现代设计方法实验一：零件的有限元分析
哈工大 机电产品现代设计方法实验报告
1 实验目的（1）掌握典型机电产品多学科协同优化设计软件环境组成，包括建模软件、分析软件、协同平台；（2）自主设计产品模型、分析过程、优化目标；(3) 对得到的优化结果进行定性分析，解释结果的合理性，编写上机实验报告。
2 实验内容(1) 轴或负载台的有限元分析(2) 基于Adams的运动学分析与仿真3实验相关情况介绍（包含使用软件或实验设备等情况）网络协同设计环境，如图1所示：包括产品CAD建模、有限元分析FEM、动力学仿真ADAMS和控制仿真MATLAB。
计算机网络硬件环境和相应软件环境。
图形工作站和路由器，安装协同设计仿真软件。
型图1 协同设计仿真平台组成典型机电产品协同设计仿真工作流程如下图2所示。
1）利用CAD建模工具，建立产品模型；2）利用ADAMS建立产品运动学模型；3）根据CAD和ADAMS传过来的结构模型和边界条件分析零件应力场和应变场；4）用ADAMS分析得到的运动参数（位移、速度）。
图2 协同设计仿真平台组成SysML语言是UML语言(Unified Modeling Language，统一建模语言，一种面向对象的标准建模语言，用于软件系统的可视化建模)在系统工程应用领域的延续和扩展，是近年提出的用于系统体系结构设计的多用途建模语言，用于对由软硬件、数据和人综合而成的复杂系统的集成体系结构进行可视化的说明、分析、设计及校验。
在这里我们绘制参数图如下。
在下面的参数图中，我们确定了系统中各部件的相互约束情况。
图４产品初步结构与ＳｙｓＭＬ图4实验结果（含操作过程说明、结果记录及分析和实验总结等，可附页）（一）底座转台关键件有限元分析：1，在CAD中打开零件的三维模型图，导出为IGES格式模型文件（*.igs）,在Ansys中运行file->import->IGSE...导入该模型; 或者按照以下步骤创建零件模型。
运行Preprocessor->Modeling->V olumns->Cylinder->Solide Cylinder，弹出如下对话框，在对话框中输入相应数值，。
目前常见的机械现代设计方法
目前常见的机械现代设计方法
机械现代设计方法是指利用计算机辅助设计软件、仿真分析软件等现代化工具，将传统机械设计方法与现代科技手段相结合，以提高机械产品设计质量和效率。
目前常见的机械现代设计方法包括以下几种：
1. 三维建模设计：利用3D建模软件，将机械产品的三维模型建立起来，可视化地展现设计效果，便于设计师进行直观的审查和修改。
2. 有限元分析：利用有限元分析软件对机械产品进行力学分析，包括应力分析、变形分析、疲劳分析等，以评估产品的工作性能和耐久性。
3. 数值优化设计：利用数值优化算法，对机械产品的形状、材料等参数进行优化，以达到最优的设计效果。
4. 虚拟试验：利用仿真分析软件对机械产品进行虚拟试验，模拟产品在各种工作条件下的工作状态，预测产品的工作性能和故障情况，为产品的试制和改进提供依据。
5. 快速原型技术：利用快速原型技术，通过快速制造出机械产品的实物样品，以验证设计效果和性能，缩短产品开发周期。
以上方法在机械产品设计中得到广泛应用，为设计师提供了更加科学、高效、精准的工具和方法。
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有限元分析实验报告
武汉理工大学学生实验报告书实验课程名称机械中的有限单兀分析开课学院机电工程学院指导老师姓名学生姓名学生专业班级机电研1502班20152016学年第2学期实验一方形截面悬臂梁的弯曲的应力与变形分析钢制方形悬臂梁左端固联在墙壁，另一端悬空。
工作时对梁右端施加垂直向下的30KN的载荷与60kN的载荷，分析两种集中力作用下该悬臂梁的应力与应变，其中梁的尺寸为10mmX10mmX100mm的方形梁。
