一 ANSYS與結(jié)構(gòu)分析
ANSYS軟件是融結(jié)構(gòu)、流體、電磁場、聲場和熱場分析于一體的大型通用有限元分析軟件，可廣泛應(yīng)用于土木、地質(zhì)、礦業(yè)、材料、機械、水利等工程的分析和研究。可在大多數(shù)計算機和操作系統(tǒng)（如Windows、UNIX、Linux、HP-UX等）中運行，可與大多數(shù)CAD軟件接口。
結(jié)構(gòu)分析用于確定結(jié)構(gòu)的變形、應(yīng)變、應(yīng)力及反作用力等，它包括以下幾種類型：
靜力分析——用于靜態(tài)載荷�？梢钥紤]結(jié)構(gòu)的線性及非線性行為，例如：大變形、大應(yīng)變、應(yīng)力剛化、接觸、塑性、超彈及蠕變等。
屈曲分析——用于計算線性屈曲載荷并確定屈曲模態(tài)形狀。同時可以實現(xiàn)非線性屈曲分析。
模態(tài)分析——計算線性結(jié)構(gòu)的自振頻率及振形。
諧響應(yīng)分析——確定線性結(jié)構(gòu)對隨時間按正弦曲線變化的載荷的響應(yīng)。
瞬態(tài)動力學(xué)分析——確定結(jié)構(gòu)對隨時間任意變化的載荷的響應(yīng). 可以考慮與靜力分析相同的結(jié)構(gòu)非線性行為.
譜分析——是模態(tài)分析的擴展，用于計算由于隨機振動引起的結(jié)構(gòu)應(yīng)力和應(yīng)變(也叫作響應(yīng)譜或PSD)。
顯式動力分析——ANSYS/LS-DYNA（顯式動力學(xué)分析模塊）可用于計算高度非線性動力學(xué)問題和復(fù)雜的接觸問題。
專項分析——斷裂分析, 復(fù)合材料分析，疲勞分析。
二 ANSYS分析過程中三個主要的步驟：
.1. 創(chuàng)建有限元模型
–創(chuàng)建或讀入幾何模型.
–定義材料屬性.
–劃分單元(節(jié)點及單元).
2. 施加載荷進(jìn)行求解
– 施加載荷及載荷選項.
– 求解.
3. 查看結(jié)果
– 查看分析結(jié)果.
– 檢驗結(jié)果. (分析是否正確)
三 幾何建模
ANSYS軟件幾何建模通常包括兩種方式，自底向上建模和自頂向下建模。
所謂自底向上建模，顧名思義就是又建立模型的最低單元的點到最高單元的體來構(gòu)造實體模型。即首先定義關(guān)鍵點，然后利用這些關(guān)鍵點定義較高級的實體圖元，如線，面，體。
ANSYS軟件允許通過匯集線面體等幾何體素的方法構(gòu)造建模。當(dāng)生成一種體素時，ANSYS程序會自動生成所有從屬于該體素較低級的土元，這種一開始便由較高級的實體圖元構(gòu)造模型的方法就是所謂的自頂向下的建模方法。
幾何建模GUI路徑：Main Menu—>Preprocessor—>Modeling—>Create
布爾操作是指幾何圖元進(jìn)行組合計算. ANSYS的布爾操作包括add, subtract, intersect, divide, glue以及overlap. 它們不僅適用于簡單的體素中的圖元，也適用于從CAD系統(tǒng)傳入的復(fù)雜幾何模型.
這個看起來復(fù)雜的模型，實際上是一個方塊與一個空心的球進(jìn)行求交（intersect）布爾操作的結(jié)果。
布爾操作GUI路徑：Main Menu—>Preprocessor—>Modeling—>Operate
四 單元屬性
為了定義單元屬性，首先必須建立一些單元屬性表。典型的包括單元類型（GUI路徑：Main Menu—> Preprocessor—>Element Type—>ADD/EDIT/DELETE），實常數(shù)（GUI路徑：Main Menu—> Preprocessor—>Real constants），材料性質(zhì)（Main Menu—> Preprocessor—>Material Props—>Material option）。
建立單元類型
建立實常數(shù)
建立材料性質(zhì)
五、網(wǎng)格劃分
1、定義單元屬性
一旦建立了單元屬性表，通過指向表中合適的條目即可對模型的不同部分分配單元屬性。指針就是參考號碼集，包括材料號（MAT），實常數(shù)號（TEAL），單元類型號（TYPE），坐標(biāo)系號（ESYS）等�？梢灾苯咏o所選的實體模型圖元分配單元屬性。
GUI路徑：Main Menu—> Preprocessor—>Meshing—>Mesh Attributes，根據(jù)幾何模型選擇點，線，面或者體進(jìn)行定義。
定義單元屬性
2、 執(zhí)行網(wǎng)格劃分
ANSYS可以使用網(wǎng)格劃分工具來實現(xiàn)快捷分網(wǎng)（GUI路徑Main Menu—> Preprocessor—>Meshing—>Mesh tool）
這個網(wǎng)格劃分工具包括了以下幾種功能：
1單元屬性控制
2智能網(wǎng)格劃分控制
3尺寸控制
4指定單元形狀
5自由網(wǎng)格劃分或映射網(wǎng)格劃分
6執(zhí)行網(wǎng)格劃分
7清除網(wǎng)格
8局部細(xì)劃
選擇好選項后，單擊Mesh，選擇需要分網(wǎng)的幾何模型，單擊OK，便可以得到它的有限元模型。
六 加載和求解
1、 加載
有限元分析的主要目的是檢查結(jié)構(gòu)或者構(gòu)件對一定在和條件的響應(yīng)。英雌，在分析指定合適的載荷條件是關(guān)鍵的一步。
