利用ansys 19 academic（AIM）（官网免费下载供学习使用）完成有限元分析简单作业教程
软件: ansys
利用ANSYS 19 Academic（AIM）实现有限元分析的基本原理及案例指导
引言
ANSYS 19 Academic（AIM），作为一款广受工程及科研工作者青睐的有限元分析软件，提供了全面而灵活的工具，支持从几何建模、边界条件施加，到结果评估的全流程有限元分析。本教程旨在指导如何使用ANSYS AIM完成一个具体的有限元分析任务，即对一个薄板在三维空间内受均布压力作用的有限元模型的构建、分析与结果比较。通过一系列的操作步骤，旨在深入理解有限元分析的基本原理，掌握ANSYS AIM软件中的具体功能应用。
任务背景
所使用案例的任务描述为：研究图示薄板的结构性能。薄板的左边固定，右边受均布压力 P=100kN/m 的作用，板厚度为0.3cm。分析不同单元类型（三节点常应变单元、四节点矩形单元、八节点等参单元）及其数量下（2个和200个单元；1个和50个单元；1个和20个单元）的有限元模型。
上机操作步骤
1. 软件初始化与设置
直接打开ANSYS AIM中的Workbench，首先在左侧的分析系统栏内选择“Static Structural”，启动静力分析工具。
2. 物理模型参数设置
进入Workbench的“Engineering Data”，进行物理模型的基本信息输入。这个环节主要用于设定材料的物理特性，如密度、弹性模量、泊松比等参数，对于薄板而言，这些参数多与实际材料属性相关联。
3. 几何构建与实体分析
利用Workbench内部的工具体系（Design）功能，通过SpaceClaim构建几何模型。对于二维薄板结构，虽然实际上在构建上被视为“实体”，但后续分析仍然以此二维模型的“实体”属性开展有限元分析。
4. 模型参数与网格划分
通过点击“model”进入Ansys Mechanical环境。首先在“Geometry detail”中设置必要的几何参数，如尺寸、形状等。然后，进入网格划分环节。选择合适的网格化策略至关重要，可通过MeshFace Meshing功能调整网格形状（四边形或三角形）以及通过Mesh detail控制元素阶次，实现对多节点单元（三节点、四节点、八节点等）的模拟。网格数量决定模型的精细化程度与计算效率间的权衡。
5. 约束与载荷施加
根据问题描述，在“Static Structural”工具栏下添加约束及载荷。对于固定边，施加固定约束；对于均布压力作用的边，应用相应的线载荷（设为P=100kN/m）。
6. 解答项设置与求解
在solution中添加应变及应力解答的环节，确保分析结果的全面可读性。点击“Solve”执行求解操作，生成分析结果，为后续结果的细致分析及验证奠定基础。
结果分析与比较
通过调整不同单元数量及类型，分析其对计算结果的收敛性及精度的影响。对于所有的计算模型，对比三节点常应变单元、四节点矩形单元与八节点等参单元下的分析结果，评价在不同单元数量与类型的配置下，模型的计算稳定性与准确性。这一过程不仅要求细致的数值比较，还需结合工程实践经验，对照实际情况，评估不同模型的优劣，并据此理解有限元分析在结构设计中的应用价值。
引言
ANSYS 19 Academic（AIM），作为一款广受工程及科研工作者青睐的有限元分析软件，提供了全面而灵活的工具，支持从几何建模、边界条件施加，到结果评估的全流程有限元分析。本教程旨在指导如何使用ANSYS AIM完成一个具体的有限元分析任务，即对一个薄板在三维空间内受均布压力作用的有限元模型的构建、分析与结果比较。通过一系列的操作步骤，旨在深入理解有限元分析的基本原理，掌握ANSYS AIM软件中的具体功能应用。
任务背景
所使用案例的任务描述为：研究图示薄板的结构性能。薄板的左边固定，右边受均布压力 P=100kN/m 的作用，板厚度为0.3cm。分析不同单元类型（三节点常应变单元、四节点矩形单元、八节点等参单元）及其数量下（2个和200个单元；1个和50个单元；1个和20个单元）的有限元模型。
上机操作步骤
1. 软件初始化与设置
直接打开ANSYS AIM中的Workbench，首先在左侧的分析系统栏内选择“Static Structural”，启动静力分析工具。
2. 物理模型参数设置
进入Workbench的“Engineering Data”，进行物理模型的基本信息输入。这个环节主要用于设定材料的物理特性，如密度、弹性模量、泊松比等参数，对于薄板而言，这些参数多与实际材料属性相关联。
3. 几何构建与实体分析
利用Workbench内部的工具体系（Design）功能，通过SpaceClaim构建几何模型。对于二维薄板结构，虽然实际上在构建上被视为“实体”，但后续分析仍然以此二维模型的“实体”属性开展有限元分析。
4. 模型参数与网格划分
通过点击“model”进入Ansys Mechanical环境。首先在“Geometry detail”中设置必要的几何参数，如尺寸、形状等。然后，进入网格划分环节。选择合适的网格化策略至关重要，可通过MeshFace Meshing功能调整网格形状（四边形或三角形）以及通过Mesh detail控制元素阶次，实现对多节点单元（三节点、四节点、八节点等）的模拟。网格数量决定模型的精细化程度与计算效率间的权衡。
5. 约束与载荷施加
根据问题描述，在“Static Structural”工具栏下添加约束及载荷。对于固定边，施加固定约束；对于均布压力作用的边，应用相应的线载荷（设为P=100kN/m）。
6. 解答项设置与求解
在solution中添加应变及应力解答的环节，确保分析结果的全面可读性。点击“Solve”执行求解操作，生成分析结果，为后续结果的细致分析及验证奠定基础。
结果分析与比较
通过调整不同单元数量及类型，分析其对计算结果的收敛性及精度的影响。对于所有的计算模型，对比三节点常应变单元、四节点矩形单元与八节点等参单元下的分析结果，评价在不同单元数量与类型的配置下，模型的计算稳定性与准确性。这一过程不仅要求细致的数值比较，还需结合工程实践经验，对照实际情况，评估不同模型的优劣，并据此理解有限元分析在结构设计中的应用价值。
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