CAE软件操作小百科(10)

在ANSYS中，梁单元有6个自由度(3个平动自由度和3个转动自由度)，而杆单元只有3个自由度(3个平动自由度).梁与梁之间的默认连接方式为固接，即6个自由度完全耦合；而杆与杆之间的默认连接方式为铰接，即3个平动自由度完全耦合；梁与杆之间的默认连接方式也是铰接，即3个平动自由度完全耦合.因此，只需直接在节点上建立一个梁单元和一个杆单元即可实现梁与杆的铰接.

若需要实现梁与梁的铰接，可以在ANSYS中释放梁与梁连接节点的3个转动自由度.操作如下：Main MenuSolutionLoads Step OptsOtherEnd ReleasesBeamsOn Picked Node，然后选中要释放自由度的节点即可.

2 如何在ANSYS中定义不与坐标轴平行的弹簧单元？

在ANSYS单元库中，常用的弹簧单元有Springdamper 14和Nonlin spring 39两种：前者比较简单，可以模拟有阻尼的弹簧单元；后者比较复杂，可以考虑非线性因素的影响.

弹簧单元建模有两种方法：一种是在几何线模型基础上直接建立弹簧单元，具体操作为：Main MenuPreprocessorMeshingMesh Lines，然后选择需要建立弹簧单元的几何线即可；另一种先划分几何模型的网格，再选择要布置弹簧的两个节点，直接连接成弹簧单元，这种方法比较常用，具体操作为：Main MenuPreprocessor ModelingCreateElementsAuto Numbered Thru Nodes.不管是哪种建模方法，只要线或者两个节点的连线不与坐标轴平行，建立的弹簧单元就不与坐标轴平行.

3 如何在ANSYS中画等应力线？

在ANSYS中，画等应力线的具体操作如下：

(1)将计算结果输出，此时的云图为彩色云图；

(2)将背景变为白色：PlotCtrlsStyleColors Reverse Video；

(3)将云图转换为等值线图的形式：PlotCtrlsDevice Options［/DEVI］ Vector mode(wireframe)选为on；

(4)将彩色等值线变为黑色：通过PlotCtrlsStyleColorsContours Colors，将Contours Number 1和Contours Number 2等复选框中的颜色均选为黑色，图像即可变为黑白等值线图像.

4 如何在ANSYS后处理中加坐标轴和注释？

在ANSYS中加坐标轴时，若显示特殊的坐标系，那么首先建立所需的坐标系，然后在PlotctrlsWindow controlsWindow options的对话框中有一个/TRIAD(Location of triad)选项，可以控制坐标的表示方式.

在ANSYS中加注释：PlotctrlsAnnotationCreate 2D Annotation或者Create 3D Annotation.

5 如何在ANSYS中设置梁的线载荷和壳的面载荷的方向？ 使用表面效应单元可以在几何结构或者单元上施加任意方向的面载荷和线载荷.目前，可以使用的表面效应单元有SURF 151(二维热问题面载荷)，SURF 153(二维结构问题面载荷)，SURF 152(三维热问题面载荷)，SURF 154(三维结构问题面载荷)和SURF 156(三维结构问题线载荷)等.

表面效应单元使用步骤如下：

(1)根据需要选择相应单元；

(2)通过PreprocessorCreateElements SurfContactSurf EffectGeneral SurfaceNo Extra Node，选择相应位置节点，建立表面效应单元；

(3)表面效应单元通过使用不同的单元面号施加不同类型的载荷，单元面号在SolutionDefine LoadsApplyStructural PressureOn Elements中确定.对于面载荷，面号1代表z方向法向载荷；面号2和3分别代表x和y两个方向的切应力；面号4代表渐变的z方向法向载荷；面号5代表指定方向的面载荷.也可以先定义一个局部坐标系，通过表面效应单元和局部坐标系定义需要的载荷方向.线载荷施加方法类似.

6 如何在ANSYS中确定接触问题中的摩擦因数？

首先创建接触对：PreprocessorModelingCreateContact Pair，在选择接触面或接触节点后，可以在Coefficient of Friction中定义摩擦因数.

7 如何在ANSYS模态分析或屈曲分析中施加预应力？ 在ANSYS中施加预应力，可以用初应变法施加，也可以用降温法施加.对于需要考虑几何非线性的柔性结构，由于结构变形会影响预应力效果，加的初应变或温度均很难一次成功，通常需要多次迭代才能达到理想的效果.实际上，降温法和初应变法在静力计算中的作用一样，可以用降温法算出初应变.以降温法为例，步骤如下：

(1)首先需要在材料常数中定义线膨胀系数.

(2)定义相应的参考温度和环境温度：SolutionDefine LoadsSettingsReference Temp；SolutionDefine LoadsSettingsUniform Temp.

(3)选择相应的计算模块：Solution Analysis TypeNew Analysis，选择Model或Eigen Buckling.当选择Model分析时，需要打开预应力选项(SolutionAnalysis TypeAnalysis Options)，然后点击［PSTRES］ Incl prestress effects的No，使之变成Yes.

(4)计算.

(摘自同济大学郑百林教授《CAE操作技能与实践》课程讲义.）