1.1 方形截面悬臂梁模型建立建模环境：Desig nModeler 15.0。
定义计算类型：选择为结构分析。
定义材料属性：弹性模量为2.1Gpa,泊松比为0.3。
建立悬臂式连接环模型。
（1）绘制方形截面草图：在DesignModeler中定义XY平面为视图平面，并正视改平面，点击sketching下的矩形图标，在视图中绘制10mmX10mm的矩形。
（2）拉伸：沿着Z方向将上一步得到的矩阵拉伸100mm，即可得到梁的三维模型，建模完毕，模型如下图1.1所示。
图1.1方形截面梁模型1.2定义单元类型：选用6面体20节点186号结构单元。
网格划分：通过选定边界和整体结构，在边界单元划分数量不变的情况下，通过分别改变节点数和载荷大小，对同一结构进行分析，划分网格如下图 1.2所示：图1.2网格划分1.21定义边界条件并求解本次实验中，讲梁的左端固定，将载荷施加在右端，施以垂直向下的集中力， 集中力的大小为30kN 观察变形情况，再将力改为 50kN ，观察变形情况，给出 应力应变云图，并分析。
（1） 给左端施加固定约束；（2） 给悬臂梁右端施加垂直向下的集中力；1.22定义边界条件如图1.3所示：目上 Uau Uriah —JAMTH Uli ■叭■呵 KJi” ：Ri Mt S* "krMi "H» 空 T汪！F 曲■ *** ■*hI T T K* tr ■ 0 质■衿■ £ + 4 4 ■男4L 门工"誉■軸"T声 J 「i ▲ ■囱叩F "■ — U-Hi ■jf X H > HF• ■* •_____________________________________________________________________________________________ m|T —44 "i a I i' I L a Laiav.1 Wi __.■,・图1.3定义边界条件1.23应力分布如下图1.4所示: 定义完边界条件之后进行求解。
有限元实验报告
有限元实验报告一、实验目的本实验旨在通过有限元方法对一个复杂的工程问题进行数值模拟和分析，从而验证理论模型的正确性，优化设计方案，提高设计效率。
二、实验原理有限元方法是一种广泛应用于工程领域中的数值分析方法。
它通过将连续的求解域离散化为由有限个单元组成的集合，从而将复杂的偏微分方程转化为一系列线性方程组进行求解。
本实验将采用有限元方法对一个具体的工程问题进行数值模拟和分析。
三、实验步骤1、问题建模：首先对实际问题进行抽象和简化，建立合适的数学模型。
本实验将以一个简化的桥梁结构为例，分析其在承受载荷下的应力分布和变形情况。
2、划分网格：将连续的求解域离散化为由有限个单元组成的集合。
本实验将采用三维四面体单元对桥梁结构进行划分，以获得更精确的数值解。
3、施加载荷：根据实际工况，对模型施加相应的载荷，包括重力、风载、地震等。
本实验将模拟桥梁在车辆载荷作用下的应力分布和变形情况。
4、求解方程：利用有限元方法，将偏微分方程转化为线性方程组进行求解。
本实验将采用商业软件ANSYS进行有限元分析。
5、结果后处理：对求解结果进行可视化处理和分析。
本实验将采用ANSYS的图形界面展示应力分布和变形情况，并进行相应的数据处理和分析。
四、实验结果及分析1、应力分布：通过有限元分析，我们得到了桥梁在不同工况下的应力分布情况。
如图1所示，桥梁的最大应力出现在支撑部位，这与理论模型预测的结果相符。
同时，通过对比不同工况下的应力分布情况，我们可以发现，随着载荷的增加，最大应力值逐渐增大。
2、变形情况：有限元分析还给出了桥梁在不同工况下的变形情况。
如图2所示，桥梁的最大变形发生在桥面中央部位。
