAD导入模型）和一般材—静水压力（HDSP）；单◎ ◎ ◎ 料（包括不可压缩材料）的建模，单元支持塑性、超元具有线性位移和静水压弹性、应力刚化、大变形和大应变的能力 力特性。 单元具有二次位移模式可单元支持塑性、超弹性、应力刚化、蠕变、大变形和◎ ◎ ◎ 以更好的模拟不规则的网大应变的能力，也可以给单元施加初始应力（K10=1）， 7 / 75
高阶四面体Solid 92 10 ● ● ● ◎ ◎ ◎ 一般轴对称4*● ● ● ◎ ◎ ◎ Solid 272 K2 高阶轴对称8*● ● ● ◎ ◎ ◎ Solid 273 K2 二维点对点2D 接触CONTAC 12 接 触 三维点对点单 3D 接触元 CONTAC 52 二维无中节点面面接触2 ● ● ◎ ◎ ◎ ◎ 2 ● ● ● ◎ ◎ ◎ 2D 2 K1=0时，Ux、Uy；K1=1时，Ux、Uy、Temp；K1=2格（如CAD导入模型）。 还可采用混合模式（K6=1\\2）模拟几乎不可压缩的弹塑材料和完全不可压缩超弹性材料 单元具有塑性、蠕变、膨胀、应力刚化、大变形和大应变的能力，可以给单元施加初始应力（K9=1） 单元支持超弹性、应力刚化、蠕变、大变形和大应变单元由主平面上的4个节的能力，还可采用混合模式（K6=1）模拟几乎不可压点和基于这4个节点在圆缩的弹塑材料和完全不可压缩超弹性材料。其中周上自动创建的节点定义 K2=3～14,分别对应3～14个节点面数目。 单元具有二次位移模式可以更好的模拟不规则的网格（如CAD导入模型），单元支持塑性、超弹性、应力单元由主平面上的8个节刚化、大变形和大应变的能力，还可采用混合模式点和基于这8个节点在圆（K6=1）模拟几乎不可压缩的弹塑材料和完全不可压周上自动创建的节点定义 缩超弹性材料。其中K2=3～14,分别对应3～14个节点面数目。 单元由两个节点、定义界面的角度、两个刚度(KN和KS)、初始位移干涉或间隙（INTF）和初始状态单元表示两个表面，这两个表面可以保持或中断物理（START）定义。可在法向接触，并且可以相对滑动。该元件只能支持垂直于表方向施加初始载荷，也可面方向的压缩和切向方向的剪切（库伦摩擦）。 设定一个间隙规格。当间隙被关闭且无相对滑动时，设定的刚度作用于法向和切向。 元素由两个节点定义（底用于表示二维目标表面与由该元素定义的可变形表面层实体、外壳或梁没有中之间的接触和滑动。适用于二维结构和耦合场接触分 8 / 75
CONTAC 171 时，Temp；K1=3时，Ux、间节点）。若三者任一确Uy、Temp、VOLT（电压）；实有中间节点，则使用K1=4时，TEMP、VOLT；CONTAC172 K1=5时，Ux、Uy、VOLT；K1=6时，VOLT；K1=7时，AZ（磁失势）。 二维有中节2D 点面面接触3 CONTAC 172 K1=0时，Ux、Uy、Uz；三维无中节K1=1时，Ux、Uy、Uz、3D 点面面接触4 Temp；K1=2时，Temp；CONTAC 173 K1=3时，Ux、Uy、Uz 、Temp、VOLT（电压）；K1=4时，TEMP、VOLT；三维有中节K1=5时，Ux、Uy、Uz、3D 点面面接触4 VOLT；K1=6时，VOLT；CONTAC 174 K1=7时，MAG（磁位能）。 2D点对面接触K1=0时，Ux、Uy、(Uz)；1 / CONTAC 175 K1=1时，Ux、Uy、(Uz)、
析。该单元位于没有中间节点(Plane42\\Plane67\\Plane182\\Shell208\\Beam3\\Beam23\\Plane13\\Plane55、Matrix50）的二维实体、壳体或梁单元的表面，与它连接的实体、壳体或梁单元应具有相同的几何特性。 用于表示二维目标表面与由该元素定义的可变形表面之间的接触和滑动。适用于二维结构和耦合场接触分析。该单元位于有中间节点对于刚体-柔体接触和柔(Plane2\\Plane121\\Plane183\\Shell209\\Hyper74\\Pla体-柔体接触，其中可变形ne82\\Hyper84\\Visco88 的面必须用接触面代表 \\Visco108\\Plane35\\Plane77\\Plane53\\Plane223\\Plane230\\Matrix50）的二维实体、壳体或梁单元的表面，与它连接的实体、壳体或梁单元应具有相同的几何特性。 元素由四个节点定义（底表示三维目标面与本单元的可变形面（柔性面）之间层实体或外壳元素没有中的接触和滑移，可用于三维结构、热-结构耦合接触分间节点）。若二者任一确析中。一般覆盖于三维实体或壳单元的表面，没有边实有中间节点，则使用界中点，它与其连接的三维实体或壳单元的表面具有CONTAC174 相同的形状 表示三维目标面与本单元的可变形面（柔性面）之间对于刚体-柔体接触和柔的接触和滑移，可用于三维结构、热-结构耦合接触分体-柔体接触，其中可变形析中。一般覆盖于三维实体或壳单元的表面，有边界的面必须用接触面代表 中点，它与其连接的三维实体或壳单元的表面具有相同的形状 对于刚体-柔体接触和柔用于二维/三维结构和耦合场的接触分析中，表示两个体-柔体接触，其中可变形面（或节点与面、线与面）之间的接触和滑动。该单 9 / 75
3D Temp；K1=2时，Temp；的面必须用接触面代表 K1=3时，Ux、Uy、(Uz )、Temp、VOLT；K1=4时，TEMP、VOLT；K1=5时，Ux、Uy、(Uz)、VOLT；K1=6时，VOLT；K1=7时，AZ(2D)、MAG(3D)。 元位于实体、梁和壳单元的表面，适于具有中间节点的三维实体单元和壳体单元支持粘接且无分离接触。对于其他接触类型，建议采用低阶实体和壳体单元。 三维边对边3/3D 接触● ● ● ◎ ◎ ◎ 2 CONTAC 176 单元由两个（若基础梁或壳元素没有中间节点）或三个节点（若基础梁或壳元素有中间节点）定义 三维边对面3/3D 接触● ● ● ◎ ◎ ◎ 2 CONTAC 177 表示三维表面段（targe170）和由该元素定义的可变形线段之间的接触和滑动，适用于三维梁-梁结构接触分析，单元位于有或没有中间节点（BEAM4\\ BEAM24\\BEAM188\\ BEAM189\\PIPE16\\ PIPE20）的三维梁或管单元的表面。 表示三维表面段（targe170）和由该元素定义的可变形线段之间的接触和滑动，适用于三维梁-实体和三维壳体边缘-实体结构接触分析。单元位于有或没有中间节点（BEAM4\\ BEAM24\\BEAM188\\ BEAM189\\PIPE16\\ PIPE20\\ PIPE288\\ PIPE289\\ELBOW290）的三维梁或管单元的表面，也可以位于具有或不具有中间节点（SHELL181和SHELL281）的三维壳元素的边缘。 单元由两个节点、初始间隙或干扰（gap）、初始单点对点接触表示任意类型元素的任意两个节点之间的接触和滑动。3D 2 ● ● ● ◎ ◎ ◎ 元（start）和阻尼系数CONTAC 178 当约束了Z轴自由度时，可用于二维和轴对称模型中。 CV1和CV2组成，另外K2选择四种不同的接触算法 2D 二维目标单1/ / / / / / / 目标线段都是具有特定形用于表示关联的接触元素
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元 2/ TARGE 169 3 三维目标单3D 元 TARGE 170 状或段类型的单个元素 （CONTAC171\\ CONTAC172\\CONTAC175）的各种二维“目标”表面。 用于表示关联的接触元素（CONTAC173\\ CONTAC174\\CONTAC175\\CONTAC176\\CONTAC177）的各种三维“目标”表面。 5个节点I\\J\\K\\L\\M，其中I和J为激活节点，二者应重合，来模拟连接杆A和杆B的实际销钉。K为定义初始旋转轴节点，不能与铰接点重合，若K未定义，默认初始旋转轴为整体坐标系的Z轴方向。当启用大变形时，单元局部坐标系跟随节点I和J的平动和绕该重合节点旋转的平均值。L和M为控制点。 轴向的弹簧减震器是一维的拉伸或压缩单元，只有x/y/z方向的平移，不考虑弯曲和扭转；扭转的弹簧阻尼器是纯扭转单元，只有绕x/y/z轴旋转的自由度，不考虑弯曲和轴向力。详见资料内容19_5 是一个单向的单元，在分析中有打开和关闭的性能。可作为温度功能的控制热流动（自动调温器）、作为速度功能的控制阻尼（机械减震器）、作为压力功能的控制流阻（减压阀），作为唯一功能的控制摩擦（摩擦离合器）。 轴向选项代表轴向拉压单元，只有x/y/z方向的平移，不考虑弯曲和扭转；扭转选项是纯扭单元，只有绕x/y/z在公共节点连接模型的两个或多个部分，单元功能包括连接柔度（或刚度）、三维铰接单3D 5 ● ● ● ● ● ● 摩擦、阻尼和一定的控制元COMBIN 7 能力，包括最重要的大变形，这时局部坐标系固定于连接单元并随着移动 组1D弹簧-阻尼/ 器 合单2D COMBIN 14 元 可分为轴向弹簧减震器和扭转弹簧阻尼器两种模2 型，无质量，其质量可通过其他合适的质量元增加◎ ◎ ◎ ● ● ● （如mass21） ● ● ● ◎ ◎ ◎ 有两对节点，分别是活动每个节点只有一个自节点I和J，可选的控制由度，可以是x/y/z方节点K和L。活动节点定4 向的平移、旋转、压力义了单元的位置，特定的和温度。 参数结合控制节点可确定控制单元是结构开还是关 具有非线性功能的单向单2 ● ● ● ◎ ◎ ◎ 元，由两个节点和一条广2D COMBIN 37 2D 非线性弹簧单元
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COMBIN 39 义载荷-变形曲线定义。该单元可用于任何分析之中，在1D\\2D\\3D单元中都有轴向和扭转功能。 单元由两个节点、两个弹簧常数K1和K2（力/长每个节点只有一个自度）、一个阻尼系数C（力由度，可以是一个节点*时间/长度）、一个质量的横向位移，转角，压M（力*时间2/长度）、一力或者温度。 个间隙大小GAP（长度）和一个界限滑移力FSLIDE（力）组成 UX表示定义的预紧方向，无论模型如何定义，ansys都对问题的几何形状进行● ◎ ◎ ◎ ◎ ◎ 转换，保证在内部预拉力都是施加在指定的预拉力载荷方向上 弹簧阻尼元件没有质量，质量可通过使用适当的质X/y/z任意两个方向的量元素（MASS21）来添加。平移 弹簧或阻尼能力可从元件中移除。 在全局坐标系中通过节点● ● ● ◎ ◎ ◎ I和J定义材料，通过节点轴旋转的自由度，不考虑弯曲和轴向力。当在结构分析中广义载荷-变形曲线上各点代表力-平动关系或者弯矩-转动位移关系；在热分析中各点表示热率-温度关系或者热流率-压力关系。轴对称分析时，应在整360°范围内定义载荷 2D COMBIN 40 2 相互平行的弹簧滑动器与阻尼器并联的组合，且串联一个间隙控制器。元件在每个节点上都有一个自由度，可以是平移、旋转、压力或温度。可做任何分析。 2D 预张紧单元/ PRETS 179 3D 3 用于在网格结构中定义二维或三维预紧段，该结构可由任何二维或三维结构元素（实体、梁、壳、管或连接）构建。 二维弹簧阻2D 尼轴承2 COMBIN 214 显式
在二维应用中具有纵向耦合和交叉耦合能力，它是一个张力压缩元件。单元有两个节点和一个可选的方向节点，不考虑弯曲和扭转。 可选择三种材料：各向同性弹性材料、塑性动力材料和双线性动力材料。 12 / 75
3D 显式3D杆（或桁架）3 动力单元 Link 160 显式3D梁3D Beam 161 3 2D 平面 Solid 162 4 3D 壳 Shell 163 4 3D 三维六面体8 Solid 164 弹簧阻尼器COMBI 165 2 3D K定义一个与I和J共同的平面。单元轴向平行于单元长度方向并通过I和J节点，节点K必须在单元坐标系中定义，且不能在I和J确定的直线上。 作为新增单元（刚体旋转不产生应变）可处理许多实际应用中产生有限应变● ● ● ● ● ● 的情况；等同于brick实体单元；包含有限的横向切应变。 单元选项K3分别定义单元类型是平面应力还、平面应变或轴对称单元。K5分● ● ◎ ◎ ◎ ◎ 别选择定义连续介质的处理方法：拉格朗日法和任意拉格朗日-欧拉法。 有弯曲和膜的特征，可加● ● ● ● ● ● 载平面和法向载荷。 默认情况下，用一点的积分加上粘性沙漏控制来加● ● ● ◎ ◎ ◎ 快单元的方程式，全积分也可使用 弹簧元件产生的力依赖于● ● ● ◎ ◎ ◎ 位移，即改变元素的长度，可选择三种材料：各向同性弹性材料、双线性随动材料、塑性随动材料、粘弹性材料、分段线性塑性材料和指数硬化弹塑性材料。 ALE=arbitrary Lagrangian-Eulerian formulation / / 此元素可以与任何其他显式元素组合使用，然而由于它没有质量，COMBI165不能使某分析中位移的元素类型， 13 / 75
3D 质量单元Mass 166 1 3D 弹性电缆Link 167 3 高次三维四3D 面体 10 Solid 168 Shell 91 复合材3D Shell 181 料单元 Shell 281 8 4 8 力沿着元件轴增加。平移还必须通过定义MASS166元素来表示弹簧的质量。另外，弹簧或扭转弹簧通过K1选不能为相同的COMBI165元件定义弹簧和阻尼器特性，但择。 可以在相同节点覆盖两个不同特性的COMBI165元素。 在模型中用于真实描述结构的质量，而不需要包含大量的实体或壳单元。当需要定义节点上的集中转动惯量时，由一个节点和一个质量值● ● ● ● ● ● 需设置K1=1时，并在实常数中输入6个惯性矩值；但K1=1（力*时间2/长度）定义 时不能输入质量值，因此须在同一节点上定义第二个质量元素（K1=0）来定义。 类似于Belytschko-Schwer梁，在元件是一个只有张力的梁，可以用来建模电缆，它类似● ● ● ◎ ◎ ◎ 压缩过程中不产生力只有与弹簧元件，力与变形之间的关系可以由用户直接输入。 拉紧时F才是非零 非常适合建模不规则网格，如CAD导入的模型。然而元素要么使用五点积分的Solid168组成的模型不如Solid164准确，可在同一模型二次位移差值（K1=0或1），● ● ● ◎ ◎ ◎ 中使用Solid168建模不规则部分，使用Solid164建模要么使用子四面体形状的均匀网格部分，但由于Solid168包含了Solid164没有复合组合（K1=2） 的中间节点，因此应适当开发两种元素的过渡网格。 允许复合材料最多100层，主要用于塑性、大变形和支持一个特殊的“三明治”选● ● ● ● ● ● 且不支持用户自己输入材项 料性能矩阵 支持所有非线性功能（包，允许多达250Main Menu>Preprocessor>Sections>Shell>Lay-up适● ● ● ● ● ● 括大应变）层材料。应通过截面命令合应用于多层结构的材料，如复合材料和夹层结构。其而不是实常数来定义层的中复合材料的建模精度取决于第一剪切理论：Tresca雷● ● ● ● ● ● 信息，可通过FC命令定义斯加理论 失效准则。 14 / 75
线性层结构Shell 99 8 Solid 46 8 Solid 191 20 界面单
线性平面垫2D 片材料INTER 192 4 允许250层的等厚材料层，或125层厚度在单元面内呈现双线性变化的不等厚材料层。若材料层超过250● ● ● ● ● ● 则用户可通过自己输入的材料矩阵来建立，还可以通过选项将单元节点偏置到结构的表层或底层 允许250层的等厚材料层，或125层厚度在单元面内呈现双线性变化的不等厚材料层。该单元允许用叠加几个单元的方式来对付● ● ● ◎ ◎ ◎ 多于250层的复合材料模型建立，并允许沿厚度方向的连续斜率变化。同时它调整横向的材料特性，允许在横向上为常应力。 可以建立厚的叠层壳或实体的有限元模型，每个单● ● ● ◎ ◎ ◎ 元允许有多达100层的材料曾，可模拟材料沿厚度方向的斜率不连续 单元有2个积分点，高斯● ● ◎ ◎ ◎ ◎ 积分做数值积分。如果需要输入节点力，对于板的适用于薄到中等厚度的板或壳结构，一般要求宽厚比大于10。当宽厚比大于10，建议使用Solid46适用于薄到中等厚度的板或壳结构，没有shell91的非线性特性，但具有更小的数值计算时间 支持非线性材料和大应变,是SOLID45层化的单元 不支持非线性材料和大应变 主要用来做结构组合建模，当被用作2D线性结构单元（Plane42\\Hyper56\\Visco106\\Plane182）的连接时，可模拟衬垫连接。另外单元可用作平板单元（面应力/面应 15 / 75
元 二次平面垫2D 片材料INTER 193 分析（除了K3=3时为带有厚度的板时）按单位长度输入，对于轴对称（即K3=2）在360°圆周内输入 单元有2个积分点，高斯积分做数值积分。如果需要输入节点力，平面分析6 ● ● ◎ ◎ ◎ ◎ （除了K3=3时为带有厚度的板时）和轴对称分析在360°圆周内输入每个深度单位的节点力。 变）或轴对称单元 主要用来做二维结构组合建模，当被用作二维二次结构单元（Plane82\\ Plane183）的连接时，可模拟垫片接头。另外单元可用作平面单元（平面应力/平面应变）或轴对称单元 当被用作三维二次结构单元（Solid92\\ Solid95\\Solid96\\Solid186和Solid187）的连接时，可模拟垫圈连接。另外单元可用作平面单元（平面应力/平面应变）或轴对称单元 当被用作三维线性结构单元（Solid45\\ Solid62\\Solid65\\Solid185\\Solid190\\Solid272\\Solid273和Solid285）的连接时，可模拟垫圈连接。另外单元可用作平面单元（平面应力/平面应变）或轴对称单元 可代表任意的单元，其弹运动学响应可由刚度、阻尼和质量系数相结合来指定 用于需要考虑质量和惯性影响的分析，也可以用于质量块和生死单元 二次实体垫使用全积分，既可以进行3D 片材料16 ● ● ● ◎ ◎ ◎ 穿透厚度变形，也可以进INTER 194 行横向剪切变形（即K2=1）。当垫片与配合件之间的截面建模为滑动接线性实体垫3D 片材料8 ● ● ● ◎ ◎ ◎ 触时，通常需要包含横向剪切刚度。 INTER 195 在两个节点各自有6个自2 ● ● ● ● ● ● 由度，生成所有矩阵都是12*12维 1 ● ● ● ● ● ● 在6个自由度分别定义质量和惯性矩 质2D MATRIX 27 量单点元 元MASS 21 素
