ansys自由的案例
初學ANSYS的自由模態(tài)分析
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初學ANSYS的自由模態(tài)分析：
槳葉的自由模態(tài)分析：
槳葉形狀如圖所示，尺寸為29寸逆槳。
材質(zhì)預設為Structural steel。
任何物體在自由狀態(tài)下都存在 6 個剛體運動 - 三個方向的平移和三個方向的轉(zhuǎn)動。如果不施加任何約束進行模態(tài)分析，則至少會出現(xiàn) 6 個零頻率，稱為剛體模態(tài)。
槳葉的前六階為零頻和接近零頻。
固有頻率：是指結構系統(tǒng)在受到外界激勵產(chǎn)生運動時，只由系統(tǒng)本身性質(zhì)決定的特定的頻率。
固有頻率也稱為自然頻率。物體做自由振動時，其位移隨時間按正弦或余弦規(guī)律變化，振動的頻率僅與系統(tǒng)固有特性有關如質(zhì)量、形狀、材質(zhì)等有關，其對應周期稱為固有周期。
固有頻率與外界激勵沒有關系，是結構的一種固有屬性。不管外界有沒有對結構進行激勵，結構的固有頻率都是存在的，只是當外界有激勵時，結構是按固有頻率產(chǎn)生振動響應的。
固有頻率做為某一物體的固有屬性,在某種程度上,就跟物體的大小的概念一樣,當物體的性質(zhì)發(fā)生變化時才會改變。
實際的分析對象是無限維的，所以其模態(tài)具有無窮階。但是對于運動起主導作用的只是前面的幾階模態(tài)。所以計算時根據(jù)需要計算前幾階的。
展開 Ansys Zemax | 確保自由曲面設計的可制造性
本文專門介紹使用單點金剛石車床加工自由曲面的主要可制造性參數(shù)，解釋了可制造性參數(shù)如何與儀器參數(shù)相關聯(lián)，并展示了如何在 OpticStudio 中檢查和控制這些可制造性參數(shù)。此外，還解釋了如何處理其考察區(qū)域外的自由曲面的行為。例如，使用塑料自由曲面透鏡（Alvarez透鏡元件）等。
表面參數(shù)控制
鏡頭加工中需要進行控制的表面參數(shù)將取決于加工方法和設備。加工塑料光學元件最流行和最廣泛使用的方法之一是使用 三軸金剛石車床（圖 1）進行直接切割，或者更常見的是利用切割模具來加工透鏡。
圖1. 三軸金剛石切割機（左） 金剛石切割刀具（右）
傾斜角度
讓我們看一下儀器的局限性（圖 2）。刀具的側(cè)面傾角限制了沿任何徑向橫截面的最大可能斜切角。由于這樣的徑向橫截面與子午面重合，因此相應的斜率在 OpticStudio 中稱為“子午斜率”。相對而言，旋轉(zhuǎn)對稱表面子午斜率對于自由曲面而言，沿不同的徑向截面具有不同的分布。
另一個參數(shù)是 “弧矢斜率” 角度。當我們在三軸金剛石車床上加工自由曲面時，刀具在工件的每一圈都沿 Z 軸來回移動，以加工非旋轉(zhuǎn)對稱形狀的透鏡。在這種情況下，刀具的后角限制了表面沿鏡頭上每個圓圈變化的速度，這稱為弧矢斜率。更準確地說，刀具在表面上產(chǎn)生螺旋軌跡，但螺旋的步長非常小，在大多數(shù)情況下，可以將刀具軌跡視為一系列圓圈。對于旋轉(zhuǎn)對稱鏡片，弧矢斜率剛好為零。
圖 2. 子午和弧矢斜率，黃線表示沿哪個方向測量斜率
有時，從加工的角度來看，將工件放置在平臺的旋轉(zhuǎn)軸之外而不是沿軸放置是合理的，這樣刀具在工件上的軌跡看起來幾乎是直線。在這種情況下，我們應該控制所謂的 “X斜率” 和 “Y斜率”（圖3）。
圖3.