与理论模型相比，有限元分析的结果更为精确，因为在实际工程中，结构的应力分布和变形情况往往受到多种因素的影响，如材料属性、边界条件等。
通过对比不同工况下的变形情况，我们可以发现，随着载荷的增加，最大变形量逐渐增大。
3、结果分析：通过有限元分析，我们验证了理论模型的正确性，得到了更精确的应力分布和变形情况。
现代有限元仿真技术实验指导书
现代有限元仿真技术实验指导书电子科技大学机械电子工程学院工程训练中心目录实验一结构梁的有限元分析 (1)实验二薄板圆孔的有限元分析 (6)实验三受内压作用的球体的有限元建模与分析 (15)实验四坝体的有限元建模与应力应变分析 (18)实验五联轴器的有限元分析实验 (21)实验六轴承座的有限元建模与分析 (32)实验七流体分析 (38)实验八瞬态热分析 (43)实验一结构梁的有限元分析一实验目的1. 了解ANSYS在有限元分析中的作用；2. 理解ANSYS的工作机理；3. 掌握ANSYS的建模及分析方法；4. 掌握梁结构的有限元分析方法。
二实验原理1. 有限元建模的基本原则建模时需要考虑两条基本原则：一是保证计算结果的精度，二是控制模型的规模。
在保证精度的前提下，减小模型规模是必要的，它可在有限的条件下使有限元计算更好、更快地完成。
（1）保证精度原则①适当增加单元数量，即划分比较密集的网格。
实际计算时，可以比较两种网格的计算结果，如果相差较大，可以继续增加单元数量。
如果结果变化不大，则可以停止增加。
②在划分网格特别是在应力精度要求很高的区域时尽量划分比较规则的网格形状。
一般情况下，使单元形状为正多边形（等边三角形或正方形）和正多面体。
（2）控制规模原则模型规模是指模型的大小，直观上可用节点数和单元数来衡量。
①可以通过控制节点和单元数量来控制模型规模。
此外，模型规模还受节点和单元编号的影响。
②在估计模型规模时，除了考虑节点的多少外，还应考虑节点的自由度数。
2. 有限元建模的一般步骤不同问题的有限元建模过程和内容不完全相同，在具体实施分析之前，首先弄清分析对象的几何形状、约束特点和载荷规律，以明确结构型式、分析类型、计算结果的大致规律、精度要求、模型规模大小等情况，以确定合理的建模策略和分析方案。
3. 形状处理方法几何模型对分网过程、网格形式和网格数量都有直接影响。
几何建模时，对原有结构进行适当处理是必要的。
2018-有限元分析报告-范文模板 (8页)
MAXIMUM ABSOLUTE VALUES
力图；
并注明最大位移和最大应力；（除支撑点附
近）
二，分析过程
1、简化模型并创建有限元单元模型图1
图2
（1） 由于结构对称性，现取球形容器的一个截面作为研究对象，如上图所示。
（2） 单元类型选择：plane42
（3） 定义材料属性：EX：2.06E11 泊松比PRXY : 0.3
（4） 创建模型:先后生成两个圆环面,分别为液面以上部分和液面以下部分;
1.2分析任务：分析在板上开不同形状的槽时板的变形以及应力应
变的异同，讨论槽的形状对板强度以及应力集中的影
响。
2． 模型建立
2.1利用前处理器的moldling功能建立板的几何模型。
1）用create画出基本几何要素。
2）用moldling模块的布尔运算得出开方槽的板的几何模型。
2.2定义材料性质，实常数， 单元 类型，最后单元划分。
⑹由于工程实际多采用混凝土现浇工艺，所有构件的连接处视为刚接 ⑺由于拱顶与主梁之间的混凝土的厚度较小，可忽略这部分混凝土，让拱顶与主梁直接接触。
⑻由于桥面的重量较其它杆件大得多，故只考虑桥面的重量。 ⑼计算车辆对桥面的荷载时，不考虑车辆的具体尺寸，将其定义为均布荷载加在桥面上。
五 模型受力分析
在桥面上施加规范规定的10.5kN/m2的公路一级荷载，来模拟车辆对桥的压力。
学 生：於军红
学 号：201X2572
指导教师：张大可