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显示三维结3D 构质量MASS 166 二维结构表质量和体积的计算使用元素厚度（实常数2D 面效应TKI\\TKJ\\TKK\\TKL）,其中TKJ\\TKK\\TKL默认为TKI，TKISURF 153 默认为1.0。质量计算使用密度和实常数ADMSUA（即单位面积增加的质量）。刚度矩阵计算采用单位长度的平三维结构表面面内力（即实常数SURT）和单位长度压力的弹性地基刚3D 面效应效度（即实常数EFS） SURF 154 应三维结构表单适用于三维结构分析，各种载荷和表面效应可能同时存3D 面线载荷元 在 SURF 156 节点随动载只能在与具有三个平移和旋转自由度的结构元件相关联3D 荷效应1 ● ● ● ● ● ● 单节点三维元素 的节点上定义，否则会产生奇点 Follw 201 注意：1、由于界面单元需要使用闭合度，即顶平面与底平面相对移动的距离，来定义闭合度-压力的曲线。因此单元的厚度必须为一个单元，且积分点在中面，包括高阶界面单元中间平面也无节点。另外单元的X轴应指向厚度方向；
2、显式动态单元中不能使用附加形状函数、中节点或P-单元，以使用线性位移函数和单积分点的显式动态单元分析存在大变形和材料失效等非线性问题；
3、接触单元分为目标面单元和接触面单元，其中对于刚体-柔体接触和柔体-柔体接触，其中可变形的面必须用接触面代表，而目标面可以是刚性或柔性的，在刚体-柔体接触中，刚体表面用目标面代表，对于柔体-柔体接触，目标面必须覆盖其中一个可变形表面。另外一个目标面只能和一个接触面相关联。
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此节点有9个自由度，包括x/y/z方向的平移、速度和加速度。质量单元由1 ● ● ● ◎ ◎ ◎ 一个节点定义，该节点在单元坐标轴的坐标方向上具有集中的质量分量(力*时间2/长度) 2可施加各种载荷和表面效～◎ ◎ ◎ ◎ ◎ ◎ 应载荷，覆盖在2D/3D结3 构实体单元上（不包括轴对称谐响应单元4～◎ ◎ ◎ ◎ ◎ ◎ Plane25\\Plane83\\Fluid81） 8 2可覆盖任何三维元素的边～◎ ◎ ◎ ◎ ◎ ◎ 缘 4 元件具有旋转惯量（无质量）的选项，允许在定义的节点上定义集中的旋转惯量。对于惯性选项K1=1，必须输入6个极坐标惯性矩值，而不是质量。要同时包含质量和转动惯量，必须在同一节点定义两个MASS166元素 4、关于壳厚度的设定方法及区别如下：
a、实常数定义Main Menu>Preprocessor>Real Constants>Add/Edit/Delete b、壳截面定义Main Menu>Preprocessor>Sections>Shell>Lay-up>Add/Edit
c、厚度函数定义Main Menu>Preprocessor>Real Constants>Thickness Func（后面专门介绍此方法） 系统默认实常数定义的壳在厚度方向的积分点为5个，壳截面定义的在厚度方向的积分点为3个。
5、对于实体单元，选用原则：复杂的结构用带中间节点的四面体，优选solid187，简单的结构用六面体单元，优选solid185。
2、Ansys的建模
a、单位制
Ansys没有自己的单位制，但一定要单位制量纲统一。 量词 长度 载荷 质量 时间 应力 能量 密度 SI(m) m N（Kg.m/s2） Kg s Pa（N/m2） J（N.m） Kg/m3 SI(mm) mm N（Kg.m/s2） Tonn（103Kg） s Mpa（N/mm2） mJ(N.mm) Tonne/mm3 US Unit(ft) US Unit(inch) ft Ibf slug s Ibf/ft2 Ibf.ft Slug/ft3 in Ibf Ibf.s2/in s Psi（Ibf/in2） in.Ibf Ibf.s2/in4 温度单位：Main Menu>Preprocessor>Material Props>Temperature Units 电磁单位：Main Menu>Preprocessor>Material Props>Electromeg Units
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注意：载荷N的量纲是Kg.m/s2，它也是一个与长度单位相关的单位，故在换算长度单位时切不可忽视。
b、坐标系
自底向上：在当前激活坐标系内定义； 自顶向下：在工作平面内定义。
总体和局部坐标系：用来定位几何形状参数（节点、关键点等）和空间位置；其中局部坐标系定义即被自动激活称为当前坐标系，且编号必须大于11。局部坐标系不仅可以是常规的笛卡尔坐标系、圆柱坐标系和球坐标系，还可以是圆的、椭圆的平面坐标系和局部环形坐标系。
显示坐标系：用于几何形状参数的列表和显示；改变显示坐标系也会改变图形的显示形式
节点坐标系：定义每个节点的自由度和节点结果数据的方向；默认情况下节点坐标系平行于全局笛卡尔坐标系，不管节点定义在哪个活动坐标系中。
曲面法向矢量节点坐标系
Main Menu>Preprocessor>Modeling>Move/Modify>Rotate Node CS>To Surf Norm>On Area>Along area norm（法向正向）/OPP to area norm（法向反向opposition）。
单元坐标系：确定材料特性主轴和单元结果数据的方向，也规定正交材料的特性方向。所有的单元坐标系都是正交右手系。其中线单元的X轴通常从该单元的I节点指向J节点；壳单元的X轴通常从该单元的I节点指向J节点，Z轴过I节点且与壳面垂直，其正方向由单元的I、J、K节点按右手法则确定，Y轴垂直于X轴和Z轴；二维和三维实体单元的单元坐标系始终平行于总体迪卡尔坐标系。当命令KEROPT（Main Menu>Preprocessor>Element Type>Add/Edit/Delete>Options>Element coor sys defined by）
笛卡尔坐标系 柱坐标系 球坐标系 环形坐标系
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和命令ESYS（Main Menu>Preprocessor>Modeling>Create>Elements>Elem Attributes>EAYS或
Main Menu>Preprocessor>Meshing>Mesh Attributes>Default Attribs>ESYS）,当然在输入复合材料的层定向角THETA（Menu>Preprocessor>Real Constants）后，可使单元坐标系相对前一次作进一步旋转。
结果坐标系：用来列表、显示或在通用后处理操作中将节点和单元结果转换到一个特定的坐标系中。（Post1的结果坐标系是当前激活的坐标系，Post21的结果坐标系是节点坐标系）
工作平面：一个与坐标系完全独立，且与屏幕可成任意角度的二维无界限作图平面。可用栅格或三轴坐标形式显示，可根据选取精度调节捕捉增量、容差等。
Utility Menu>WorkPlane>WP Settings>Triad Only(三轴坐标)Grid Only(栅格)/Snap Lncr（捕捉增量）/Spacing(栅格间距)/Minmun、Maximun(栅格偏离原理的最大距离)/Tolerance(容差)>OK
可使激活的坐标系（位置和类型）跟随工作平面而变Utility Menu>WorkPlane>Change Active CS to>Working Plane c、硬点
硬点实际上是一种特殊的关键点，它表示网格必须通过的点，它不会改变模型的几何形状和拓扑结构，如果发出更新图元几何形状的命令，例如布尔操作或者简化命令，任何与图元相连的硬点都将自动删除；不能用复制、移动或修改关键点的命令操作硬点。当使用硬点时不支持映射网格划分。
3、Ansys模块组成及快捷命令
前处理器（建模、定义材料参数、网格划分、施加载荷及约束）/prep7 求解器（求解）/solution 或简写/solu
静态后处理器（负责将解按照所需方式运算、画图、列表等，适合静态问题）/POST1 动态后处理器（负责将解按照所需方式运算、画图、列表等，适合动态问题）/POST26 退出命令 finish
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4、Ansys的材料模型
Linear 线性 Elastic 弹性 Isotropic各向同性 Orthotropic正交各向异性 Anisotropic各向异性 Curve Fitting实验数据曲线拟合模型 Mooney Rivlin穆尼-里夫林（应力应变能密度函数） Ogden奥格登模型(当参数a1=2时，和Neo-Hookean模型一样，当di=0即假定材料为完全不可压缩，即超弹性) Neo-Hookean胡克型固体模型 Polynomial Form多项式型模型 HyperelasticArruda-Boyce阿鲁达-博伊斯模型 超弹性 Gent金特模型 Yeoh（改进型应力应变能密度函数） Blatz-Ko(Foam)布莱茨-科泡沫模型 Ogden(Foam)奥格登泡沫模型 Mooney-Rivlin(TB，MOON) Multilinear Elastic多线性弹性 Isotropic HardeningMises Plasticity米塞斯塑性 Plasticity Hill Plasticity希尔塑性 各向等向强化 Rate Generalized Anisotropic Hill Potential广义各向异性希尔势能 Independent 率不相关材料 Kinematic HardeningMises Plasticity米塞斯塑性 Plasticity随动强化 Hill Plasticity希尔塑性 Combined KinematicMises Plasticity米塞斯塑性 Elastic 弹性 Nonlinear 非线性 Inelastic 非弹性
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and Isotropic Hardening Plasticity随动强化和各向等向强化混合 Visco-Plasticity 粘塑性模型 Hill Plasticity希尔塑性 Isotropic HardenMises Plasticity米塞斯塑性 ing Plasticity 等向强化塑性模型 Hill Plasticity希尔塑性 Anand’s Model Mises Plasticity米塞斯塑性 阿南德模型 Hill Plasticity希尔塑性 Curve Fitting实验数据曲线拟合模型 Mises Explicit Potential Implicit 米塞斯势 Creep only 蠕变模型 Hill Potential Implicit 希尔势 Explicit Bilinear Implicit With Mises Explicit Plasticity Multilinear With Isotropic Implicit 米塞斯塑性 Hardening Explicit Plasticity Nonlinear Implicit 等向强化 Bilinear With Hill Plasticity Multilinear 希尔塑性 Nonlinear With Kinematic With Mises PBilinear 22 / 75
Rate Dependent 率相关材料 Creep 蠕变/徐变模型
Hardening Plasticity 随动强化 lasticity 米塞斯塑性 With Hill Plasticity 希尔塑性 Bilinear Non-metal Plasicity 非金属材料 Cash-Iron 铸铁模型 Shape Memory Alloy形状记忆合金 Curve Fitting曲线拟合模型 Maxwell麦克斯韦模型 Prony 普朗尼模型 With Swelling Explicit显式 融胀模型 Concrete混凝土模型 Drucker-Prager杜拉克-普拉克准则模型 Failure Criteria复合材料失效模型 Plastic Poisson’s Ratio塑料泊松比 Uniaxial Compression单轴压缩模型 Uniaxial Tension单轴拉伸模型 Viscoelastic 粘弹性 Shear Response剪切响应模型 Volumetric Response体积响应模型 Shift Function转换函数模型 5、Ansys划分网格如何在过渡区域由六面体Hex退化成四面体棱锥，再转化为非退化形式的Tex四面体
a、退化
想要产生棱锥单元两个前提：a、准备对体用四面体划分网格，待划分的体直接与已经用六面体单元划分网格的体相连；b、准备用四面体单元划分网格，而目标体上至少有一个面已经用四边形网格划分。
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应事先满足的条件：a、设定单元属性时，确定给体分配的单元类型可以退化成棱锥形状，这种单元包括solid62、solid89、solid90、solid95、solid96、solid97、solid117、solid120、solid122、solid142和solid186。Ansys对此以外的任何单元都不支持过渡的棱锥单元。
b、设置网格划分时，激活过渡单元表面想让三维单元退化。
Main Menu>Preprocessor>Meshing>Mesher Opts>Hex to Tet Interface c、转化
将20节点的退化四面体转化成相应的10节点非退化单元，Menu>Preprocessor>Meshing>Modify Mesh>Change Tets。不论GUI还是命令方法，转化规则如下： 物理特性 ELEM1 ELEM2 好处 结构 热学 静电学 Solid95/95 Solid90/90 Solid122/122 Solid92/92 Solid87/87 Solid123/123 节省内存空间，加快求解速度
6、Ansys网格划分的原则
a、Menu>Preprocessor>Meshing>Size Cntrls>Manual Size>Global>Other常用来控制映射网格划分Mapped的单元尺寸。自由网格划分Free一般使用SmartSizing，但打开智能网格SmartSizing并不影响Mapped网格的划分，映射网格仍然使用默认单元尺寸。 b、单元形状和网格划分类型的选择共同影响网格的生成，Ansys支持的单元类型和网格划分类型如下： 单元类型 Free自由划分 Mapped 映射划分 Sweep扫掠划分 网格拖拉 层网格 四边形Quad Y Y N Y Y 三角形Tri Y Y N Y Y 四面体Tet Y N Y N N 六面体Hex N Y Y N N
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描述 1、面元上可划分三角形和四边形；体元上只能划分四面体； 2、自由划分有一种特殊的扇形网格划分。前提：a、必须是对三边面划分，且两边不分割，第三条边分割任意数目；b、必须使用TARGE170单元（适合于高度非线性接触分析的刚性目的面）；c、必须使用自由网格划分； 3、通过MOPT选项关闭质量差的四边形分裂成三角形。 1、适合规则的体和面，不适合复杂； 2、面：3条或4条；体：4、5、6个面 3、面是奇数条边，每边上分割成偶数且每条边的划分总数相同；面是四边形时，面的对边必须划分相同的分割数或两对边分割数之差相等，或一对边分割数相同，另一对边分割数之差为偶数（见图1、图2示意）（注意：SizeCntrls>ManualSize>Lines>PickedLines>KYNDIV打【√】与不打【√】网格划分效果完全不同）。体为四面体时，三角形面上单元数必须是偶数。 4、面和体的对边上划分相同的单元数 5、面多于4条边，体多于6个面，需布尔运算或 1、源面为四边形，扫掠出来是六面体，源面是三角形，扫掠出来是楔形，源面是四边形和三角形混合，扫掠出来是四面体和楔形体。要求有一对拓扑结构相同的源面和目标面。 2、在不可扫掠划分的体中生成四面体网格选项。 Menu>Preprocessor>Meshing>Mesh>Voume Sweep>SweepOpts>Tet mesh in nonsweepale volumes【√】 3、可预先用映射网格划分源面（不指定则系统默认自由网格划分源面）， SIZECntrls>ManualSize>Areas可单独设定源面单元尺寸，SIZECntrls>ManualS1、提前定义好二维和三维两种单元，接下来面划分时选择二维面单元，拖拉时网格属性选择三维单元； 2、设置拖拉 Menu>Preprocessor>Modeling>Operate>Extrude>ElemExtOpts 3、执行拖拉 Menu>Preprocessor>Modeling>Operate>Extrude>Areas>By XYZ Offset（面沿指定方向拖拉，其中RXRAYRZ是指延伸时各方向上的缩放比例） Menu>Preprocessor>Modeling>Operate>Extrude>Areas>Along Normal（面沿其法线方向拖拉） Menu>Preprocessor>Modeling>Operate>Extrude >Areas>About Axis（面沿指定轴线旋转生成体） 4、面单元Mesh200和体单元必须对应，统一都是中间带节点的。另外拖拉时必须先删掉面上的连接线 Menu>Preprocessor>Meshing>C1、目前只针对二维单元，能生成梯度性的自由网格； 2、适合模型：沿线只有均匀的单元尺寸，垂直于线的方向，单元尺寸和数量急剧增加（适合模拟CFD边界层和电磁表面层的影响）； 3、操作路径：Main Menu>Preprocessor>Meshing>MeshTool>Size Controls >Layer>Set 4、LAYER1的单元是均匀尺寸，等于在线上给定的单元尺寸；LAYER2的单元尺寸会从