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概要
本文專門介紹使用單點金剛石車床加工自由曲面的主要可制造性參數(shù)，解釋了可制造性參數(shù)如何與儀器參數(shù)相關聯(lián)，并展示了如何在 OpticStudio 中檢查和控制這些可制造性參數(shù)。此外，還解釋了如何處理其考察區(qū)域外的自由曲面的行為。例如，使用塑料自由曲面透鏡（Alvarez透鏡元件）等。
表面參數(shù)控制
鏡頭加工中需要進行控制的表面參數(shù)將取決于加工方法和設備。加工塑料光學元件最流行和最廣泛使用的方法之一是使用 三軸金剛石車床（圖 1）進行直接切割，或者更常見的是利用切割模具來加工透鏡。
圖1. 三軸金剛石切割機（左） 金剛石切割刀具（右）
傾斜角度
讓我們看一下儀器的局限性（圖 2）。刀具的側(cè)面傾角限制了沿任何徑向橫截面的最大可能斜切角。由于這樣的徑向橫截面與子午面重合，因此相應的斜率在 OpticStudio 中稱為“子午斜率”。相對而言，旋轉(zhuǎn)對稱表面子午斜率對于自由曲面而言，沿不同的徑向截面具有不同的分布。
另一個參數(shù)是 “弧矢斜率” 角度。當我們在三軸金剛石車床上加工自由曲面時，刀具在工件的每一圈都沿 Z 軸來回移動，以加工非旋轉(zhuǎn)對稱形狀的透鏡。在這種情況下，刀具的后角限制了表面沿鏡頭上每個圓圈變化的速度，這稱為弧矢斜率。更準確地說，刀具在表面上產(chǎn)生螺旋軌跡，但螺旋的步長非常小，在大多數(shù)情況下，可以將刀具軌跡視為一系列圓圈。對于旋轉(zhuǎn)對稱鏡片，弧矢斜率剛好為零。
圖 2. 子午和弧矢斜率，黃線表示沿哪個方向測量斜率
有時，從加工的角度來看，將工件放置在平臺的旋轉(zhuǎn)軸之外而不是沿軸放置是合理的，這樣刀具在工件上的軌跡看起來幾乎是直線。在這種情況下，我們應該控制所謂的 “X斜率” 和 “Y斜率”（圖3）。
圖3.
展開 ANSYS Fluent 邊界條件（二）之outflow自由出口
ANSYS Fluent 邊界條件outflow自由出口的介紹及使用。
一、outflow簡介
當出口壓力與速度均未知時，可以使用Outflow邊界條件。該邊界通常無需定義任何物理參數(shù)，F(xiàn)luent利用計算域內(nèi)部信息通過數(shù)值外插獲取該邊界上的物理量分布。
Fluent將outflow邊界視作充分發(fā)展邊界，假設該邊界上的流動滿足充分發(fā)展流動假設。充分發(fā)展的流動是流動速度分布(和/或其他性質(zhì)的分布，如溫度)在流動方向上不變的流動。需要注意的是，在Outflow邊界上只有法向方向的擴散通量為零，切向方向依然可以存在梯度。
二、使用限制
入口為壓力入口時，不可以使用outflow，此時應該使用壓力出口；
outflow邊界不能用于可壓縮流動，不可壓縮流動最好用壓力出口；
在不可壓縮的情況下，歐拉模型或混合多相模型可以使用outflow邊界。但如果出口可能產(chǎn)生回流，或流場在出口位置非充分發(fā)展時，通常使用壓力出口邊界。
三、使用說明
在完全展開的流中，流出邊界條件是遵循的，其中出口方向上所有流動變量的擴散通量為零。但是，也可以在流動尚未完全展開的物理邊界處定義流出邊界，如果出口處的零擴散通量假設預計會對流動解決方案產(chǎn)生很小的影響，則可以放心使用。
位置A作為Outflow邊界通常會計算不收斂，計算結果通常是無效的。因為該位置存在嚴重的流動回流，通過該邊界的質(zhì)量流量是不確定的。此時應當使用壓力出口邊界；