报告日期：201X.12.19
重庆大学
机械工程学院 机械设计制造及其自动化系
二零一二年十一月制
有限元分析实验报告(总16页)
有限元分析实验报告(总16页)
一、实验介绍
《有限元分析实验》是一门介绍有限元（Finite Element，FE）分析技术和其应用的
实验课程。
本实验关注有限元分析的模拟原理和方法。
实验的主要内容是用有限元的概念
在ANSYS软件中进行结构力学分析。
主要涉及载荷分析、屈曲、几何非线性及拓扑优化等
内容。
二、实验仪器及软件
1.仪器设备：绘图仪、计算机、网络线缆
2.软件：ANSYS 、AutoCAM
三、设计要求
1.以ANSYS软件进行结构力学分析。
2.针对给定结构，设计并进行一维载荷分析，并对多自由度系统非线性载荷进行考虑，考虑实验/实测材料材料屈曲与应变的变形行为。
3.由于结构的复杂性，需要进行拓扑优化，提高结构的刚度和强度，并最终获得合理
的设计。
四、实验结果
通过软件模拟的过程，获得了结构的建模、载荷变形、板材截面结构的优化和变形分
析等数据。
通过这些数据，结构的刚度和强度得到了大幅增强，可以很好地满足设计要求。
在材料变形分析方面，不论是应变还是屈曲方面，力与变形之间的关系也得到了明确的表示，用于进一步对其进行后续实验处理。
五、结论
通过本次实验，我们能够得出以下几个结论：
1.通过有限元（Finite Element，FE）分析的模拟，我们可以更有效地求解复杂的结
构力学问题，从而提高能源利用效率。
2.有限元分析不仅可以识别结构的局部变形行为，还可以用于优化结构，提高其刚度
和强度。
3.有限元可以用于几何非线性及拓扑优化方面的研究，具有重要的技术意义和应用价值。
家用厨余垃圾处理机关键零部件结构设计及有限元分析
作者简介：王俊霄（1995-），男，硕士研究生，研究方向：精密模具先进制造。
家庭厨余垃圾的处理工艺往往局限于粉碎直排法，此种工艺将粉碎物排放至水中造成水质污染，文中在此基础上进行改进，采用螺旋挤碎压缩将处理物收集起来，达到二次利用的目的。
单螺杆挤出机是当前运用广泛的混合、输送和挤出的装备，适用于食品加工等行业[1-2]。
众多学者针对螺杆挤出机的螺杆机构设计优化等方面进行了深入的研究[3-5]，但是这些研究的应用点往往落在挤塑机或是传统运输装置。
在使用双变螺杆对厨余垃圾的处理方面尚欠缺研究。
基于以上原因，构思研发一种新型厨余垃圾智能绿色处理器来解决我国家庭厨余垃圾的处理现状。
对厨余垃圾处理机的核心零件变径变距螺杆进行结构设计，基于有限元方法对其进行刚度和强度的校核，以保证设计的合理性。
此外，对破碎螺杆进行模态分析，确保螺杆在工作时不会引发振动。
并按照设计参数制成实物进行实验验证，破碎达到预期效果。
1螺旋挤压破碎部件的结构特点1.1新型家用厨余垃圾处理装置如图1所示，家用厨余垃圾处理设备主要由四大部分组成，第一部分是破碎组件，主要由调速电机、进料漏斗、破碎螺杆、LM-55B 联轴器、筒壁、背压板、密封圈以及滤网组成；第二部分是压缩挤出组件，主要由壁筒、变径变距螺杆、过滤筛、密封圈，锥形端盖组成；第三部分加热消毒组件，由红外灯管、紫光消毒灯以及固定支座组成。
第四部分是机架，由方钢焊接而成。
螺旋压缩挤出组件结构示意简图如图2所示，由轴承座、壳壁、锥形端盖、双变螺杆、滤网、传动齿轮、密封圈组成。
旋转轴由右端轴承座固定，形似悬臂梁，而 1.电机；2.破碎组件；3.加热组件；4.压缩挤出组件；5.机架图1新型家用厨余垃圾处理设备王俊霄（湖北工业大学机械工程学院，湖北武汉430068）摘要：在现有厨余垃圾粉碎直排工艺上进行改进，变为将日常餐厨垃圾粉碎、脱水、收集的处理流程，达到避免环境污染和资源二次利用的目的。
基于ANSYS的有限元分析在机械结构上的应用