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Meshing>Concatenate 6、不能直接对连接线指定线分割数，但可以直接对合并线指定（每个关键点都会产生一个节点，故每边的分割数不能少于其上的关键点数）。对体进行连接面操作时，必须先将连接面边界线，在连接面。若被连接的两个面都是由4条边组成，系统自动连接线。过渡映射体网格，只适合于6个面的体（有无连接面皆可）。 ize>Global可设定其余面单元尺寸。扫掠选 Menu>Preprocessor>Meshing>Mesh>Volume Sweep>Sweep Opts可设定扫掠方向的分割数量和单元间距比例； 4、扫掠划分网格前必须把在划分面时做的连接线删除掉，否则不能扫掠（若做的是合并线则不影响）； 5、扫掠体网格若想在扫掠完成后自动删除源面网格，扫掠选项Menu>Preprocessor>Meshing>Mesh>Voume Sweep>Sweep Opts>Clear area elements after sweeping【√】 oncatenate>Del Concats>Lines (注意:若是沿轴旋转挤出，选项 Modeling>Operate>Extrude>ELEM EXT Opts>NO.Elem divs则指在挤出的每个体沿圆周向划分的份数，ansys默认每90°一个象限自动生成一个体，但若定义路径 Modeling>Operate>Extrude>Areas>About Axis，选项ARC可以用正负号来实现顺时针和逆时针，其默认360°，NESG决定将ARC指定的分度分割的份数) Modeling>Operate>Extrude>ELEM EXT Opts>Spacing ratio是指挤出每份的空间比例，若为正数，则是第一份（长度/角度）比最后一份的比例；若是负数，则是中间那份比两边末端那份（长度/角度）的比例。 LAYER1的尺寸缓慢增加到总体单元的尺寸，其中LAYER1中的尺寸系数代表网格层数。 备注：扫掠网格和拖拉网格的共同点都是通过二维网格拉伸成三维网格，最大区别在于前者必须在具备完整的三维模型基础上进行，而后者是在二维几何模型的基础上划分网格后，拉伸即能生成新的三维模型同时划分好三维网格。
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图2 过渡四边形映射网格的形成模型2
图1 过渡四边形映射网格的形成模型1
7、Ansys删除网格和重新显示模型
删除网格 Main Menu>Preprocessor>Meshing>MeshTool>Mesh >Clear 重新显示模型：菜单Menu>Plot>Volumes或者输入命令APLOTT 建模时布尔操作失败，因为退化或不连续 a、退化：因几何形状或拓扑结构引起退化
Main Menu>Preprocessor>Modeling>Operate>Booleans>Show Degeneracy
Main Menu>Preprocessor>Modeling>Check Geom>Show Degeneracy
b、不连续：具有不同切线的合并线或从IGES输入得到的实体图元中存在尖的转折点 Main Menu>Preprocessor>Modeling>Operate>Booleans>Settings>PTOL(增大容差)
Main Menu>Preprocessor>Checking Ctrls>Model Checking>MODMSH>Detach（分离实体模型Model和有限元模型FEA）
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8、Ansys默认网格划分、智能网格划分和局部网格划分
注意：网格疏密是指在结构不同位置使用不同大小的网格，是为了更好的适应和反映数据的分步和变化规律。网格疏密主要应用在应力分析（包括静应力和动应力），而振型、固有频率和结构温度场的分析应使用均匀网格，因为它们至于质量和刚度分步有关，使用均匀网格可使它们的刚度矩阵和质量矩阵不致偏差太大。 A默认网格划 命令DESIZE
Main Menu>Preprocessor>Meshing>SizeCntrls>ManualSize >Gloal>Other MINL和MINH分别对应低阶和高阶最小未划分网格线的最小等分单元数 MXEL是高低阶最小未划分网格线的最大等分单元数 ANGL和ANGH分别是低阶和高阶单元的最大跨角 EDGMN和EDGMX分别是单元的最小和最大边长
ADJF和ADJM分别是自由划分和映射划分的单元相邻线的纵横比（即单元的长宽比） B智能网格划分 命令SmartSIZE
Main Menu>Preprocessor>Meshing>SizeCntrls>SmartSize>Basic（关闭MeshTool对话框才有Basic） Main Menu>Preprocessor>Meshing>SizeCntrls>SmartSize>Adv Opts
EXPND膨胀因子：决定了面内部单元尺寸与边缘处的单元比例关系（范围0.5-4） TRANS过渡因子：决定了面的边界上到内部单元尺寸的涨缩的速度（范围1-4） C局部网格划分（a\\b\\c\\d）
a、通过手动控制全局单元尺寸 命令ESIZE
Main Menu>Preprocessor>Meshing>SizeCntrls>ManualSize >Gloal>Size
b、通过手动控制关键点附件的单元尺寸 命令KESIZE
Main Menu>Preprocessor>Meshing>SizeCntrls>ManualSize >Keypoints>All KPS
c、通过手动控制指定线的单元尺寸 命令LESIZE ANGSIZE 将曲线分割成许多角度，按此角度将线划分为多段。
SPACE分段的间隔比率。如为正，表示最后一个分段的长度与第 1 段长度之比（大于 1 表示单元尺寸越来越大，小于 1 表 单元尺寸越来越小）。如为负，则 |SPACE| 表示中间的分段长度与两端的分段长度之比。
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Main Menu>Preprocessor>Meshing>SizeCntrls>ManualSize >Lines>All Lines
d、通过手动控制指定面内部的单元尺寸 命令AESIZE
Main Menu>Preprocessor>Meshing>SizeCntrls>ManualSize >Areas>All Areas 若使用DESIZE（不开启SMART SIZE）,对于任何指定线及沿线指定的单元优先级 备注：LESIZE>KESIZE>AESIZE>ESIZE>DESIZE
若使用SMART SIZE（开启SMART SIZE）,对于任何指定线及沿线指定的单元优先级 备注：LESIZE>KESIZE>AESIZE >ESIZE>SMART SIZE
LESIZE\\KESIZE\\ESIZE只设置面上指定的边界线及其上单元的尺寸及分段数。所有划分中，当单元尺寸SIZE优先于划分段数NDIV， 当同时输入了SIZE和NDIV时，划分出来的网格是以SIZE大小进行划分。而AESIZE只对其面内单元进行网格设置，对于那些没有被 指定单元尺寸的线和关键点，AESIZE也可用于其单元尺寸设定。具体内部（不含边界，没有可以引导网格划分的面）有四种控制方法：
①控制网格的扩展
Main Menu>Preprocessor>Meshing>SizeCntrls>ManualSize >Global>Area Cntrls>EXPND引导一个面的边界处将网格划分较细，而内部较粗，EXPND为其内外粗细比例。 ②控制网格的过渡
Main Menu>Preprocessor>Meshing>SizeCntrls>ManualSize >Global>Area Cntrls>TRANS 控制网格从细到粗的过渡。
③控制Ansys的网格划分器
Main Menu>Preprocessor>Meshing>Mesher Opts
网格划分器分为表面网格划分器（三角形AMESH和四边形QMESH）和四面体网格划分器VMESH。它们中的MAIN又称为Q-Morph网格划分器，它多数情况下可以得到高质量的网格；另外Q-Morph网格划分器要求面的边界线的分隔总数是偶数，否则将在内部产生三角形。 ④控制四面体单元的改进
Main Menu>Preprocessor>Meshing>Mesher Opts>TIMP/PYRA
四面体单元改进程度从1到6,1代表提供最小的改进，5表示对线性四面体单元提供最大的改进，6表示对二次四面体提供最大的改进（1~5细化比例分别为原单元尺寸的1/2、1/3、1/4、1/8、1/9）。 D局部网格的细化
Main Menu>Preprocessor>Meshing>MeshTool>Refine at Main Menu>Preprocessor>Meshing>Modify Mesh>Refine At
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Ansys只能对由四面体组成的体网格上指定的节点、单元、关键点、线或面进行网格细化，但非四面体（如六面体、棱锥、楔形等）不能进行网格细化。 E一次性定义单元属性
建模后先用单元类型Mesh200逐个划分，再编辑各单元属性。
Main Menu>Preprocessor>Modeling>Move/Modefy>Elements>Modify Attrib
但一定要先在Mesh200单元选项中根据你所划分的模型类型来设置其K1，否则将无法划分。 Main Menu>Preprocessor>Element Type>Add/Edit/Delete>Options>k1 F内部网格划分
前面所讨论的都是在集中在实体模型边界的外部单元尺寸的定义，然而对于边界线以内的部分没有边界线作为网格引导线，其划分方法：
EXPND膨胀因子：决定了面内部单元尺寸与边缘处的单元比例关系（范围0.5-4）
Main Menu>Preprocessor>Meshing>Size Cntrls>Manual Size>Global>Area Cntrls>EXPND TRANS过渡因子：决定了面的边界上到内部单元尺寸的涨缩的速度（范围1-4）
Main Menu>Preprocessor>Meshing>Size Cntrls>Manual Size>Global>Area Cntrls>TRANS G网格划分的命令
命令：MSHAPEA,KEY,Dimension
KEY=0,Dimension=2D,系统将用四边形划分网格，Dimension=3D,系统将用六面体划分网格； KEY=1,Dimension=2D,系统将用三角形划分网格，Dimension=3D,系统将用四面体划分网格。 命令：ACCAT(映射连接Concatenate)
ACCAT不支持用IGES输入的模型，但可以用“ARMERGE”命令合并由CAD文件输入模型的两个或更多的面。同时在合并线之间删除了关键点的位置而不会有节点。
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9、不同图元的合并和耦合
a、合并重复项
两个独立的图元在相同或非常相近的位置，可进行合并重复项Main Menu>Preprocessor>Numbering Ctrls>Merge Items,TOLER是相对公差（条件公差），可设定容差条件，GTOLER是绝对公差，其与相邻线的尺寸有关，一般不输入采用默认值。ACTION的选项分直接按类合并和先选取再合并.SWITCH选择保留合并后的图元高编号还是低编号，一般选择默认的低编号。 b、压缩编号
在构造模型时，由于删除、清除、合并、分割、连接或其他操作，可能会产生很多空号。可使用压缩编号保证清除空号及编号的连续性Main Menu>Preprocessor>Numbering Ctrls>Compress Numbers c、设定起始编号
在生成新的编号项时，可以控制新生成的系列项的起始编号大于已有编号项的图元的最大编号，这样可以保证新生成的图元编号不会占用编号序列中的空号，且保证生成模型的某个区域在编号上与其它区域独立，即连续性和独立性。
设置起始编号Main Menu>Preprocessor>Numbering Ctrls>Set Start Numbers 恢复默认起始编号Main Menu>Preprocessor>Numbering Ctrls>Reset Start Numbers
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10、Ansys的联立方程的求解方法
求解方法 直接求解法（默认） 1、要求稳定性及求解速度（非线性分析）； 2、线性分析时迭代很慢，尤其是对病态矩阵，如形状不好的单元； 3、内存中，硬盘高。 1、单场问题（如热、磁、声）中求解速度很重要，尤其适合包含大型的稀疏矩阵三维标量场的分析如三维磁场分析； 2、适合静态分析、全谐波分析或全瞬态分析； 2、中内存，低硬盘。 适用场合 1、要求稳定性（非线性分析）；2、内存低，硬盘高。 特点 1、不组集整个矩阵，而是在求解器处理每个单元的同时进行整体矩阵的组集和求解； 2、“波前”是指对每次整体矩阵转化成三角矩阵的过程中不能从求解器中消去而保留的自由度数，最终会变成0。 1、与迭代法相对应，采用直接消元法，不良矩阵不会造成求解困难(其内有三种求解方式核内求解、最优核外求解和最小核外求解选择项，建议选核内求解)； 2、不适合于PSD光谱分析。 1、不是对整体矩形三角化，而是对其进行组集，求解器通过迭代收敛法计算自由度的解； 2、默认公差值1.0E-8太大运算量，一般设置1.0E-5即可满足； 3、必须确保模型约束不会有任何刚体运动，否则计算不出最小主元，求解器将不停迭代。 稀疏矩阵直接解法 雅克比共轭梯度法JCG 1、在多物理模型应用中求解速度很重要时； 1、操作与JCG类似，但对病态矩阵更具稳固性，总体性能大于不完全分解共2、处理其他迭代法很难收敛的模型（几乎是无穷矩阵），JCG； 轭梯度法ICCG 对对称矩阵和非对称矩阵同样有效； 2、比JCG使用更复杂的先决条件，内存两倍于JCG。 3、高内存，低硬盘。 1、大型模型的线性分析求解速度很重要时，尤其适合实体单元(对shell150、solid63和MATRIX50不支持)的大型模型，尤其适用于结构分析，它对具有对称、稀疏、有界和无界矩阵的单元有效，适用于静态或稳态分析、瞬态分析或子空间特征值分析（振动力学）； 2、高内存，低硬盘。 1、操作与JCG类似，但解实体单元模型速度比JCG快4~10倍，对壳体构件模型大约快10倍； 2、JCG使用整体装配矩阵的对角线作为预条件矩阵，PCG预条件矩阵比之更复杂； 3、内存两倍与JCG，但通常少于直接求解法的1/4，因为其内有两个矩阵（预条件矩阵和对称的、刚度矩阵的非零部分）； 预条件共轭梯度法PCG
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4、通常解大型模型（波前>1000）时比直接求解法快； 5、直接求解法和稀疏矩阵直接求解法一般可获得非常精确的矢量值，但间接求解法的求解精度主要取决于收敛准则的公差要求。 1、类似于PCG，但它支持8台处理器并行计算； 2、只适用于线性静态或线性全瞬态的瞬态结构分析和稳态/瞬态线性或非线性热分析（对包含相变的热分析不建议）； 3、高内存，低硬盘。 1、使用ITER时必须输入1~5（必须是整数）的精度水平，用于选择迭代法的公差供检验收敛情况，建议求解前设定物理特性及精度； 自动迭代法选项ITER 分块解法DDS 1、支持数10台处理器通过网络连接来完成并行计算； 2、高内存，低硬盘。
11、使用求解简化菜单和求解控制器
求解简化菜单路径：Main Menu>Solution>Abridged Menu(可切换全部选项和筛选选项，不同的分析类型，选项不同，且 Abridged Menu本身也会不同)
求解控制器路径：Main Menu>Solution>Analysis Type>Sol’n Controls(其中Transient仅当分析类型为完全法的瞬态Main Menu>Solution>Analysis Type>New Analysis>Transient>Full时才可用，其它分析类型和瞬态分析的其它分析放显示、 灰色：缩减法Reduced和模态叠加法Mode Superpos’n要求恒定步长，不允许自动时间步长)