位置B位于后向臺階再循環(huán)再附點附近。在該位置使用Outflow邊界是不合適的。該位置垂直于出口平面的梯度很大，可以預料到該邊界對上游流場影響較大，因此在該位置選擇Outflow邊界是不合適的；
位置C所示的出口邊界位于流動充分發(fā)展的區(qū)域。
展開 
Ansys Zemax | 在 OpticStudio 中使用自由曲面進行設計
Bajuk，“自由曲面光學的實際實例”，載于《可再生能源與環(huán)境》，OSA 技術文摘（在線）（美國光學學會，2013 年），論文 FT3B.2。
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展開 ANSYS求解單自由度系統(tǒng)的振動響應分析
問題： 圖示系統(tǒng)質(zhì)量塊質(zhì)量為m=30kg，彈簧剛度為k=30kN/m并且彈簧質(zhì)量可以忽略，質(zhì)量塊被向左方向推離位置10mm后放手，求此系統(tǒng)的固有頻率、周期和響應，以及彈簧所受的力。
理論解：
！1求解系統(tǒng)的固有頻率
finish
/clear
/prep7
et,1,mass21
et,2,combin14
keyopt,1,3,4 !mass21二維無轉(zhuǎn)動慣量的質(zhì)量點
keyopt,2,3,2 !2d軸向彈簧
r,1,30
r,2,3e4
n,1
n,2,1,0
type,1
real,1
e,2
type,2
real,2
e,1,2
d,1,all
d,2,uy
/solu
antype,modal
modopt,lanb,1
mxpand,1
solve
/post1
set,list
！2求系統(tǒng)的響應曲線
finish
/clear
/prep7
et,1,mass21
et,2,combin14
keyopt,1,3,4
keyopt,2,3,2
r,1,30
r,2,3e4
n,1
n,2,1,0
type,1
real,1
e,2
type,2
real,2
e,1,2
/solu
antype,trans
Trnopt,full
outres,all,all
timint,off
d,1,all
d,2,uy
d,2,ux,0.01
time,1
solve
time,2
kbc,0
ddele,2,ux
timint,on
autots,on
deltim,0.01,,0.1
solve
/post26
nsol,2,2,u,x
plvar,2
prvar,2
最后得到結果質(zhì)量點的位移響應曲線
展開 Ansys Zemax | 利用 TrueFreeForm 面進行網(wǎng)格自由曲面的優(yōu)化
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在OpticStusio的序列和非序列模式中，我們可以使用各式的工具進行自由曲面的光學設計。本文中，我們提供了一個以切比雪夫多項式表面（Chebyshev Polynomial surface）設計出離軸拋物面的范例，且此系統(tǒng)是在系列模式中進行設計的。另外，在OpticStudio的序列模式中有超過20種自由曲面供選擇，本文將提到鏡頭數(shù)據(jù)編輯器（Lens Data Editor）中一些好用的篩選功能，可以協(xié)助設計者根據(jù)不同的應用決定適合的自由曲面。
簡介
相較于傳統(tǒng)的球形光學原件，自由曲面是一種復雜、且擁有更大設計自由度的表面。雖然在制程上較為困難，但自由曲面的使用可以大幅的減少系統(tǒng)的體積。自由曲面可被應用在各式不同的領域，天線、激光光束整形器（laser beam shaper）和哈伯太空望遠鏡等的設計中，早已可見自由曲面的蹤跡。