基于ANSYS的有限元分析在机械结构上的应用引言：机械结构的设计和分析是现代工程领域中非常重要的一环。
为了确保机械结构的安全性、可靠性和性能优化，传统的试错方法已经远远不够高效。
基于ANSYS的有限元分析技术则成为一种强大、可靠的工具，广泛应用于机械结构的设计、分析与优化。
本文将介绍基于ANSYS的有限元分析在机械结构上的应用，并探讨其优点和局限性。
1. 有限元分析的原理和基本步骤有限元分析是一种数值分析方法，将连续体划分为有限个单元，通过建立节点间的力学方程并求解，得出结构在不同载荷下的应力、位移等结果。
基本步骤包括几何建模、网格划分、材料属性定义、边界条件设置和求解结果分析等。
2. 实例：静力学分析以机械零件的静力学分析为例，利用ANSYS进行分析。
首先，进行几何建模，包括绘制零件的实体模型和确定边界条件。
接下来，通过网格划分将实体划分为单元，选择适当的单元类型和单元尺寸以保证计算精度。
然后，为每个单元分配适当的材料属性，包括弹性模量、泊松比等。
在设定边界条件时，要考虑结构的实际工作状况，如约束支撑和作用力的施加。
最后，进行静力学分析并分析结果，得出结构的应力分布和变形情况。
3. 动力学分析与振动模态有限元分析在机械结构的动力学分析中也有广泛应用。
动力学分析主要研究结构在外部激励下的振动响应。
通过ANSYS的有限元分析，可以预测结构的固有频率、模态形状和振动响应等。
这对于设计抗震性能优良的建筑物、减振器的设计等方面有着重要意义。
4. 热力学分析与热应力热力学分析是机械结构设计中的另一个重要领域。
通过ANSYS的有限元分析，可以模拟结构在热荷载作用下的温度分布和热应力。
这对于机械结构的材料选择、冷却系统设计等方面有着重要意义。
5. 优点与局限性基于ANSYS的有限元分析技术具有以下优点：- 高度准确性：有限元分析可以提供全面而准确的结果，能够实现对结构不同部分的局部分析。
- 设计迭代快速：与传统的试错方法相比，有限元分析可以快速进行多个设计迭代，从而实现最优设计。
装配式钢结构塔式起重机基础的设计及有限元分析
(1)选择合适的传感器和测量系统，确保数据采集的准确性和实时性； (2)在塔式起重机的不同部位布置传感器，以便全面监测钢结构的健康状况；
(3)进行多种工况下的实验测试，包括空载、负载、不同速度等，以模拟实际 工作条件；
(4)对采集到的数据进行处理和分析，包括滤波、归一化、特征提取等操作， 以提取出能够反映结构健康状况的特征指标；
正文：
一、引言塔式起重机广泛应用于建筑工程中，其钢结构在反复载荷作用下容易 产生疲劳裂纹，严重影响设备的安全性能和使用寿命。因此，研究塔式起重机 钢结构的疲劳寿命对于提高设备的安全性和可靠性具有重要意义。
二、研究对象和方法本次演示以某型号塔式起重机为研究对象，采用有限元法 对其钢结构进行建模和分析。通过建立详细的有限元模型，模拟不同工况下的 应力场和应变场，进而评估钢结构的疲劳性能。
五、疲劳寿命分析根据计算结果，对塔式起重机钢结构的疲劳寿命进行分析。 结合应力场和应变场的数据，评估各部分结构的疲劳性能，找出潜在的疲劳裂 纹区域。
六、结论通过对塔式起重机钢结构进行有限元分析和疲劳寿命评估，发现钢结 构在某些部位存在较高的应力集中现象，容易产生疲劳裂纹。针对这些问题， 提出改进措施和建议，为提高塔式起重机的安全性能和使用寿命提供理论支持。
实验结果表明，塔式起重机钢结构的可靠性受到多种因素的影响。在施工过程 中的复杂工况下，塔式起重机钢结构的可靠性会发生显著变化。此外，我们还 发现疲劳寿命与影响因素之间存在明显的定量关系。基于这些发现，我们提出 以下建议：
1、在设计和制造过程中，应对塔式起重机钢结构进行详细的有限元分析和寿 命预测，以优化其结构和性能；
结论