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求解控制器对话框选项 用途 对应的路径 Analysis Options Plvalue默认15%，当Ansys计算的塑性应变增量指定分析类型 大于Plvalue，系统自动二分直到满足塑性应变增Basic 量极限或最小的时间步。 指定时间设置 Time Control 指定写入Ansys数据库中的结果文件 Write Item To Results File 指定瞬态选项 Full Transient Options Transient 指定阻尼选项 Damping Coefficients 定义积分参数 Time Integration 指定方程求解类型 Equation Solvers Sol’n Optios 指定重新多个分析的参数 Restart Control 指定非线性选项 Nonlinear Options 指定每个子步迭代的最大次数 Equilibrium Iterations Nonlinear 指明是否在分析中进行蠕变计算 Creep Option 控制二分法 Cutback Control 设置收敛准则 Set Convergence Criteria 指定分析终止准则 Termiation Criteria Advanced NL 控制弧长法的激活与终止 Arc-length Options 使用数组参数法（矩阵参数法），主要用于瞬态和非线性静态（稳态）分析。它是建立一个或几个(与载荷数量相同)一维的时间-载荷关系表，时间永远在第0行，第0列，
Utility MENU>Parameters>Array Parmeters>Define/Edit
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12、重新启动分析
要实现重新启动分析，模型必须满足以下条件：
a、分析类型必须是静态（稳态）、谐波（二维磁场）或瞬态（只能是Full完全法瞬态），其他类型的分析都不能被重新启动； b、在初始运算中，至少已完成一次迭代；
c、初始运算不能因“删除”作业、系统中断或系统崩溃被中断； d、初始运算和重启动必须在相同的Ansys版本下进行。
13、单元的生死
随着超高层建筑、大跨度结构和地下工程等大量涌现，结构设计分析领域需要考虑更多更复杂的因素，在这些分析中需要加入或者移除某些模型（构件），这时希望有些单元根据情况“存在”和“不存在”。而生死单元的功能即可满足这一需求，即在模型的加载过程中的某一指定时间（载荷步）中利用单元的生与死选项来“杀死”或“激活”选定的单元。 Main Menu>Solution>Load Step Opts>Other>Birth&Death>Kill Elements Main Menu>Solution>Load Step Opts>Other>Birth&Death>Activate Elem
a、可以支持生死功能的有限元模块产品ANSYS/Multiphysics ，ANSYS/Mechanical和ANSYS/Structural，适合在大多数的静态和非线性瞬态分析中使用生死单元，支持的单元类型如下： Link1 Beam3 Pipe16 Shell41 Plane2 Solid5 SURF19 TARG169 Link8 Beam4 Pipe17 Shell42 Plane13 Solid45 SURF22 TARG170 Link10 Beam23 Pipe18 Shell43 Plane35 Solid62 SURF151 CONTA170 Link11 Beam24 Pipe20 Shell57 Plane42 Solid64 SURF152 CONTA171 Link31 Beam44 Pipe59 Shell63 Plane53 Solid65 SURF153 CONTA172 Link32 Beam54 Pipe60 Shell93 Plane55 Solid69 SURF154 CONTA173 Link33 Shell99 Plane67 Solid70 Link34 Shell143 Plane75 Solid72 Link68 Shell157 Plane77 Solid73 Solid96 MATRIX27 Plane78 Plane82 Plane83 Plane121 Solid87 Solid90 Solid92 Solid95 Solid97 Solid98 Solid122 Solid123 MASS21 MASS71 CONTA174 COMBIN14
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b、可根据Ansys的计算数值（如温度、应力、应变等）决定单元是否应该被杀死，用
Main Menu>General Postproc>Element Table>Define Table>add（AVPRIN是与PRXY泊松比成正交的NUXY泊松比，0～0.5）或Utility MENU>Entities>Elements来确定选择的单元的相关数据，也可以改变单元的状态（溶合、固结和俘获）。对由相变引起的模型效应（如焊接过程中原不生效的熔融材料变为生效的模型体）、失效扩展（如裂纹扩展）是有效的。
c、要激活“单元死”的效果，Ansys并不是将“杀死”的单元从模型中删除，而是将其刚度（或传导和其它分析特性）矩阵乘一个及其小的缩减因子，默认值1.0E-6,（可通过Main Menu>Solution>Load Step Opts>Other>Birth&Death>StiffnessMult进行设定）。为了防止奇异矩阵的产生，其刚度不设置为0，但有关“杀死”单元的载荷矢量（如压力、温度）是零输出，被“杀死”单元的质量、阻尼、比热和应力刚度矩阵都设为0，且单元一旦被“杀死”，其应力和应变都被重置为0。
激活“单元生”的效果，也是通过修改刚度系数。所有的单元，包括开始被“杀死”的单元，在求解前都必须存在，这是因为在分析过程中刚度矩阵的尺寸不能改变，所以被激活的单元在建模时就必须建立。当单元被激活时，它的刚度、质量和载荷等参数被返回到真实状态，但它们没有任何应变历史记录，即它们生的时候所有应力和应变都为0。当大应变效应打开时，为了与当前变形的节点位置相适应，单元被激活后其形状会被改变（拉长或压短），当大应变效应关闭时，单元将在原位置被激活。 关闭图形过滤Main Menu>Solution>Abridged Menu后
Main Menu>Solution>Analysis Type>Analysis Options>NLGEOM>√on
Main Menu>Solution>Analysis Type>Sol’n Cotrols>Basic>Analysis Options>Large Displacement Static
d、定义第一个载荷步时，通常打开大应变效应（同上），当要使用单元生死时，必须在第一个载荷步中明确指定牛顿-艾普森（Newton-Raphson），并设置自适应下降。
Main Menu>Solution>Analysis Type>Analysis Options>Adaptive descent>ON。 其中N-R选项分为四种：
(1)Full N-R完全牛顿-康普森法
Main Menu>Solution>Analysis Type>Analysis Options>NROPT>Full N-R（此法在每个荷载增量的末端进行一次平衡迭代，修改一次刚度矩阵而实现设定收敛准则范围内的收敛，可在
Main Menu>Solution>Analysis Type>Sol’n Cotrols>Advanced NL>Arc-length options选择Activate arc-length method激活弧长法修正N-R）；
(2)modified N-R修正的牛顿-康普森法
正切刚度矩阵在每一子步中都被修正，但在一个子步的平衡迭代期间矩阵不被改变。不适用于大变形分析，且自适应下降不可用。
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(3)Initial stiffnes初始刚度法
在每一次平衡迭代中都是用初始刚度矩阵。这一选项比Full-NR选项较不容易发散，但它往往要求更多次的迭代来形容，不适用于大变形分析，且自适应下降不可用。 (4)Program chosen 程序选择
程序基于模型中存在的非线性种类选择用N-R选项中的一个，需要时N-R法会激活自适应下降；
e、因为“杀死”的单元质量被设定为0，加速度载荷不影响死单元；集中节点力不能从被“杀死”单元的自由度中删除，用户必须手动删除“杀死”单元的节点的集中载荷，同理，当单元激活时，”杀死”单元上节点处的集中载荷也不能恢复，需要手动重新施加。
f、一般情况不要单独约束不被激活的自由度（节点）。用户想约束不被激活的自由度以减少要求解方程的数量，并防止出现错误位置。但约束非激活的自由度，在重新激活的单元要有特定的分析特性（如温度）时很有影响，因为在重新激活单元时需要删除这些人为的约束（约束也是一种载荷）。这样不被激活的自由度就成了不与任何激活的单元相连的节点，容易产生“漂移”，或具有浮动的自由度数值。
g、可通过自定义一个参数值来指示单元的生死状态
Utility Menu>Parameters>Get Scalar Data>Type of data to be retrieved>Model data>element>Live/dead status
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14、Ansys的非线性分析
导致非线性三种原因：状态变化（包括接触问题）、几何非线性变化、材料非线性变化 A、非线性的求解
a、因载荷类型不同，施加在系统中的载荷（力）的方向可能恒定不变，可能随着单元的方向改变而改变。
加速度和集中力将恒定方向，可模仿恒力；表面荷载（均布力和压强等）作用在单元表面的法向，可迎来模拟“跟随”力。 b、在大变形分析中不修正节点坐标系方向，因此计算出来的位移在最初的方向上输出。
c、非线性瞬态分析和线性静态和准静态的分析类似，都是以步进增量加载，程序自动在每一个荷载步（或子步）进行平衡迭代。但瞬态过程分析需要激活时间积分效应，因此瞬态分析中，“时间”总是表示实际的时序，自动时间分步和二等分也同样适用于瞬态分析。
B、几何非线性
a、小转动（小挠度）和小应变，通常假定变形足够小，以至于可以不考虑由变形导致的刚度阵变化，但是在大变形分析中，必须考虑由于单元形状或者方向导致的刚度阵变化。大多数实体单元（包括所有大变形单元和超弹性单元）和大多数梁单元和壳单元都支持大变形。在做大应变分析时，为了使其应变增量满足精度要求，需把我载荷子步数。 b、非线性各种效应
大应变、大挠度：所有的梁单元和大多数壳单元以及其他的非线性单元都有大挠度(转动)效应；
应力刚化：结构的面外刚度会收到面内应力的明显影响，这种面内应力与面外刚度的耦合（关系）称为应力刚化（如薄膜、缆索、鼓面等）。因应力刚化理论通常假定单元的转动和变形都非常小，所以它是应用小转动或线性理论。但有的结构只有在大的挠度（转动）下才会体现（比如部分梁）。应力刚化的激活命令SSTIF，GUI路径启用大应变效应即启用应力刚化。
旋转软化：旋转软化会调整（软化）旋转结构的刚度矩阵来考虑动态质量的影响，这种调整近似于在小挠度分析中考虑大挠度圆周运动引起的几何尺寸变化。它通常与由旋转模型的离心力所产生的预应力
(Main Menu>Solution>Analysis Type>Sol’n Cotrols>Basic>Analysis Options>√Calculate prestress effects)一起使用。旋转软化不能和其他的几何非线性、大转动或者大应变同时使用。 激活旋转软化GUI路径：
Main Menu>Preprocessor>Loads>Define Loads>Stuctural>Intertia>Angular Velocity C、材料非线性
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a、塑性
塑性（又称为屈服）是一种不可恢复、与路径相关的变形现象，即施加载荷的次序和在何种塑性阶段施加载荷，将影响结果。想要在分析中预测塑性响应，需要将载荷分解成一系列的增量步。设置自动步长调整选项
（Main Menu>Solution>Analysis Type>Sol’n Cotrols>Basic>Time Control）会根据实际的塑性变形调整步长，当求解迭代次数过多或塑性应变增量大于15%时会自动缩短步长。如果采用的步长过长，Ansys程序会减半或者采用更短的步长。
常用的屈服准则有1、Von Mises屈服准则（冯.米塞斯）和R.Hill屈服准则（希尔），Von Mises屈服准则的值通常叫做等效应力，可分解成静水应力（相当于单轴应力≤σs因弹性变形引起体积变化）和偏差应力（相当于单轴应力＞σs因塑性变形引起的形状变化），它遵循材料力学第四强度理论（形状改变比能理论），它用于各向同性材料和所有率无关塑性模型。2、R.Hill屈服准则用于各向异性材料（包括对线弹性材料，可指定各向同性和正交各向异性特性），不描述强化准则，只描述屈服准则，因此必须指定线弹性材料的各向同性和正交各向异性的线性材料和塑性强化准则。当使用R.Hill屈服准则时，等效应力Von Mises Strees就成为其计算的“参照”屈服应力。3、Drucker-Prager（DP）准则，是排除了金属材料，主要研究颗粒状（摩擦）材料（如土壤、砂石和混凝土等），其屈服面相当于是与压力有关的Von Mises屈服面。
强化准则：描述屈服面的大小、中心和形状如何随塑性变形的结果而变化。它决定了如果继续加载或者卸载，材料将何时再次屈服，这与呈现无硬化—即理想材料（屈服面保持固定的弹性）完全不同。常用的强化准则主要有：1、等向强化，指屈服面在塑性流动期间均匀扩张。适合于大应变、比例加载，不适合循环加载。又可细分为三种等向强化准则：双线性等向强化、多线性等向强化和非线性等向强化。2、随动强化，又分为线性随动强化和非线性随动强化，只能用于描述各向异性材料的强化。线性随动强化指屈服面在塑性流动过程中进行刚体平移。屈服后原本各向同性的塑性形为变成各向异性，且静水应力等于2倍的初始静水应力，被称为包辛格效应。因为只有一个斜率，不适合大应变；因为有包辛格效应，可用于循环加载。非线性随动强化，指屈服面在塑性流动过程中在主应力空间移动，形成一个极限屈服面，但不改变斜率。尽管如此，非线性随动强化在强化和塑性之间不具有线性，且常数R（屈服应力）描述弹性区域大小，被加入响应，并可以模拟大应变和循环加载，也可模拟棘轮和调整。3、混合强化，把随动强化中的常数R定义为等向强化均匀扩张的变量，使屈服面产生位移和膨胀。适用于大变形和循环加载，也可分析棘轮、调整循环加强/软化。
加载类型：1、比例加载，在主应力（空间矢量力合力）空间，任何通过原点的直线的载荷，即主应力变化比率不变。2、单调加载，仅指没有发生卸载的情况。3、循环加载，指载荷出现换向的情况，比如在拉-压循环加载过程中，金属材料呈现软化/硬化；比如在非对称应力控制情况中，会发生棘轮或调整。4、对称加载，指载荷的两个极值（最大值和最小值）大小相等，方向相反。4、非对称加载，指载荷的两个极值（最大值和最小值）大小不或方向不尽相同。 b、多线性
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多线性弹性材料描述一种保守相应（与路径无关），其加载和卸载沿相同的应力/应变路径。所以对这种非线性行为，可以使用较大的步长。 c、超弹性
如果存在一种弹性能函数（或者应变能密度函数），它是应变或者变形张量的比例函数，对相应应变项求导就能得到响应应力项，这种材料被称为超弹性材料。适合模拟超弹性的单元：超弹单元HYPER56、HYPER58、HYPER74、HYPER158和除了梁单元以外，所有编号为18X的单元（PLANE182，PLANE183，Solid185，Solid186，Solid187）。 d、蠕变
蠕变是一种与速度相关的材料非线性，因此它与率无关解耦。它与塑性相同的是基于偏量行为的不可逆（非弹性）应变，不同点在于蠕变发生非弹性应变时，没有屈服面，即蠕变不需要大于σs应力值，且一切非零的应力都会发生蠕变。蠕变是指当材料受到持续荷载的作用时，其变形会持续增加。蠕变分为三个阶段：第一阶段时间较短，其应变率随时间减小、第二阶段时间最长，常应变率（恒定）、第三阶段时间较短，应变率迅速增加直到破坏。 蠕变应变率可能是应力、应变、温度和时间的函数。术语： 蠕变：在增加恒应力的条件下，蠕变应变增加； 应力松弛：在增加恒应变的条件下，应力降低；
时间强化：假设蠕变应变率仅与从蠕变过程开始的时间有关，随着考查应变率所对应的时间点不同，其应变率不同（很显然第二阶段不存在时间强化）。
应变强化：假设蠕变应变率仅与材料现有的应变有关，随着考查应变率所对应的现有应变不同，其应变率不同（很显然第二阶段不存在应变强化）。
Ansys程序利用两种时间积分方法来分析蠕变，这两种方法都适合于静力学和瞬态分析。
（1）隐式蠕变法：应用Euler向后积分法进行应变演化的运算，该方法在数值上无条件稳定，这就意味着不必像显示蠕变法那样必须使用足够小的时间步，计算更快更准。功能强大精确，对于普通分析，推荐使用。其蠕变常数依赖于温度，也可以与各向同性硬化塑性模型耦合；支持单元PLANE42、PLANE82、PLANE182 、PLANE183、SOLID45、SOLID92、SOLID95和“18”系列单元SOLID185、SOLID186、SOLID187、Shell181、PLANE182 、PLANE183、LINK180、BEAM188、BEAM189。
（2）显式蠕变法：应用Euler向前法进行应变演化的运算，在每个时间步使用的蠕变应变率与该时间步开始时的速率是一致。故使用非常短的时间步长时，才可保证其精度。其蠕变常量不能依赖于温度，可通过强制手段与其他塑性模型耦合。支持单元PLANE2、
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PLANE42、PLANE82、PLANE183、SOLID45、SOLID62、SOLID65、SOLID92、SOLID95、Shell43、Shell51、LINK1、LINK8、BEAM23、BEAM24、PIPE20、PIPE60。 注意事项:
（1）显示和隐式只针对蠕变，不能用于其他环境；（2）蠕变是小应变还是小应变取决于问题的本质，若不能确定，最好打开大应变；（3）与其他分析不同，蠕变分析中“时间”有着非常重要的意义，TIME是真实单位，因此需要确保结束时间对于模型和所关心的时间范围是合适的，同时也需指定一个初始时间步长（DEL TIM）来捕捉非线性效应，确保最大和最小时间步长合理。分析不一定必须是瞬态分析，惯性效应（TIMINT）打开或关闭取决于该问题。然而，一般来说由于时间范围长，应变速度慢，一般不考虑惯性效应；（4）需要时使用后退控制指定等效蠕变应变率的最大值，Solution Controls>Nonlinear Tab>Cutback Contolr，1将为隐式蠕变施加蠕变比率的最大值，缺省时不指定隐式蠕变比率极限控制，0将为显示蠕变施加蠕变比率的最大值，缺省时指定显示蠕变比率极限为10%。最大蠕变极限25%，因此显示蠕变的稳定性比率极限不能大于该值，一般取默认的10%即可，而隐式蠕变是绝对稳定的，没有稳定极限，因而缺省时不强加比率极限。若要指定，可指定范围1~10（100%~1000%）；（5）蠕变方程建立在温度规格上，需用TOFFST指定一个绝对的温度补偿值Main Menu>Preprocessor>Material Props>Temerature Units 。 e、形状记忆合金
形状记忆合金（SMA）材料行为选项是指镍钛合金的过弹行为，镍钛合金是一种柔性非常好的合金，无论在加载和卸载时经历多大的变形都不会留下永久变形。材料行为包括三个阶段：奥氏体阶段（线弹性）、马氏体阶段（线弹性）和两者间的过渡阶段。使用单元：PLANE182、PLANE183、Solid185、Solid186、Solid187 f、粘弹性
粘弹性类似与蠕变，不过当卸载时，部分变形会当时跟着消失。模拟小变形粘弹性的单元：VISCO88和VISCO89。模拟大变形粘弹性的单元：LINK180、SHELL181、PLANE182、PLANE183、Solid185、Solid186、Solid187、BEAM188和BEAM189。 g、粘塑性
粘塑性是一种跟时间相关的塑性现象，塑性应变的扩展和加载速率有关，基本应用与金属高温成型过程。（塑性变形大时需要打开大变形效应），可用单元：VISCO106、VISCO107、VISCO108。 D其它非线性 a、屈曲
屈曲分析是一种用于确定结构的屈曲载荷（使结构变得不稳定临界载荷）和屈曲模态（结构屈曲相应的特征形态）的技术。
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b、接触和碰撞
接触问题分为两种基本类型：刚体/柔体的接触、半柔体/柔体的接触，都是高度非线性行为。
接触算法 Single Surface Nodes to Surface Surface to Surface 接触类型
General一般接触 SS NTS STS,OSTS
Automatic自动接触 ASSC、AG ANTS ASTS
Rigid刚性接触 RNTR ROTR
Tied固连接触 TDNS TDSS,TSES
Tied with failure固TNTS TSTS
连失效接触
Eroding侵蚀接触 ESS ENTS ESTS
Edge边接触 SE
Drawbead拉伸筋接触 DRAWEAD
Forming成型接触 FNTS FSTS,FOSS
Two-Dimenional二维接触 ASS2D
单面接触：由于包括了所有外部表面，所以不用定义接触面和目标面，对于处理接触面不能提前预知的自接触或大变形问题非常有效，大多数的冲击和碰撞问题都采用单面接触，因为其接触表面是不能提前确定的。但当接触单元的接触穿透超过单元厚度的40%时，单面接触算法将被自动解除，将发生材料渗透。因此以下三种情况一般不建议使用单面接触：a、过薄的部件；b、具有低刚度值的柔性材料；c、非常高速运动的物体之间。
点对面接触：必须定义接触面和目标面的节点组元或PART（PART集）号，适合于接触区域相对较小且已提前预知的情况非常有效，并对节点与刚体的接触有效。注意：a、平面或凹面应为目标面，而凸面为接触面；b、目标面网格可以划分较粗，而接触面网格划分要求较细；c、对于拉延筋接触，拉延筋总是节点接触表面，而板料总是目标面。Contact48和Contact49都是点面接触单元，Contact26用来模拟柔性点-刚性面的接触，对于有不连续的刚性面，若使用Contact26可能导致接触丢失，建议使用Contact48，其伪单元算法可以提供较好的建模能力。
面对面接触：当一个体的表面穿透另一个体的表面时，采用面对面建立接触。由于面对面接触是完全对称的，因此接触面和目标
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面的选择是任意的。同样需要定义接触面和目标面的节点组元或PART（PART集）号，适合于大的接触区域且已提前预知的情况。特点：面对面接触允许模拟产生大量相对滑移的接触（如物体跌落在斜面的目标面上）。使用Targe169（生成直线、圆弧和抛物线）和Targe170（生成三角面、圆柱面、圆锥面和球面，但对于复杂任意形状的目标面，应使用三角面来建模）来模拟2D和3D目标面，使用Conta171、Conta172、Conta173、Conta174来模拟接触面。
接触对：涉及到两个边界的接触问题中，很自然一个是接触面，一个是目标面。对刚体-柔体的接触，目标面总是刚性的，而接触面总是柔性的。这两个面合起来叫做接触对。Targe169和Conta171或Conta172来定义2D接触对，Targe170和Conta173或Conta174来定义3D接触对。
Pilot节点：又称为刚性目标面的控制节点，它实际上是一个只有一个节点的单元，通过这个节点的运动可以控制整个目标面的运动。生成控制节点的路径Main Menu>Preprocessor>Meshing>Mesh>Keyponits（此路径仅生成Pliot节点） /CONFIG,NRES2000
15、Ansys的显示动力学和隐式动力学
分析类型 求解方法 求解常微分方程组 中心差分法 离散元法 Newmark法 静态松弛法 特点 向后迭代 逐步收敛 时步增量 小 计算精度 低 支持单元 适用范围
显示 Link160、Beam161、Shell163、Solid164、COMBI165（弹簧阻非线性动态碰撞 尼）、MASS166、LINK167（仅拉伸单元） Shell181、Solid185 静态或准静态 隐式 动态松弛法 大 高
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16、有限元数值计算的常用方法
数值模拟中处理连续体的三种广泛方法：Lagrange、Euler、ALE
Lagrange：多用于固体结构的应力应变分析，此方法以变形前的物质坐标（又分为total Lagrange和update Lagrange两种，一种是总体变形前的初始构形为参考坐标，一种是以每个增量步更新其参考坐标作为前一步的构形）为基础，其所描述的网格单元将以类似“雕刻”的方式划分在用于分析的结构上，即采用Lagrange方法描述的网格和分析的结构是一体的，有限元节点即为物质点。采用此方法时，分析结构形状的变化与有限元网格的变化是完全一致的（因为有限元节点就是物质点），物质不会在单元与单元之间流动。此方法最大的优点是可以非常明确地描述结构边界的运动，但当处理大变形问题时，由于算法本身特点的限制，将会出现严重的网格畸变。
Euler：多用于流体的分析。以空间坐标为基础，使用此方法划分的网格与物质结构是相互独立的，网格在整个分析过程中始终保持最初的空间位置不动，有限元节点即为空间点，其所在空间的位置在整个分析过程中是不变的。很显然由于算法特点的限制，网格的大小形状和空间位置不变，因此在整个数值模拟过程中，各个迭代过程中计算数值的精度是不变的，但对物质边界的捕捉很难实现。使用这种方法，网格与网格之间的物质是可以流动的（Euler是以变形后的现时构型为参考坐标来描述应力-应变关系，而有限元求解的便是变形后的结构构形，因此计算前根本不知道现时构形是什么样的，因此要使用此方法，网格的划分只能对整个空间提前划分好，而不能划分在结构上）。
ALE：最初出现在数值模拟流体动力学问题的有限差分法中，这种方法兼具Lagrange和Euler二者之长。即在结构边界运动的处理上引进了Lagange的特点，在内部网格的划分上，也吸取了Euler的长处，使内部网格单元独立于物质实体而存在，但它的网格又可以根据定义的参数在求解的过程中适当调整位置，使网格不致出现严重的畸变，这种方法在分析大变形时非常有利。使用此方法，网格与网格之间的物质是可以流动的。
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17、模态分析
提取方法 原理 内存需求 适用范围 1、提取中大型模型（5000-10000自由度）的大量振型； 2、常用于实体单元或壳单元的模型； 3、很好处理刚体振动。 1、提取中大型模型（5000-10000自由度）的较少振型； 2、实体单元或壳单元有较好的单元形状； 3、对刚体振型和具有约束方程时，会出现收敛问题。 1、提取很大模型（10000自由度以上）的较少振型； 2、单元形状不好或有病态矩阵时可能不收敛； 3、谱分析不要使用此法提取。 用一组向量来实现Lanczos的递归计算。与子Block Lanczos 空间法一样精确，但速度更快。无论EQSLV命（默认） 令指定过何种求解器，分块Lanczos法都将自动采用稀疏矩阵方程求解器 Subspace （子空间法） 使用广义Jacobi迭代算法进行子空间迭代，由于采用完整的刚度和质量矩阵，因此精度高但速度比缩减法慢 较高 较低 PowerDynamics 使用PCG迭代求解器进行子空间迭代，速度比分块Lanczos法和子空间法快 使用HBI算法（Householder-二分-逆迭代）来计算特征值和特征向量。该方法采用一个较小自由度子集即主自由度DOF来计算，DOF导致精确的刚度矩阵[K]和近似的质量矩阵[M]，因此计算精度取决于质量矩阵的近似程度，而质量矩阵的近似程度又取决于DOF的数目和位置。因此若模型的集中质量会产生局部振动，不可使用此法。它是所有方法中最快的。 很高 Reduced （缩减法） 较少 结构抵抗弯曲能力较弱时（如细长梁和薄壳），不建议使用此法；
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采用Lanczos算法得出精确的刚度矩阵[K]和质量矩阵[M]，计算以复数表示特征值和特征Unsymmetric 适用于声学问题（具有流体-结构耦合）和其他 向量，实数部分表示固有频率，虚数部分表示（不对称法） 具有不对称质量矩阵和刚度矩阵的问题。 系统稳定性，负值表示系统稳定，正值表示系统不稳定。 采用Lanczos算法得出精确的完整矩阵：刚度1、不可忽略阻尼的模态分析，主要应用于回转矩阵[K]、质量矩阵[M]和阻尼矩阵[C]，计算Damped 体动力学，这时的陀螺阻尼效应是不可忽略的； 以复数表示特征值和特征向量，实数部分表示（阻尼法） 2、在Beam4和Pipe16单元中，可通过定义实固有频率，虚数部分表示系统稳定性，负值表常数中的SPIN（旋转速度弧度/秒）选项说明。 示系统稳定，正值表示系统不稳定。 a、模态分析只对线性行为有效，如果定义了非线性单元和制定了非线性类型，也被忽略； b、必须指定弹性模量EX和密度DENS，必须对某些指定的单元（CONBIN7、CONBIN14、CONBIN37）进行实常数的定义； c、Number of modes to Extract：除了缩减法，所有的模态提取方法都必须指定模态提取的阶数；
d、Number of modes to Expand：此选项只在采用“Reduced”法、“Unsymmetric”法和“Damped”法时需要设置。但想要得到单元的求解结果，不论何种模态提取方法，都是打开Calculate elem results项；
c、Mass Matrix Formulation：该选项可选择采用默认的质量矩阵形成方式（和单元类型有关）或者集中质量阵近似方式。大多数情况下采用默认形成方式，但对有些包含“薄膜“结构的问题，如细长梁或非常薄的壳，采用集中质量矩阵近似会有更好的结果； d、Prestress Effects Calculation：选用该选项可以计算有预应力结构的模态。默认的分析过程不包括预应力； e、Main menu>Solution>Master DOFs>User Selected>Define
只有使用”reduced“模态提取法时需要定义，主自由度是能够描述结构动力学行为特征的自由度，人工选择主自由度的准则：（1）主自由度个数至少是所关心模态数的两倍；（2）把预计结构或部件要振动的方向选为主自由度；（3）在相对较大的质量或较大转动惯量但相对较低刚度的位置选择主自由度；（4）如果最关注的是弯曲模态，可忽略转动和“拉伸”自由度;（5）如果要选的自由度属于一个耦合约束集，则只需选择耦合约束集中第一个（首要的）自由度；（6）在施加力或非零位移位置选择主自由度；（7）对于轴对称壳模型（如Shell51和Shell61），选择模型中平行于或接近平行于中心线部分的所有节点的全局Ux自由度为主自由度，这样就可以避免主自由度间的震荡运动，如果运动基本上平行于中心线，此建议可放宽。对于MOD≥2的轴对称周期单元，应将其Ux、Uz自由度都选择为主自由度。
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f、典型的模态分析（非模态叠加法谐响应分析或模态叠加法瞬态分析）中，唯一有效的“载荷”是零位移约束，若在某个DOF附近指定了一个非零位移约束，程序将以零位移约束替代该DOF处的设置。若加载其他载荷（力、压力、温度和加速度等），可以加载，但在模态提取时被忽略。程序会计算出所有载荷的载荷矢量，并将这些矢量写入振型文件（.MODE）中，以便在模态叠加法谐响应分析和瞬态分析中使用；
g、阻尼只在用“Damped“模态提取法时有效（其他模态提取法时阻尼被忽略），此时其计算的特征值是复数解；
h、模态扩展，即将任何模态提取法提取的振型写入结果文件。而且想要在后处理中查看振型，就必须保证振型文件（.MODE）（.EMAT）（.ESAV）和（.TRI）存在，且先对其扩展。在扩展处理前，必须明确离开Solution后再重新进入Solution。 i、激活扩展处理及选项
（1）Exapansion Pass ON/OFF：选择ON
（2）NO. of Modes to Expand：指定要扩展的模态数，默认为不进行模态扩展，但只有扩展后才能在后处理器中查看，因此必须扩展。
（3）Fre Range For Expansion：这是另外一种控制要扩展模态数的方法，如果指定一个频率范围，那么只有该频率范围内的模态才会被扩展。
（4）Stress Salc ON/OFF：是否计算应力，默认不计算。
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18、瞬态动力学分析
可以用瞬态动力学分析确定结构在静载荷、瞬态载荷和简谐载荷的随意组合作用下随时间变化的位移、应变、应力及力。载荷和时间的相关性使得惯性力和阻尼作用比较显著，若惯性力和阻尼作用不重要，可用静力学分析代替瞬态分析。 三种瞬态动力学分析方法： a、FULL完全法
采用完整的系统矩阵计算瞬态响应（没有矩阵减缩），三种方法中功能最强，允许包括各类非线性分析（塑性、大变形和大应变），允许实体模型上所加的载荷，但所需内存和计算时间大。 b、Mode Superposition模态叠加法
通过对模态分析得到的振型（特征值），乘上因子并求和得到的响应，但整个分析过程中步长必须保持恒定，因此不允许使用自动步长。唯一允许的非线性是点点接触（有间隙），不接受外加的非零位移。 c、Reduced减缩法
通过主自由度和减缩矩阵来压缩问题的规模。主自由度处的位移计算出来后，解可以被扩展到初始的完整DOF集上。但因为Reduced法计算出来的初始解只是主自由度的位移，要得到完整的位移，应力和力的解则需执行被称为扩展处理的进一步处理（扩展处理在某些分析中可能不需要）；不能施加单元载荷，但允许有加速度。所有载荷必须施加在用户定义的自由度（即用户定义的节点和单元上），因此限制了使用实体模型上的载荷。整个分析过程中步长必须保持恒定，因此不允许使用自动步长。唯一允许的非线性是点点接触（有间隙）。
前处理：
a、不要给模型加载不一样的初始条件； b、如果需要重新开始一个失败的非线性分析或将刚做完的静力分析结果作为预应力，或者刚做完瞬态动力学分析想要扩展其结果，选择Main Menu>Solution>Analysis Type>Sol’n Controls>Basic>Analysis Options>Restart Curret Analysis；
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c、瞬态动力学最优化时间步，通常推荐打开。
Main Menu>Solution>Analysis Type>Sol’n Controls>Basic>Time Control >Automatic time stepping>ON；
d、Main Menu>Solution>Analysis Type>Sol’n Controls>Transient>Full Transient Options>Transient effects>√，该动载荷选项表示是否考虑时间积分的影响，当考虑惯性力和阻尼时，必须选择时间积分影响，否则视作静态分析。当从静力学分析的结果开始瞬态动力学分析时，该选项特别有用，第一个载荷步不考虑时间积分影响； e、阻尼一般是已知存在的，不可忽略的，阻尼项