ANSYS中的載荷可分為:
自由度DOF-定義節(jié)點的自由度（DOF）值(結(jié)構(gòu)分析_位移、熱分析_溫度、電磁分析_磁勢等)
集中載荷-點載荷(結(jié)構(gòu)分析_力、熱分析_熱導(dǎo)率、電磁分析_ magnetic current segments)
面載荷-作用在表面的分布載荷(結(jié)構(gòu)分析_壓力、熱分析_熱對流、電磁分析_magnetic Maxwell surfaces等)
體積載荷-作用在體積或場域內(nèi)(熱分析_體積膨脹、內(nèi)生成熱、電磁分析_magnetic current density等)
慣性載荷-結(jié)構(gòu)質(zhì)量或慣性引起的載荷(重力、角速度等)
在ANSYS軟件中，載荷可以加在實體模型上同時也可以加在有限元模型上。
無論采取何種加載方式,ANSYS求解前都將載荷轉(zhuǎn)化到有限元模型.因此,加載到實體的載荷將自動轉(zhuǎn)化到其所屬的節(jié)點或單元上。
載荷施加GUI路徑：Main Menu—> Preprocessor—>Loads—>Apply—>Structural
2、 求解
在求解前，應(yīng)該進(jìn)行分析數(shù)據(jù)檢查，確認(rèn)無誤后保存數(shù)據(jù)，并且觀看求解信息。
求解GUI路徑：Main Menu—>Solution—>Solve—>Current LS
之后保存文件，在General Postprocessor中觀看計算結(jié)果
GUI路徑：Main Menu—>General Postprocessor—> Plot Results
七 ANSYS結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性分析
ANSYS軟件通過屈曲分析來計算結(jié)構(gòu)的臨界載荷，屈曲分析是一種用于確定結(jié)構(gòu)的屈曲載荷和屈曲模態(tài)的技術(shù)。通常使用特征值屈曲分析，該方法用于預(yù)測理想彈性結(jié)構(gòu)的理論屈曲強度。
屈曲分析首先要獲得結(jié)構(gòu)的靜力解，通常只需要施加一個單位載荷即可，不過ANSYS允許的最大特征值是1000000，弱求解釋特征值超過了這個限度，則需施加一個較大的載荷。當(dāng)施加載荷時，求解得到的特征值就表示臨界載荷，當(dāng)時加非單位載荷時，求解得到的特征值乘以施加的載荷就得到臨界載荷。
（1）進(jìn)入求解器 Main menu—>Solution
（2）指定分析類型 Main menu—>Solution—>Analysis Type—>New Analysis
（3）指定分析選項 Main menu—>Solution—>Analysis Type—>Sol’n controls, 選擇Calculate prestresseffects并確定。
（4）求解Main Menu—>Solution—>Solve—>Current LS
（5）退出求解器Main Menu—>Finish
得到結(jié)構(gòu)的靜力解后需要獲得特征值屈曲解。
（1）進(jìn)入求解器 Main menu—>Solution
（2）指定分析類型 Main menu—>Solution—>Analysis Type—>New Analysis
（3）指定分析選項 Main menu—>Solution—>Analysis Type—>Analysis Options
（4）求解 Main Menu—>Solution—>Solve—>Current LS
（5）結(jié)束 Main Menu—>Finish
擴展解：
（1）重新進(jìn)入求解器 Main menu—>Solution
（2）指定擴展求解 Main menu—>Solution—>Analysis Type—>Expansion Pass
（3）指定擴展求解選項 Main menu—>Solution—>Load Step Opts—>Expansion pass—>Single Modes—>Expand Modes
（4） 求解 Main Menu—>Solution—>Solve—>Current LS
（5）離開求解器 Main Menu—>Finish
屈曲擴展結(jié)果被寫入結(jié)構(gòu)結(jié)果文件，它們包括屈曲載荷因子，屈曲模態(tài)形狀和相對應(yīng)力分布，可在通用后處理器中觀察這些結(jié)果。
（1）列出屈曲載荷因子
GUI路徑 Main Menu—>General Postproc—>Results Summary
（2）讀取指定的模態(tài)來顯示屈曲模態(tài)形狀。每一只能夠屈曲模態(tài)都存儲在獨立的結(jié)果步里。
GUI路徑 Main Menu—>General Postproc—>Read Results—>By load Step
（3）顯示屈曲模態(tài)形狀
GUI路徑 Main Menu—>General Postproc—>Plot Results—>Deformed Shape
（4）顯示相對應(yīng)力分布云圖
GUI路徑 Main Menu—>General Postproc—>Plot Results—>Contour Plot—>Nodal Solution。