装配式钢结构塔式起重机基础的设计及有限元分析是确保塔机安全、稳定运行 的关键环节。本次演示详细介绍了塔机基础的设计过程和有限元分析过程，包 括基础类型选择、基础位置设计、基础结构形式选择以及有限元分析方法、载 荷与约束、模态分析和应力分析等内容。通过总结设计过程和有限元分析结果， 强调了基础设计和有限元分析的重要性，并提出了改进建议。
有限元分析实验报告
有限元分析实验报告引言有限元分析是一种工程设计和分析的常用方法。
它通过将结构或物体分割为有限数量的单元，利用数值方法计算每个单元的行为，最终得出整体结构的行为。
本实验使用有限元分析方法来研究一个特定的结构或物体。
实验目的本实验的目的是使用有限元分析方法研究一个给定的结构或物体。
通过实验，我们将探索结构的强度、刚度和变形等性能，评估其设计的合理性，并提出改进的建议。
实验步骤实验的步骤如下：1.准备工作：收集和整理所需的材料和数据，包括结构的几何形状、材料特性和加载条件等。
确保所收集的数据准确无误。
2.建立有限元模型：将结构的几何形状转化为有限元模型。
根据结构的复杂程度和要求，选择合适的单元类型和网格密度。
使用有限元软件，如ANSYS、ABAQUS等，建立有限元模型。
3.定义边界条件：根据实际应用场景，定义结构的边界条件。
这些条件包括约束边界条件和加载边界条件。
约束边界条件用于限制结构的自由度，加载边界条件用于施加外部载荷。
4.分析结构的行为：使用有限元软件进行结构的强度、刚度和变形等分析。
根据加载和边界条件，计算结构在不同工况下的应力、位移和应变等结果。
5.结果分析和讨论：评估结构的性能，比较不同工况下的结果，分析结构的弱点和改进的空间。
提出改进的建议，并讨论其可能的影响和成本。
6.撰写实验报告：根据实验结果和讨论，撰写实验报告。
报告应包括实验目的、方法、结果和讨论等部分。
确保报告的结构清晰，表达准确。
结果与讨论根据实验的结果和讨论，我们得出以下结论：1.结构的强度：分析结果显示，结构在给定的加载条件下具有足够的强度，能够承受预期的载荷。
然而，在某些关键部位，应力集中现象可能会导致局部的应力超过材料的极限强度。
2.结构的刚度：结构的刚度是指结构在受力下的变形情况。
分析结果显示，结构在加载后会发生一定的变形，但变形量较小，不会对结构的正常功能产生明显的影响。
3.结构的优化：根据分析结果和讨论，我们提出了改进结构的建议。
有限元分析实验报告
有限元分析实验报告有限元分析实验报告一、实验基本要求根据实验指导书的要求能够独立的使用ANSYS 软件操作并在计算机上运行，学会判断结果及结构的分析，学会建立机械优化设计的数学模型，合理选用优化方法，独立的解决机械优化设计的实际问题。
二、实验目的1. 加深对机械优化设计方法的理解2. 掌握几种常用的最优化设计方法3. 能够熟练使用ANSYS 软件操作，培养学生解决案例的能力4. 培养学生灵活运用优化设计方法解决机械工程中的具体实例三、实验软件及设备计算机一台、一种应用软件如ANSYS四、实验内容实验报告例题实训1——衍架的结构静力分析图2-2所示为由9个杆件组成的衍架结构，两端分别在1，4点用铰链支承，3点受到一个方向向下的力F y , 衍架的尺寸已在图中标出，单位： m。
试计算各杆件的受力。
其他已知参数如下: 弹性模量（也称扬式模量）E=206GPa；泊松比μ=0.3；作用力F y =-1000N；杆件的2横截面积A=0.125m.一、 ANSYS8.0的启动与设置图2-2 衍架结构简图1．启动。
点击：开始>所有程序> ANSYS8.0> ANSYS ，即可进入ANSYS 图形用户主界面。
图2-4 Preference 参数设置对话框2．功能设置。
电击主菜单中的“Preference ”菜单，弹出“参数设置”对话框，选中“Structural ”复选框，点击“OK ”按钮，关闭对话框，如图2-4所示。