Main Menu>Solution>Analysis Type>Sol’n Controls>Transient>Damping Coefficients其中ALPHA为质量阻尼，BETA为刚度阻尼； f、Main Menu>Solution>Analysis Type>Sol’n Controls>Transient>Aligorithm>Integration parameters表示瞬态积分参数，用于Newmark时间积分方法(一般此法时间步长取固有周期的1/30)； g、瞬时动力学分析不能采用弧长法，故
Main Menu>Solution>Analysis Type>Sol’n Controls>Advanced>Arc-Length options选项灰色。 求解选项
瞬时动力学中的求解选项（应力刚化效应、牛顿-拉普森Newton-Raphson选项、蠕变选项、输出控制选项和结果外推选项）和静力学是一样的，但增加几个选项：
a、预应力影响 瞬态动力学允许允许在分析中包含预应力，比如可以将先前的静力分析或动力分析结果作为预应力施加到当前分析中，但要求分析结果必须存在先前结果文件中。
Main Menu>Solution>Analysis Type>Analysis Options>Stress stiffness or prestres>Prestress ON
b、阻尼选项 在大多数情况下，阻尼是已知的，不可忽略。分为材料阻尼和单元阻尼。单元阻尼在单元实常数进行输入，材料阻尼GUI:
Main Menu>Solution>Load Step Opts>Other>Change Mat Props>Material Models>Damping（选项Constant和Frequency Independent一个是常量，一个是变量）；
c、质量阵的形式 利用该选项指定选用集中质量矩阵，Ansys默认使用质量协调（一致）矩阵，但对于有薄膜构件（如细长梁、杆或薄板）的结构，集中质量矩阵更好。
Main Menu>Solution>Analysis Type>Analysis Options>Use lumped mass approx>yes
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d、求解积分时间步长的设定原则（1）分析结构响应的频率， ，Δt是时间步长，f是所关注最高阶模态的频率；（2）分析加载的载荷-时间曲线，时间步长应该小到足够跟踪载荷历程，一般 合适；（3）分析接触（碰撞）频率，时间步长应小到足以捕捉接触面之间的动力传递， ， 这里k是间隙的刚度，m是施加在间隙上的质量，N是每个周期的点数
目。要想最小化能量损失，每个周期必须要有30个点，如果计算加速度，需要更多的点，对于缩减法和模态叠加法，至少需要7个。如果接触周期和接触质量比全局的瞬态时间和系统质量小很多，则可使用少于30点，因为总体响应上的能量损失效果比较小。（注意：小于1E-11的时间步长是不合适的）
19、显示动力学分析
（1）显示动力学包含8种单元，LINK160显示杆单元，LINK167显示索单元，BEAM161显示梁单元，PLANE162显示平面体单元，显示薄壳单元SHELL163，显示体单元SOLID164，显示弹簧阻尼单元COMBI165，显示结构质量单元MASS166
（2）显示动力学中常用减缩积分单元（使用最少积分点的单元，一个减缩积分体单元在其中心只有一个积分点，一个缩减积分壳单元只有一个平面内积分点，但可以沿着壳的厚度设置多个积分点）。隐式动力学中用全积分单元（一个全积分体单元有8个积分点，一个全积分壳单元有4个平面内积分点，且沿着壳的厚度有多组积分平面）；
（3）SHELL有12种壳单元算法，重要的有Belytschko-Tasy(BT)、Belytschko-Wong-Chiang(BWC)、Belytschko-Leviathan(BL)、S/R co-rotational Hughes-Liu(S/R CHL)，其中BT、BWC、BL仅适用于平面内单点积分，而S/R CHL适用于平面内4点积分（可减少沙漏hourglass效应）。对于所有壳单元沿着厚度方向都有任意多数目的积分点（NIP），对于弹性行为NIP=2，对于塑性行为，2≤NIP≤5（一般用5）。为零或为空时，系统默认为2，最大不超过100。可定义结果输出的沿厚度方向的积分点数Main Menu>Solution>Output Controls>Iteg Pt Storage；Belytschko-Tasy(BT)主要用于薄膜结构。另外壳单元选项中的单元积分方Quadrature Rule有两种，高斯积分Gauss和梯度积分Trapezoidal，高斯积分最多1～5个积分点，梯度积分最多1～200个积分点。
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刚度 应用范围 翘曲 4节点四边形 比BT慢250% 4节点四边形 快 不适合 建议大多数分析中使用 3节点三角形 比CT慢 根据Kirchhoff理论导出 根据Mindlin-Reissner薄板理论导出，相当僵硬，建C0 Triangular 单点 多点 3节点三角形 议不要用它做整体网格剖分 建议在大多数薄膜分析中Belytschko Membrn 单点 单点 薄膜单元 快 使用，非常使用纤维织品 如果在计算中遇到沙漏问S/R Hughes-Liu 2*2 多点 4节点四边形 比BT慢20倍 有修正 题建议使用此算法 如果在计算中遇到沙漏问S/R co-rotation 2*2 多点 4节点四边形 比BT慢8.8倍 有修正 题建议使用此算法 Belytchko-Levt’n 单点 多点 4节点四边形 比BT慢2/5 有修正 适用于遇到沙漏问题的薄Full Intgr Membr 2*2 单点 薄膜单元 比BT显著慢 有修正 膜分析 Belytchko-Wong 单点 多点 4节点四边形 比BT慢1/4 无修正 适合 Fast Hughs-Liu 单点 多点 4节点四边形 比BT慢150% Full Intgr Shell 2*2 多点 4节点四边形 （4）SOLID有两种算法，单点积分实体（Const.Strss）和全积分实体(Full Int S/R)。单点积分对于大变形单元非常快和有效，需要沙漏控制来阻止沙漏模式；全积分慢但无沙漏，对于高泊松比（接近0.5）时容易出现剪切锁定和体积锁定，结果比较差，可用于特定区域来降低病态效应。全积分对于泡沫材料计算结果会很好。
（5）COMBI165不像COMBI164那样，弹簧和阻尼必须是不同的单元，由于只能同时定义一个弹簧或阻尼选项，因此在定义弹簧-阻尼集合体的时候需要重叠定义两个单元。
单元类型 计算速度
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壳单元积分算法 （显式&隐式） Hughes-Liu Belytschko-Tsay BCIZ Triangular 面内积 分点数 单点 单点 单点 壳厚度方向积分点数 多点 多点 多点 沙漏效应 hourglass 无修正 输入选项 COMBIN14 分两种形式，轴向弹簧减震器是一种单轴拉伸压缩元件，每个节点有3个自由度，x、y和z方向的平移，不考虑弯曲和扭转；扭转弹簧阻单元描述 尼器是一个春旋转元件，每个节点有3个自由度，关于X、y和z轴的旋转，不考虑弯曲和轴向载荷。 K1分析类型线性与非线性 K2(0) 只有三维或二维弹簧支持此输入 (1～6)用于已定义为一维元素的自由度 (7～8)允许元素用于热分析和压力分析 单元选项 K3(0)三维元素轴向自由度 (1)三维元素旋转自由度 (2) 二维轴向自由度 COMBIN40 相互平行的弹簧滑动器与阻尼器并联的组合，且串联一个间隙控制器。元件在每个节点上都有一个自由度，可以是平移、旋转、压力或温度。可做任何分析。 K1标准间隙和锁住初始接触厚间隙保持闭合 K3自由度 COMBI165 允许建模简单的弹簧或阻尼系统，以及响应复杂的机制。COMBI165是一个两节点的一维元素，不同为相同的元件同时定义弹簧和阻尼器的特性，但他们可以在相同的节点上覆盖两个不同的COMBI165元件。仅应用于显示动态分析。 轴向拉压弹簧K4输出所有状况（默认）和Type of Spring/Damper>Translational 仅输出间隙为零时的单元数扭转弹簧据（系统默认STAT1间隙闭Type of Spring/Damper>Torsional 合为0，没有滑动；STAT±2节点J移到节点I右边或左边，STAT3间隙打开，一个零刚度单元被调用） K6质量分布位置 KD动态放大系数为零，则假定弹簧单元计算出的力为静态值； V0动态值对应的测试速度 实常数 K弹簧劲度系数，单位（轴向弹簧n/m，扭转K1/K2弹簧劲度系数 弹簧n*m/rad） CV1第一阻尼系数，单位（轴向弹簧n*s/m，C阻尼器阻尼系数 扭转弹簧n*m*s/rad ） CV2第二阻尼系数，用来产生某些流体环境的M质量 非线性阻尼效应，此处若设为常数，则K1值
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必须为1，保持同为线性 GAP间隙大小值(正数表示有ILEN除了三维扭转弹簧外：指定弹簧初始长间隙，负数表示有这个数值度（无力状态），当初始长度不同于节点坐标大小的初始冲突存在，零表定义的输入长度时，则系统假定存在预加载。 示单元无间隙功能) FSLIDE界限滑移力，弹簧在滑动前弹簧力必须超过的力ILEN三维扭转弹簧（K3=1）：表示初始匝数 的绝对值，若为零，则单元无滑动功能，即刚性连接（详见Ansys Help）。 IFOR除了三维扭转弹簧外：指定初始力，正 表示拉力，负表示压缩。 IFOR三维扭转弹簧（K3=1）：表示扭转预载 荷 CL定义了弹簧在开始载荷曲线给出的力/位移关系之前所承受的压缩位移，如果定义了非零间隙，弹簧只具有压缩特性 FD极限挠度，当CDL或TDL达到FD时，进行动量守恒计算，并在适当方向上计算共同加速度。 CDL压缩挠度极限 TDL拉伸挠度极限 CDL和TDL被限制为每个节点不超过一个弹簧，且仅适用于可变性物体。 示意图 （6）MASS是一个有9个自由度的单点质量单元，分别是在x、y、z方向的平移、速度和加速度。这个单元有附加选项，可用来定义无质量的转动惯量:无惯量的3-D（输入质量）；3-D转动惯量（无质量，输入6个惯量值）。
（7）PART，是指具有相同的单元类型、实常数和材料号组成的一个单元集，对PART的操作GUI: Main Menu>Preprocessor>LS-DYNA>Part Options或
Utility Menu>Select>Comp/Assembly&Main Menu>Preprocessor>LS-DYNA>Contact>Define Contact
其中PARTS,称为PART集，在接触分析中经常用到。Main Menu>Preprocessor>LS-DYNA>Assembly Options>Creat Assembly，必须保证集合号大于所有的PART号。
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（8）定义有些材料模型时需要输入载荷曲线，这些曲线用来定义材料的两个变量的相关性，如屈服应力随塑性应变的变化等。Main Menu>Preprocessor>Material Props>Curve Options>Add Curve。
（9）线弹性材料没有塑性，完全由胡克定律来定义，包括四种不同的材料模型：流体、各向同性、正交各向异性、各向异性。大多数工程材料都是各向同性，对于弹性流体，需要输入体积模量K（Bulk Modulus），可直接输入也可通过公式计算得出 （10）Material Model Number>Nonlinear>Elastic>Hyperelasticity超弹性材料又有两种，可压缩泡沫材料BLATZ-KO Rubber和不可压缩橡胶材料Mooney-Rivlin，前者系统自动设定其泊松比0.463，后者为保证不可压缩性质，泊松比必须取值0.49~0.5。Material Model Number>Nonlinear>Elastic>Viscolastic粘弹性材料需要输入密度DENS、初始弹性剪切模量Shear Mod-Origin、无限弹性剪切模量Shear Mod-Infinity、弹性体积模量Bulk Modulus和衰减常数Reciprocal of Beta
（11）定义刚体材料的弹性模量不能任意大（尤其是接触体PARTS或组元中包含有刚体），因为LS_DYNA用杨氏模量来计算接触罚刚度，而接触罚刚度决定了接触穿透。
（12）在金属成形和告诉撞击分析中，物体会经历很大的变形，单积分点显示单元常用于大变形，但这种情况下，由于单元纵横比不合适给出的结果很不精确。为此,LS-DYNA可以在分析过程中重新对表面进行网格划分来改善求解精度。这种功能叫自适应网格划分，它需要在一个指定的part环境内激活“自适应网格划分”。注意：a、自适应网格划分只对包含shell163单元的part有效；b、Frequency，调节自适应网格划分的时间间隔，即当单元变形超过指定的角度容差，则其将在指定的时间间隔内被重新划分一次。由于此项缺省值为0，因此在应用自划分网格时一定要指定。
（13）Component必须由结点或单元组成才有效（只有当施加压力载荷时，Component才由单元组成）。 （14）显示动态分析中，载荷在一些特定的时间间隔内施加到结构上，这样就可以观察在特定时间段力施加载荷后模型的瞬态行为。因此不尽需要定义施加载荷的类型，同样也需要定义载荷施加到结构上的时间间隔值。时间间隔值和其相对应的载荷值组合在一起定义为数组参数。即数组参数必须定义为两部分，第一部分是时间间隔值，第二部分是载荷值，载荷应与时间间隔相对应。由于LS-DYNA是通过线性差值得到中间时间点的载荷值，而使指定时间范围外的载荷不能由程序插入，因此必须保证载荷时间范围至少等于求解时间，否则由于过早的去除载荷求解结束时的结果将会变得无效 Utility Menu>Parametrs>Array Paraeters>Define/Edit
（15）定义载荷 可以在数组、载荷数据曲线和局部坐标系中定义载荷。其中局部坐标系中定义载荷，即Ansys可以在已定义的坐标系（包括默认的笛卡尔坐标系）中的任意方向指定为运动方向（先定义一个局部坐标系，再在KEY域内输入局部坐标系的ID即可）。Birth和Death时间选项可以在任意时间激活或杀死载荷，在多阶段成型过程中这些选项非常有用，且这一过程需要连续施加多个载
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荷。
（16）当接触面和目标面的材料刚度和网格相差不大时，罚因子默认为0即可；但当相差很大时，需设定罚因子为1(一般使用默认值1) Main Menu>Preprocessor>LS-DYNA Options>Contact>Additional Parms>Penalty Scale Factor
（17）设置动摩擦FD、静摩擦FS，若FD和FS不相等时，则必须满足FS＞FD，且需指定非零的衰减因子DC Main Menu>Preprocessor>LS-DYNA Options>Contact>Define Contact>Static Friction Coefficient Main Menu>Preprocessor>LS-DYNA Options>Contact>Define Contact>Dynamic Friction Coefficient Main Menu>Preprocessor>LS-DYNA Options>Contact>Define Contact>Exponential Decay Coeffcient
（18）显示动力学分析碰撞、接触和滑动接触问题的三种数值算法： 算法名称 发明人 计算原理 算法特点 应用类型 动态约束法 在每一时间步Δt修正构型之前，搜索所有未与主面因其仅约束从节点是否穿透主Kenimatic Hughes（master surface）接触的从节点（slave node），面，若主面网格划分较细，则固连、 Constraint （1976） 看是否在此Δt穿透了主面，若是，则缩小Δt，而使主节点毫无约束地穿透从面，固连-断开 Method 那些穿透了主面的从节点都不穿透。 形成纽结现象 在每一时间步Δt修正构型之前，检查各从节点是否适合几乎所有穿透主面，若未穿透则不作任何处理，若已穿透，则的接触问题，对称罚值函数法，具有对称性、在该节点与被穿透主面间引入一个较大的界面接触但固连类和接罚函数法 Huag 动量守恒准确、不需要碰撞和力，其大小与穿透深度、主面刚度成正比，相当于在触-滑动类一Penalty Method （1981） 释放条件，因此很少引起两者之间放置一个弹簧，以限制从节点对主面的穿透。般分别使用动hourglass效应，噪声小 接触力称为罚值函数，对称罚值函数则是在每个主节态约束法和分点上也做类似处理。 布参数法 将每一个正在接触的从单元（slave element）的一因其算法的特性，只能处理接半质量分配到被接触的主面面积上，同时根据每个正分布参数法 触界面有相对滑动而不可分开Wilkins 在接触的从单元的内应力确定接受质量分配的主面面接触-滑动界Distributed 的问题，如炸药爆炸时产生的（1964） 积上的分布压力。完成质量和压力的分配后，修正主面 Paramete Method 气体仅与被接触的结构之间的面的加速度，并且对从节点的速度和加速度施以约束，接触-滑动 以保证从节点在主面上滑动而不致穿透。
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由于以上三种接触算法都需要搜索穿透情况，搜索方法有incremental search technique和bucket sort两种。DYNA中大多数的接触都有一个“极限穿透深度”，若侵彻超过这个深度则从节点被释放，接触力置为0，防止过大的接触力引起数值不稳定性。因此当特别薄的壳单元，这个阀值过早达到而使接触力失效，此类型薄膜类分析的措施： a、放大接触厚度因子