OpticStudio提供了許多好用的功能，供用戶在序列和非序列模式中進行自由曲面的設計。這篇文章，我們會在序列模式中以切比雪夫多項式表面設計出離軸拋物面。同時，我們還會討論如何快速的針對不同系統(tǒng)找出適合的自由曲面種類。
切比雪夫多項式表面(Chebyshev Polynomial surface)
在眾多OpticStudio的自由曲面選擇中，唯獨此表面是由切比雪夫多項式 （Chebyshev Polynomial）所定義的。這種類型的多項式的項次在歸一化方形孔徑上彼此正交，代表構成表面幾何形狀的系數(shù)呈線性獨立。如此一來，當我們對表面的幾何關系進行優(yōu)化時，將不再受到局部最小值（local minima）的限制。與非球面的系統(tǒng)相比，自由曲面的設計過程可因此而變得更直觀。此外，切比雪夫多項式是由卡氏坐標推導出的，而多數(shù)的多項式自由曲面則用于描述旋轉(zhuǎn)對稱的系統(tǒng)。
展開 【ansys電磁實例】【APDL】-1-自由空間線圈軸心磁場計算（附視頻）
一 模型描述：
圓柱形線圈，放置于自由空間。參數(shù)見圖
二 前處理
單元類型solid97,線圈和空氣相對磁導率均為1 。線圈掃掠網(wǎng)格劃分，空氣四面體網(wǎng)格。線圈定義局部柱坐標施加環(huán)形電流。
1 單元類型
2 材料
3 建模
空氣
布爾操作
彈出對話框-pick all
4 定義屬性
定義局部柱坐標
定義體屬性，需要將線圈的坐標系定義為11號
5網(wǎng)格
Ansys 院士私享講堂｜“一天跑完上億自由度”——大規(guī)模裝配-接觸仿真的最新突破
10 月 24 日 · 線下零距離 · 與 Ansys Fellow 朱永誼博士面對面
當產(chǎn)品復雜度從“零件”躍遷到“系統(tǒng)”，有限元模型動輒上億自由度，接觸對數(shù)量呈指數(shù)級增長。如何讓“超大規(guī)模裝配模型在 8 小時內(nèi)完成建模-求解-校核”成為日常，而非傳奇？
10 月 24 日（周五）下午，Ansys 總部院士朱永誼博士首次線下開講，帶來四大“黑科技”：
1
混合多點約束
“一個接觸對”自動識別固體-殼任意組合，依局部幾何秒選最優(yōu)約束，無需手動修正偏移或?qū)R法向，前處理更省力，結果更精準。
2
并行-接觸對自動分割
大接觸對智能拆分子域，核心數(shù)越高并行效率越穩(wěn)，拆分前后結果一致，全程無需手動干預。
3
統(tǒng)一非光滑接觸檢測
節(jié)點、高斯、Mortar 三法合一，求解器實時切換，輕松應對棱邊、角點等極端接觸，復雜裝配收斂更穩(wěn)健。
4
自適應穩(wěn)定求解
隱式?瞬態(tài)?半隱式自動接力，局部屈曲、材料軟化、接觸躍遷全程“一鍵求解”，原先難收斂的模型也能順利收斂。
關鍵詞：混合多點約束方法、接觸檢測、高性能計算、自適應求解器方案
時間：2025年10月24日（周五），14:00-16:30
地點：上海
費用：免費（報名需審核，請正確填寫完整的單位名稱及郵箱等基本信息，以便成功報名）
嘉賓介紹：
朱永誼 博士 | Fellow, Ansys Inc (Part of Synopsys)
朱永誼博士是Ansys的院士，擁有超過40年的計算力學與有限元研發(fā)經(jīng)驗。
展開 基于ANSYS APDL 某梁預應力下的靜力分析（link10與固體通過cp耦合自由度） ￥30
基于ANSYS apdl參數(shù)化建模
三維模型
線框模型
自重及預應變下的y方向變形云圖