本步骤的目的是为了仅使用该软件的结构分析功能，以简化主菜单中各级子菜单的结构。
3．系统单位设置。
由于ANSYS 软件系统默认的单位为英制，因此，在分析之前，应将其设置成国际公制单位。
在命令输入栏中键入“/UNITS，SI ”，然后回车即可。
（注：SI 表示国际公制单位）二单元类型，几何特性及材料特性定义1．定义单元类型。
2．定义几何特性。
3．定义材料特性。
三衍架分析模型的建立1．生成节点。
结构有限元分析实验报告
结构有限元分析实验报告姓名学号：指导教师：实验时间：实验一平面问题应力集中分析一、实验目的和要求掌握平面问题的有限元分析方法和对称性问题建模的方法。
通过简单力学分析，可以知道本实验问题属于平面应力问题，基于结构和载荷的对称性，可以只取模型的1/4进行分析。
用8节点四边形单元分析X=0截面σx的分布规律和最大值，计算圆孔边的应力集中系数，并与理论解对比。
二、实验过程概述：1、启动ABAQUS/CAE2、创建部件3、创建材料和截面属性4、定义装配件5、设置分析步6、定义边界条件和载荷7、划分网格8、提交分析作业9、后处理10、退出ABAQUS/CAE三．实验结果（1）σx应力云图（2）左边界直线与圆弧边交点的σx值为;2.96714MPa（3）左右对称面上的σx曲线：四、实验内容分析：(1)描述模型全局σx应力分布规律模型全局σx应力分布：σx应力集中分布于中心圆孔与x、y轴相交的地方，且与 x轴相交处应力为负，与y轴相交处应力为正；沿圆周向周围，σx迅速减小；沿y方向的σx应力大于沿x方向的σx应力。
（2）根据记录的左边界孔边应力，计算应力集中系数，分析误差来源应力集中系数为2.96714,小于理论值3.0，存在误差误差来源：有限元分析方法是将结构离散化，网格划分得越稀疏，计算出的结果就越偏离理论值。
五、实验小结与体会：在实验过程中，仔细阅读上机实验报告，依据实验报告逐步完成实验，在实验的过程中，深刻体会有限元的应用原理。
在自学的基础上，通过询问学长.同学等途径，最终成功完成实验。
实验二平面问题有限元解的收敛性一、实验目的和要求（1）在ABAQUS软件中用有限元法探索整个梁上σx和σy的分布规律。
（2）计算梁底边中点正应力σx的最大值；对单元网格逐步加密，把σx的计算值与理论解对比，考察有限元解的收敛性。
（3）针对上述力学模型，对比三节点三角形平面单元和8节点四边形平面单元的求解精度。
二、实验过程概述：（1）创建部件（2）创建材料和截面属性（3）定义装配件（4）设置分析步（5）定义边界条件和载荷（6）划分网格（7）提交分析作业（8）后处理（9）细化网格验证收敛性（10）高阶单元分析与收敛三、实验结果：（一）单元类型：CPS3，单元尺寸：50（1）模型σx应力云图（2）模型σy应力云图（4）底线上各点x方向的应力曲线(1)模型σx应力云图:(2)模型σy应力云图；(3)底边中点σx最大值：17.0888 MPa （4）底线上各点x方向的应力曲线（三）单元类型：CPS3，单元尺寸：10 (1)模型σx应力云图:(2)模型σy应力云图:(3) 底边中点σx最大值：18.1592 MPa(4) 底线上各点x方向的应力曲线:四）单元类型：CPS8，单元尺寸：100 (1)模型σx应力云图(2)模型σy应力云图:(3) 底边中点σx最大值：19.0951 MPa(4) 底线上各点x方向的应力曲线:（五）单元类型：CPS8，单元尺寸：50 (1)模型σx应力云图:(2)模型σy应力云图:(3) 底边中点σx最大值：18.9939 MPa(4)底线上各点x方向的应力曲线:(六)单元类型：CPS8，单元尺寸：20(1)模型σx应力云图:(2)模型σy应力云图:(3)底边中点σx最大值：18.9577 MPa(4)底线上各点x方向的应力曲线:四、实验内容分析：(a)应力分布情况和规律：底边σx为正，顶边为负，沿y轴正向σx逐渐增大；σy集中分布于两端铰接处，且σy与y同号；σx、σy均对称于y轴分布。