b、设置接触厚度值大于壳厚度
c、改变接触刚度的计算方法Main Menu>Preprocessor>LS-DYNA Options>Contact>Advanced Controls （19）输出控制选项
Menu>Solution>Output Controls>Output File Type>Produce output for>Ansys and LS-DYNA Menu>Solution>Output Controls>ASCII Output>Write Output Files for Global Boundary Wall Discrete Material Nodal Resultant Deformed SPC Nodal data Conds force elems energy interface forces Geom Reaction reaction 全局数据边界条件力与材料能量(基单点 节点 刚性墙力 离散单元力 节点界面力 合成界面力 变形几何数据 统计 能量 于PART) 约束力 约束力 Rigdi Jiont Write LIST DEL Geom Sliding Element Nodal body force All file output contact intrface data data data data files status ctrls 写所有的删除所有列出所有的时间刚体数据 几何接触实体 滑移面能量 接点力 单元数据 节点数据 ASCII输出的ASCII 历程输出定义 文件 输出定义 单点约束SPC（single point constraint），多点约束MPC（multilevel point constraint） （29）沙漏
沙漏变形是一种比结构全局响应高的多的频率震荡的零能变形模式，因为零能，所以它能保证在数学上是稳定的，但在物理上是不可能出现的状态。它们通常没有刚度，变形呈现锯齿状网格。 使用简化积分（单点积分）容易引起沙漏，解决沙漏的方式三种： a、在计算机时和CPU允许的情况下，一般选用全积分单元划分全局模型不会出现沙漏，使用全积分单元定义模型的一部分可减少沙漏； b、全局调整模型体积粘度，沙漏可通过结构体积粘性来阻止。Main Menu>Solution>Analysis Options>Bulk Viscosity>推荐使用
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默认
c、全局增加弹性刚度Main Menu>Solution>Analysis Options>Hourglass Ctrls>Global>不超过0.15
20、Ansys中的变量、数组、表格和数据曲线
Ansys中会有很多参数数据，这些参数形成后需要放到一个容器中，等着以后被调用。Ansys提供了多种存储参数的容器，包括变量、数组和表格。Ansys的存储都是以列优先。一维数组就是只有一列（column），二维数组就是行和列（rows and columns），三维数组就是行列和面（rows、 columns and plans）。 数组：
数组又分为三种类型，即Array、Table和Character Array。其中Array的0行和0列被系统从1开始以整数自动编号，而Table的0行和0列需要用户指定其值，可以是小数，且必须递增（默认时是一个很小的值7.888609052E-31）。由于Ansys可以通过线性差值计算得出所存入数据之间的数据，因此各个数据对应的索引也就是一一对应。即当任意索引一个索引值，Ansys都会计算出对应的数据。当使用三维数组时，索引的内容包括了面索引和面内的行索引和列索引，面索引在每个面的（0,0）位置，也可以是小数，而三维数组的行索引和列索引与二维Tabe差不多，需要分为两组索引，一组行列索引是定义Table时所用，一组行列索引是从Table中获取数据时使用的，后者可以用小数。
Utility Menu>Parametrs>Array Paraeters>Define/Edit 数据曲线：
数据曲线分为两种，即材料模型数据曲线和载荷数据曲线。a、材料模型数据曲线：当有些材料模型（material model）要求指定材料特性数据，它们可能是有效应变速率、塑性应变或体积应变的函数，对于这些数据，在用数据表定义材料特性之前，需定义特性曲线。在刚性体和压延筋接触问题中，也采用数据曲线来定义变形特性；b、载荷数据曲线：用来定义与时间有关的载荷，注意：第一个数组参数必须包含时间值，第二个数组参数必须包含载荷值。 Main Menu>Solution>Loading Options>Curve Options Main Menu>Preprocessor>Material Props>Curve Options
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21、轴对称分析
1、轴对称的特殊要求
a、对称轴必须与总体迪卡尔坐标系Y轴重合； b、不允许负的X方向节点坐标出现；
c、总体迪卡尔坐标Y轴代表旋转轴，X轴代表径向，Z轴代表周向。 2、轴对称单元
Plane2、Plane42、Plane82、Plane182、Plane183、Shell51，选择单元选项为轴对称的 Main Menu>Preprocessor>Add/Edit/Delete>Options>Element behavior>Axisymmrric
3、轴对称模型显示扩展Utility Menu>PlotCtrls>Style>Symmetry Expansion>2D Axi_Symetric 4、轴对称的边界条件：对称约束与反对称约束
a、使用2D实体模型时，由于都只有Ux和Uy两个自由度，故无论是对称或者反对称约束，都不能约束转角自由度。只有定义了2D梁单元和2D壳单元，才有转角的自由度。对于2D平面中对称与反对称条件的设置：（1）对称条件：沿对称线法向的位移和绕对称线的转角为0；（2）反对称条件：沿对称线的位移和在平面内的转角为0。
b、轴对称问题的集中力或集中力矩的输入和输出总是360°的合力和合力矩。
c、Shell51单元有两个节点，4个自由度，Y轴对对称轴，X轴为径向，且为非负。需定义厚度，可为常数和线性，当厚度大时，应选择单元Plane42。
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22、时间历程后处理器POST26
1、POST26所有的操作都是针对变量而言，因此第一步应该先定义所需的变量，默认10个，最多定义200个。 Main Menu>TimeHist Postpro>Define Variables
Main Menu>TimeHist Postpro>Elec&Mag>Circuit>Define Variables 变量包括：FORCE指定节点力（合力、分力、阻尼力和惯性力）、SHELL指定壳单元的位置（TOP\\MID\\BOT）和ESOL该位置的结果输出（节点应力、应变）、LAYERP26L指定结果待存储的分层壳单元的层号，然后SHELL对该指定层操作、NSOL定义节点解数据（仅对自由度结果）、ESOL定义单元解数据（派生的单元结果）、RFORCER定义节点反作用数据、GAPF定义简化的瞬态分析中间隙条件中的间隙力、SOLU定义解的总体数据（如时间步长、平衡迭代数和收敛值）。 2、存储所需的变量
当定义了POST26的参数和变量，任何发出显示或数据操作命令或选择与这些命令等价的GUI操作时，程序自动存储数据。 Main Menu>TimeHist Postpro>Graph Variables/List Variables Main Menu>TimeHist Postpro>Math Operation>Add/Derivate/Divde
Main Menu>TimeHist Postpro>Table Operation>Variable to Par/Parameter to Var
若发出过Main Menu>TimeHist Postpro>Setting>Data操作，相当于为存储数据重新定义了时间和频率点或时间的增量。 3、POST26其他功能
a、进行变量运算Main Menu>TimeHist Postpro>Table Operations>Fill Data b、产生响应谱Main Menu>TimeHist Postpro>Table Operations>Fill Data
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23、断裂计算
断裂模型可以有2D和3D。断裂的三大参数：（1）三种断裂模型的应力强度因子KⅠKⅡKⅢ;（2）J积分，它定义与积分路径无关的线积分，能度量裂纹尖端附近奇异应力和应变的强度；（3）能量释放率G，它反映裂纹张开或闭合时功的大小。
2D断裂模型推荐使用Plane2，一般围绕尖端的第一行单元，必须具有奇异性，KSCON将自动围绕关键点产生奇异单元，路径Main Menu>Preprocessor>Meshing>Size Cntrls>Concentrat KPs>Create。2D建模原则：（1）尽可能利用对称和反对称边界条件，只需模拟裂纹区的一半；（2）围绕裂纹尖端的第一行单元，其半径应小于1/8裂纹长度;（3）裂纹尖端单元不能有扭曲，最好是等腰三角形。 3D断裂模型推荐使用Solid95，3D建模原则：（1）围绕裂纹尖端的第一行单元，其半径应小于1/8裂纹长度，单元的相邻边之比不超过4:1；（2）所有单元的边都应该是直线。 1、计算应力强度因子步骤
1.1定义局部的裂纹尖端或裂纹前缘的坐标系Utility Menu>Workplane>Local Coordinate Systems>Creat Local CS>At Specified Loc 1.2定义沿裂纹面的路径，应以裂纹尖端作为路径的第一点。对于半个裂纹模型，沿裂纹面需有两个附加点，对于整体裂纹模型，则应包括四个附加点。Main Menu>General Postproc>Path Operations>Define Path 1.3计算应力强度因子
指定模型是平面应力或平面应变，除了薄板分析，在裂纹附近和渐开位置，都考虑平面应变，Main Menu>General Postproc>Nodal Calcs>Stress Int Factr>KPLAN
指定半裂纹模型的边界条件类型Main Menu>General Postproc>Nodal Calcs>Stress Int Factr>KCSYM
指定模型是平面应力或平面应变，除了薄板分析，在裂纹附近和渐开位置，都考虑平面应变，Main Menu>General Postproc>Nodal Calcs>Stress Int Factr>KPLAN 2、二维模型计算J积分的步骤
二维模型如图所示，
其中r=围绕裂纹尖端胡积分路径，W=应变能密度（即单位体积的应变能），
=沿X轴的牵拉向量， ，σ应力分量，n=路径r的单位外径法向线分量，u=位移矢量，s=路径r的距离。
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2.1一般后处理器读入所需结果Main Menu>General Postproc>Read Results>First Set 2.2存储每个单元的应变能和体积Main Menu>General Postproc>Element Table>Define Tale 2.3计算每个单元的应变能密度Main Menu>General Postproc>Element Table>Exponentiate 2.4定义积分路径Main Menu>General Postproc>Path Operations>Define Path
2.5将应变能映射到积分路径上Main Menu>General Postproc>Path Operations>Map Onto Path 2.6对Y轴的积分Main Menu>General Postproc>Path Operations>Integrate
2.7将积分的最后值赋值一个参数，它就是方程的第一项。Utility Menu>Parameters>Array Paramaters>Define/Edit 2.8将应力分量Sx、Sy和Sxy映射到积分路径上
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Main Menu>General Postproc>Path Operations>Map Onto Path
2.9定义法向路径Main Menu>General Postproc>Path Operations>Unit Vecton 2.10计算方程中的Tx和Ty Main Menu>General Postproc>Path Operations>Operation
24、疲劳计算
结构失效50%-80%都是因为疲劳失效，其造成破坏与重复加载有关。疲劳分为两类：a、高周疲劳，用于载荷的循坏次数高（＞e4）的情况产生，此时应力一般比材料的极限强度低，这类应力疲劳多用于高周疲劳；b、低周疲劳多在循环次数相对较低的情况下发生，塑性变形常伴随低周疲劳，一般应变疲劳应用于低周疲劳计算。 疲劳计算5个步骤：
a、进入后处理器POST1恢复数据库Main Menu>General Postproc&Utility Menu>File>Resume from； b、建立位置、事件和载荷的数目，定义材料疲劳性质，确定应力位置和定义应力集中系数。
缺省情况下疲劳计算最多包括5个节点位置、10个事件和每个事件中3个载荷。可通过参数设定更大规模Main Menu>General Postproc>Fatigue>Size Settings，设定S-N（应力幅-疲劳循环次数的关系）曲线Main Menu>General Postproc>Fatigue>Property Table>S-N Table，设定Sm-T（设计应力强度值和温度）曲线，用于检查应力范围是否进入塑性Main Menu>General Postproc>Fatigue>Property Table>Sm-Table 。弹塑性材料参数M和N（应变强化指数），只在需要使用简化的弹塑性准则时，才输入M和N，具体参数从ASME标准中获得Main Menu>General Postproc>Fatigue>Property Table>Elas-plas Par；允许用户显示地定义疲劳计算中关心的节点位置、该位置的应力集中系数，以及在该位置的一个短标题（可用20个字母）Main Menu>General Postproc>Fatigue>Stress Locations
c、存储不同事件和不同载荷下关心位置的应力，并指定事件的重复次数和比例系数； （1）三种不同的存储方式
人工存储应力：不是从Jobname.RST的结果文件中取得，而是人工输入并存储应力和温度（注意：如梁、杆等线单元的应力必须人工存储，因为疲劳模块不能如体元或壳元那样从结果文件中读取数据，线模型的输入可以给结构提供刚度，但疲劳计算是忽略线模型的）Main Menu>General Postproc>Fatigue>Stress Locations>Specified Val
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从结果文件提取应力：把包含有6个分量的节点应力向量直接存储在结果的数据库内，随后可以用FS命令修正提取存入的应力分量（注意：在执行此FSNODE命令之前，需执行SET，可能还有SHELL命令，分别从数据库Jobname.RST文件中读取某一特殊载荷步下的结果和选择从壳单元的顶面、中面和底面读取结果，缺省从顶面。）FS命令Main Menu>General Postproc>Fatigue>Store Stresses>From rst File
横截面应力：计算和存储截面路径端点的线性化应力，因为通常线性化应力计算是在能代表两个表面的最短距离的线段上进行的，因此只需要在两个表面上各取一个点来描述此路径。这一步骤将从计算结果的数据库中获得应力，因此必须在SET截面信息命令之前执行FSSECT截面存储命令，而FSSECT命令存储的应力分量可用FS命令修正。 Main Menu>General Postproc>Fatigue>Store Stresses>At Cross Sect （2）设定事件重复次数和比例系数
确定事件重复次数和对事件中所有应力施加比例系数Main Menu>General Postproc>Fatigue>Assign Events （3）获得准确的耗用系数 须遵循下列规则：（1）了解ansys的内部逻辑记数算法；（2）由于在三维应力状态很难预测哪一个载荷步具有极值应力，因此可以对每一个事件采用多载荷群，以便成功获得极值应力；（3）如果在一个给定的事件中，只包含一个极值应力，则将获得一个较保守的结果；如果在一个给定的事件中，引入不止一个极值应力，则将产生不保守的结果。 d、激活疲劳计算
Main Menu>General Postproc>Fatigue>Calculate Fatig e、查看结果
疲劳计算结果包括与事件和载荷对应的疲劳强度、循环次数、寿命、温度和寿命耗用系数等。 删除指定位置上的全应力Main Menu>General Postproc>Fatigue>Stress Locations 疲劳计算注意事项：
a、对于不同平均应力或应力比值，设计仿真允许输入多重S-N曲线（实验数据），若没有太多S-N曲线，那么设计仿真也允许采用多种不同的平均应力修正理论；
b、疲劳模块总是基于应力理论的方法来研究高周应力疲劳的问题；
c、疲劳分析是基于线性静力分析，疲劳分析是在系统进行线性精力分析之后自动执行，所以疲劳工具的添加无论在分析之前还是之后都可以，因为疲劳分析不依赖与应力计算结果。