編輯
跳轉(zhuǎn)
有限元分析ANSYS理論與應用下載
ANSYS 中的模型創(chuàng)建
創(chuàng)建ANSYS模型通常有4種途徑：
（1）創(chuàng)建實體模型，然后劃分有限元網(wǎng)絡。
（2)在其它Pro/E軟件中創(chuàng)建實體模型，然后通數(shù)據(jù)接口導入ANSYS軟件中，經(jīng)過修正后劃分有限元網(wǎng)絡。
（3）直接創(chuàng)建幾何實體模型的單元和節(jié)點。
（4)在Pro/E軟件中創(chuàng)建有限元模型，將單元和節(jié)點的數(shù)據(jù)直接導入ANSYS軟件。
ANSYS中的網(wǎng)絡劃分
ANSYS程序提供了使用便捷、高質(zhì)量的對Pro/E模型進行網(wǎng)格劃分的功能。包括四種網(wǎng)格劃分方法：延伸劃分、映像劃分、自由劃分和自適應劃分。
延伸網(wǎng)格劃分可將一個二維網(wǎng)格延伸成一個三維網(wǎng)格。映像網(wǎng)格劃分允許用戶將幾何模型分解成簡單的幾部分，然后選擇合適的單元屬性和網(wǎng)格控制，生成映像網(wǎng)格。ANSYS程序的自由網(wǎng)格劃分器功能是十分強大的，可對復雜模型直接劃分，避免了用戶對各個部分分別劃分然后進行組裝時各部分網(wǎng)格不匹配帶來的麻煩。自適應網(wǎng)格劃分是在生成了具有邊界條件的實體模型以后，用戶指示程序自動地生成有限元網(wǎng)格，分析、估計網(wǎng)格的離散誤差，然后重新定義網(wǎng)格大小，再次分析計算、估計網(wǎng)格的離散誤差，直至誤差低于用戶定義的值或達到用戶定義的求解次數(shù)。立板的靜力學分析過程
1.選擇分析模塊
由于ANSYS能模擬的物理現(xiàn)象有多種，所以主功能窗口的命令相當多，我們可以利用Main Menu中的Preferences功能將部分命令隱藏起來。
展開 針對不同的求解確定網(wǎng)倍離散方案和密度
ansys提供了自由網(wǎng)格、映射網(wǎng)格、智能尺寸網(wǎng)格、把掠網(wǎng)格、自適應網(wǎng)倍等閑格
劃分器，允許控制關鍵點、線、面和體上的單元尺寸或單元數(shù)目。對于線上的單元還可以
控制單元密度的分布梯度(始末梯度或中點到兩瑞的梯度)。對于面和體可以定義從邊界到
內(nèi)部的單元密度擴展系數(shù)，自動劃分用丁計算邊界效應明顯的網(wǎng)格(流體邊界效應)。當網(wǎng)
格劃分之后，如果有必要允許在指定位置(點、線、面、體、節(jié)點或單元)或范圍內(nèi)進行網(wǎng)
格細化加密處理，用于準確捕捉應力集中等現(xiàn)象的局部結果。所有這些技術綜合運用，極大
地方便不同熟悉程度用戶刁i向?qū)哟蔚男枰?，為準確完成不問分析目的提供離散精度保障。
展開 模態(tài)分析方法與步驟
其原理是在原結構中選取某些重要的節(jié)點為自由度，稱為主自由度(master degree of freedom)，再用該主自由度來定義結構的質(zhì)量矩陣及剛度矩陣并求出其頻率及振動模態(tài)，進而將其結果擴展至全部結構。在解題過程中該方法速度較快，但其答案較不準確。
主自由度的選擇依照所探討的模態(tài)、結構負載的情況而定：
a. 主自由度的個數(shù)至少為所求頻率個數(shù)的兩倍。
b. 選擇主自由度的方向為結構最可能振動的方向。
c. 主自由度節(jié)點位于較大質(zhì)量或轉(zhuǎn)動慣量處及剛性較低位置。
d. 如果彎曲模態(tài)為主要探討模態(tài)，則可省略旋轉(zhuǎn)自由度。