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25、复合材料
复合材料是由一种以上具有不同结构性之的材料构成，它最主要的优点是具有很高的比刚度（刚度与重量之比），Ansys提供一种特殊的单元—层单元来模拟复合材料。 a、单元类型 复合单元 节点数 单元特性 主要应用 类型 主要用于塑性、大变形和支Shell 允许复合材料最多100层，且不支持用户自己输入材料性能三维8节点 持一个特殊的“三明治”选 Nonlin-Layer 91 矩阵 项 Shell 三维4节点 支持所有非线性功能（包括大应变），允许多达250层材料。Main Nonlin-Layer 181 应通过截面命令而不是实常数来定义层的信息，可通过FC，Menu>Preprocessor>SectioShell ns>Shell>Lay-up 三维8节点 命令定义失效准则。 Nonlin-Layer 281 允许250层的等厚材料层，或125层厚度在单元面内呈现双适用于薄到中等厚度的板或Shell 线性变化的不等厚材料层。若材料层超过250则用户可通过壳结构，一般要求宽厚比大三维8节点 Linear Layer 99 自己输入的材料矩阵来建立，还可以通过选项将单元节点偏于10。当宽厚比大于10，建置到结构的表层或底层 议使用Solid46 允许250层的等厚材料层，或125层厚度在单元面内呈现双线性变化的不等厚材料层。该单元允许用叠加几个单元的方Solid 46 三维8节点 式来对付多于250层的复合材料模型建立，并允许沿厚度方支持非线性材料和大应变 向的连续斜率变化。同时它调整横向的材料特性，允许在横向上为常应力。 可以建立厚的叠层壳或实体的有限元模型，每个单元允许有Solid 191 三维20节点 不支持非线性材料和大应变 多达100层的材料曾，可模拟材料沿厚度方向的斜率不连续
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另外Solid65是三维钢筋混凝土实体单元，可以模拟在用户指定的三个方向上配筋的各向同性。Beam188和Beam189为三维有限应变梁单元，其截面可以包含多种材料。 b、定义各层材料性质
由下到上一层层定义各层材料的配置，底层为第一层，后续的层沿单元坐标系的Z轴正方向自底向上递叠加。有时，某些物理层可能可能只延伸到模型的一部分，为了能建立连续的层，可以将这些中断层的厚度设置为0，
Main Menu>Preprocessor>Real Constants，NL是总层数，LSYM是材料曾是否具有对称性，如果对称输入1，默认为不对称0，对称只需要配置一半的材料层性质。LP1和LP2是对应于单元选项Element Options的K8（KEYOPS(8)=0，仅存储底层底面、顶层顶面和最大失效准则层，KEYOPS(8)=1，存储所有层的数据，当输入NL后，即可不输入LP1和LP2。EFS设定弹性地基刚度（仅在正交各向异性材料有次考虑单位N/m）
另外需要根据复合材料各层厚度样式设置单元选项
Main Menu>Preprocessor>Element Type>Add/Edit/Delete>Form of input（Const thk layer等厚层、Tapered layer锥形层、Matrix input自定义输入宏观材料本构矩阵）。 注意：
（1）目前GUI允许定义的最大层数为100，如果需要增大可用命令RMORE命令。
（2）对于非常薄的层，当和很多其它层混合使用时，积分点设定1个就够了，但对于层数很少的片状结构，积分点应该比较多，缺省 为3。积分点设置GUI：Main Menu>Preprocessor>Sections>Shell>Lay-up>Add/Edit>Intergration Pts
（3）关于“三明治”夹层的定义：夹层结构有两个薄的面板和一个厚（至少大于1/2总厚度）但相对软的夹心层，并假定夹心层承受 所有的横向剪切载荷，而面板则承受所有的弯曲载荷。可用Shell63、Shell91和Shell181来模拟，其中Shell63只能有一层，但可以通过实常数选项来模拟，即通过修改有效弯曲惯性矩和中面到外层纤维的距离来考虑对夹心层的影响。Shell91用于夹层结构且允许面板和夹心有不同的性质，当KEYOPS(9)=1时，可激活“夹层”选项，仅Shell91有此选项。Shell181可通过能量等效方法模拟横
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向剪切偏转。
（4）节点偏置 使用Shell91和Shell99的节点偏置选项KEYOPS(11),0偏置到中面，1偏置到底面，2偏置到顶面
（5）失效准则定义
Main Menu>Preprocessor>Material Props>MaterialModels>Structural>Nonlinear>Inelastic>Non-metal Plasticity>Failure Criteria
失效准则是正交各向异性的，因此用户必须输入所有方向上的失效应力或应变值； 如果不希望在某个方向上检查失效状态，则将此方向的失效值定义一个较大值； c、建模和后处理规则
（1）复合材料因不同性质的多层材料重叠，引起耦合应力，如弯扭耦合和拉弯组合等，因此若材料曾的积叠顺序是非对称的，即使模型的几何形状和载荷是对称的，也不能按照对称条件只求解一部分模型，因此结构的位移和应力可能不对称。
（2）在模型自由边界上的层间剪切应力很重要，想要求得这些部位相对精确的值，则模型边界上的单元尺寸应约等于总的叠层厚度； （3）复合材料需要输入大量数据，在求解之前应对这些数据做检验 列表显示所有单元Utility Menu>list>Element
图形显示所选全部单元的第n层Utility Menu>Plotcrls>Symbols
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根据实常数列表显示层的叠加顺序和Shell99、Shell91、Solid46、Solid191单元的任意两种材料的性能Utility Menu>List>Element>Layered Element
以卡片形式图形显示截面的积叠顺序Main Menu>Prrprocessor>Sections>Shell-Plot Sections
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26、Ansys函数的调用
按键 （ & ） SIN/ASIN STO/RCL LOG/10^x 功能 成对使用强制改变表达式中的运算顺序 MAX/MIN 查找变量中最大值/最小值 正弦和反正弦 将表达式区域信息存储在内存中/从内存中恢复重复使用的表达式 按键 （ & ） LN/e^x COS/ACOS 功能 成对使用强制改变表达式中的运算顺序 MAX/MIN 查找变量中最大值/最小值 求一个变量的自然对数/求变量的e次幂 余弦与反余弦 求实变量的绝对值或复变量的模/将内存区域的内容插入到表达式中 TAN/ATAN 正切与反正切 X^2/SQRT 求变量的平方/求变量的平方根 对一个变量求另一变量的次方/对一个变量求另ATAN2/PI 反正切/圆周率 x^y/x^(1/y) 一变量的次方根 INV 功能切换键 GRAPH/LIST 图形/列表显示表达式 函数调用路径: Utility Menu>Parameters>Functions>Define/Edit>Function Function Type:选择函数类型，单值函数Single equation多值函数Multivalued function based on regime variable（后面文本框输入函数变量名，即状态控制变量）
(X,Y,Z)interpreted in CSYS:选择表达式变量所在坐标系
Degrees/Radians:选择度或弧度，仅决定方程变量中角度如何被运算 单值函数_使用初始变量方程和键区定义结果方程Result，点击GRAPH按键，在X-AxisRange输入变量值域范围，在Number Of Points输入变量点数。
多值函数_使用初始变量方程和键区定义状态方程，激活的6个状态，定义每段状态方程的变量值域范围和状态表达式；Rehime1系统默认最小值为0（可自定义），下一个状态Regime的最小值总是限制为上一个状态Regime的最大值，这样保证函数的连续性。 输入函数注释：Utility Menu>Parameters>Functions>Define/Edit>Function>File>Comments
求一个变量的普通对数/求变量的10次幂 ABS/INS MEM
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27、Ansys常用设置及选项
序号 1 GUI路径 去掉方法1:鼠标右击log图案，取消Data选项 恢复方法1：鼠标右击log图案，选择Legend Settings>Data 如何快速去掉和恢复ANSYS的log 去掉方法2:Utility Menu>PlotCtrls>LOGO>Text in legend 恢复方法2: Utility Menu>PlotCtrls>LOGO>Graphical logo Utility Menu>PlotCtrls>Style>Colors>Contour Colors 如何分配等值图的颜色及数量 Utility Menu>PlotCtrls>Style>Colors>Bended Contour Colors Utility Menu>PlotCtrls>Style>Contours>Uniform Contours>NCONT 1、Utility Menu>File>Report Generator>OK 如何保存黑白图片 2、Utility Menu>PlotCtrls>Capture Image>File>OK 1、Utility Menu>PlotCtrls>Style>Backgound> 取消Displace Picture Background 2、Utility Menu>PlotCtrls>Style>Colors>Contour Colors> 如何制作黑色等值线图 将Contour Number 1设置为黑色>OK 3、Utility Menu>PlotCtrls>Style>Colors>Banded Contour Colors>INC设置为1>OK 如何编辑全体坐标系位置 Utility Menu>PlotCtrls>Window Controls>Window Options>TRIAD Utility Menu>File>Import>IGES>Iges Import Option>No defeaturing（不对原模型做任何修改，Ansys不会创建体积，只创建点、线、面）； IGES文件导入选项 Utility Menu>File>Import>IGES>Iges Import Option>No defeaturing（自动执行点、线、面的合并，从而自动生成用于划分网格的体积）。 设置内容 2 3 4 5 6
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7 如何实现撤销 方法1、增加撤销快捷键 a、在使用前使用命令/undo,on激活undo命令； b、选择菜单menuctrls中的editToolbar； c、在方框内输入 *ABBR,UNDO,undo，然后依次点击accept,Close d、回到主界面，工具栏ansys Toolbar处多了一个UNDO按钮。 方法2、进入会话编辑器Session Editor 在Session Editor中删除或修改与操作相应的参数即可。 注意：只对SAVE_DB之后的操作有效 8 9 10 11 方法1、Utility Menu>Style>Color>Entity Colors 方法2、Utility Menu> PlotCtrls>Style>Color>Picked Entity Colors 如何在结果查看云图中不显示网格Utility Menu>PlotCtrls>Style>Edge Options>/EDGE>Edge Only/All 线 Utility Menu>PlotCtrls>Style>Edge Options>/GLLINE>None 1、使用Surface Effect单元将加载圆周面划分，再将单元坐标系移动到与旋转轴线垂直或平行的位置 如何使温度或扭转载荷（切应力）Utility Menu>WorkPlane>Aligh Wp with>Global Cartesian 沿圆周切线分布和箭头显示 Utility Menu>WorkPlane>Change Active CS to>Working Plane 2、Utility Menu>PlotCtrls>Symbols>Surface Load Symbols>Tan-X Pressures 3、Utility Menu>PlotCtrls>Symbols>Show curr and fields as>Arrows 截面薄片 Utility Menu>PlotCtrls>Style>Hidden Line Options>TYPE>Section 使用截面剖视图查看结果的3截面剖视 Utility Menu>PlotCtrls>Style>Hidden Line Options>TYPE>Capped hidden 种效果 截面与轮廓线 Utility Menu>PlotCtrls>Style>Hidden Line Options>TYPE>Q-Slice Precis 使用轮廓线 Utility Menu>PlotCtrls>Device Options>Vector mode(wireframe)>on>OK 使用结构轮廓和等高线字母设置等高线的字Utility Menu>PlotCtrls>Style>Contours>Contour 查看结果 母标签密度 Labeling>KEY>On every Nth ele>N（N越大字母密度越低） Ansys截面背景/网格线黑白反色 Utility Menu>PlotCtrls>Style>Colors>Reverse Video 如何设置各图元颜色
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12 13 如何取消云图中的max和min标志 颜色 设置边界条比例大小及密集度 件和载荷 显示曲线样式 Utility Menu>Plotctrls>Window Contrls>Window Options>MINM>Off Utility Menu>PlotCtrls>Style>Color>BC Colors Main Menu>Solution>Define Loads>Settings>Replace vs Add Utility Menu>Plotctrls>Style>Vector Arrow Scaling Main Menu>Solution>Define Loads>Settings>Replace vs Add>Smooth Data
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28、Ansys常见问题及解决方法
问题描述 解决方法 1、我的电脑＞高级系统设置＞高级＞性能（设置）＞高级＞虚拟内存（更改） 2、开始>Mechanical APDL Product 内存不足 Launcher>Customization/Preferences>Memory>Use custom memory settings>Total Workspace(MB)_10000>Database(MB)_512（其中Total Workspace是工作空间，Database是数据空间），一般解决暂存空间不足时，增大工作空间，减小数据空间。 求解不收敛 求解方法/提取方法/大应变/过渡网格等 网格划分过密 在Meshtool或者Size Cntrls进行设置 自由度溢出 更换求解方法、选用高阶单元、简化模型 节点选取不完整 Select>everything 网格划分过密 在Meshtool或者Size Cntrls进行设置 自由度太大 更换求解方法、选用低阶单元、简化模型 迭代太多 Main Menu>Solution>Fast Sol′n Optn>TOLER>1(fastest) Main Menu>Solution>Analysis Type>Sol′n Controls>Basic>Frequency>Write N number of substeps>where N=自定义一个较小的值 载荷步文件输出动力学分析中Main Menu>Solution>Time Controls>Solution Time能满足分析的前提下尽量小 太频繁 Main Menu>Solution>Time Controls>Time Step Prediction>Number of elements to plot>50(默认100) Main Menu>Solution>Analysis Type>Sol’n Controls>Basic>Time Control(可自定义，最好载荷步太多 设置Automatic time stepping>Prog Chosen) 显式动力学分析中 MainMenu>Solution>Time Controls>Time Step Ctrls>Mass scaling time step size>大时间步长太小 于1的实数(默认0)，在隐式动力学中不需要设置质量缩放，在显式积分中，最小时间步长与间接网格结构质量（直接与固有频率），故增加质量即可增加时间步长。 72 / 75
原因分析 求解闪退 内存不足报错
Ansys12.0经典APDL学习教程