e. 主自由度的節(jié)點位于施力處或非零位移處。
f. 位移限制為零的位置不能選為主自由度節(jié)點，因為這種節(jié)點具有高剛性的特性。 可以用M命令來定義主自由度。此外，也可由ANSYS自動選擇自由度。
2 子空間迭代法(subspace)：
通常用于大型結構中，僅探討前幾個振動頻率，所得到結果較準確，不需要定義主自由度，但需要較多的硬盤空間及CPU時間。求取的振動模態(tài)數(shù)應該小于模型全部自由度的一半。
3不對稱法(unsymmetrical)：
該方法用于質(zhì)量矩陣或剛度矩陣為非對稱時，例如轉(zhuǎn)子系統(tǒng)。其特征值(eigenvalue)為復數(shù)，實數(shù)部分為自然頻率；虛數(shù)部分為系統(tǒng)的穩(wěn)定度，正值表示不穩(wěn)定，負值表示穩(wěn)定。
4阻尼法(damped)：
該方法用于結構系統(tǒng)具有阻尼現(xiàn)象時，其特征值為復數(shù)，虛數(shù)部分為自然頻率；實數(shù)部分為系統(tǒng)的穩(wěn)定度，正值表示不穩(wěn)定，負值表示穩(wěn)定。
5分塊蘭索斯法(block lanczos)：
該方法用于大型結構對稱的質(zhì)量及剛度矩陣，和次空間方法相似，但收斂性更快。
6快速動力法(power dynamics method)：
該方法用于非常大的結構（自由度大于100,000）且僅需最小幾個模態(tài)。該方法質(zhì)量矩陣采用集中質(zhì)量法。
展開 ansys 技術講座 (入門篇)
前處理模塊PREP7
雙擊實用菜單中的“Preprocessor”，進入ANSYS的前處理模塊。這個模塊主要有兩部分內(nèi)容：實體建模和網(wǎng)格劃分。
●實體建模
ANSYS程序提供了兩種實體建模方法：自頂向下與自底向上。自頂向下進行實體建模時，用戶定義一個模型的最高級圖元，如球、棱柱，稱為基元，程序則自動定義相關的面、線及關鍵點。用戶利用這些高級圖元直接構造幾何模型，如二維的圓和矩形以及三維的塊、球、錐和柱。無論使用自頂向下還是自底向上方法建模，用戶均能使用布爾運算來組合數(shù)據(jù)集，從而“雕塑出”一個實體模型。ANSYS程序提供了完整的布爾運算，諸如相加、相減、相交、分割、粘結和重疊。在創(chuàng)建復雜實體模型時，對線、面、體、基元的布爾操作能減少相當可觀的建模工作量。ANSYS程序還提供了拖拉、延伸、旋轉(zhuǎn)、移動、延伸和拷貝實體模型圖元的功能。附加的功能還包括圓弧構造、切線構造、通過拖拉與旋轉(zhuǎn)生成面和體、線與面的自動相交運算、自動倒角生成、用于網(wǎng)格劃分的硬點的建立、移動、拷貝和刪除。自底向上進行實體建模時，用戶從最低級的圖元向上構造模型，即：用戶首先定義關鍵點，然后依次是相關的線、面、體。
●網(wǎng)格劃分
ANSYS程序提供了使用便捷、高質(zhì)量的對CAD模型進行網(wǎng)格劃分的功能。包括四種網(wǎng)格劃分方法：延伸劃分、映像劃分、自由劃分和自適應劃分。延伸網(wǎng)格劃分可將一個二維網(wǎng)格延伸成一個三維網(wǎng)格。映像網(wǎng)格劃分允許用戶將幾何模型分解成簡單的幾部分，然后選擇合適的單元屬性和網(wǎng)格控制，生成映像網(wǎng)格。ANSYS程序的自由網(wǎng)格劃分器功能是十分強大的，可對復雜模型直接劃分，避免了用戶對各個部分分別劃分然后進行組裝時各部分網(wǎng)格不匹配帶來的麻煩。
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