Proe有限元分析材料选取与实际应用
Proe有限元分析材料选取与实际应用实验背景：机械零件常会遇到受力变形，变形量过大会导致机构失效，零件设计过程中需要考虑受力情况。
传统受力强度校核公式繁多、计算复杂，花费时间长、容易出错，且对于创新性设计往往缺乏参考经验公式。
借助于软件对零件定义有限元参数，可以很快地近似模拟实际受力变形情况。
软件Proe的Mechanica模块是众多分析软件中较简单易用的一款，但其自带材料库匮乏、且材料名称为美式叫法，非常不利于国内设计，故设计本系列实验将生产现场与电脑模拟结果作对比，为更准更快地应用软件工具进行设计提供参考依据。
实验目的：探究proe有限元分析模块材料库中材料的选取与车间实际情况的差别。
实验材料：型材40X22扁键、10X10方键、10X50扁铁、10X40扁铁、18X30 扁键、30X30方键。
实验工具：千分表及表座、1kg配重、0.45kg配重、2.4kg配重、打表支架实验1实验步骤：1、取40X22扁键420mm，将其右端压在划线平台上，平台外悬出400mm。
2、在距扁键左端20mm处下表面打千分表，表盘对零。
3、将1kg配重轻压在距扁键左端20mm上表面，反复拿起放下配重观察表针是否归零且数值稳定，记下稳定读数。
4、将2.4kg配重轻压在距扁键左端20mm上表面，反复拿起放下配重观察表针是否归零且数值稳定，记下稳定读数。
（如图1-1）5、在软件proe中创建实验零件，模拟现场实验主要参数，分别定义材料为steel、femall、fenodr、fe60、fe40、fe30、fe20。
（如图1-2）运行分析得到扁键在选取不同材料后的最大变形量。
（如图1-3）6、汇总所得数据。
（如图表1）图1-1图1-2图1-3图表1误差因素：实验温度、大地震动、读表偏差。
数据分析：图表1中空心白点代表现场试验，实心点代表电脑模拟。
表中材料从steel到fe20硬度依次增大，压力无论是2.4kg还是1kg变形走势均呈上升趋势，其中最接近现场40X22方键的材料为steel，硬度比之大4.6%~40%。
有限元分析过程范文
有限元分析过程范文1. 建立几何模型：首先需要根据实际结构的几何形状和尺寸，在计算机上进行建模。
常用的建模软件有AutoCAD、SolidWorks等。
在建模过程中，需要考虑结构的几何复杂性，将结构划分为多个小单元。
2.网格划分：建立几何模型后，需要将结构划分为有限个小单元，即进行网格划分。
常见的划分方法有三角形划分、四边形划分、四面体划分等。
划分的小单元越多，越能精确地反映结构的实际情况，但计算量也会增大。
3.建立有限元模型：在网格划分完成后，需要建立有限元模型。
有限元模型是通过数学方程来描述结构的行为，以便进行数值计算。
一般来说，有限元模型包括节点、单元和边界条件。
节点是划分后的小单元的连接点，单元是连接节点的小单元，边界条件是结构上固定或受力的位置。
4.建立位移和力的关系：在建立有限元模型后，需要建立位移和力之间的关系，即刚度矩阵。
刚度矩阵描述了结构在受力作用下的刚度特性。
刚度矩阵的建立需要根据结构的材料性质、几何形状和边界条件等参数来计算。
5.施加边界条件：在建立刚度矩阵后，需要施加边界条件。
边界条件是指结构上一些固定或受力的位置。
根据实际情况，可以将一些节点固定或施加外力。
6. 求解有限元方程：当建立模型、边界条件和刚度矩阵后，就可以通过求解有限元方程来得到结构的应力和位移等结果。
有限元方程是一个大型线性代数方程组，可以使用一些数值方法进行求解，如高斯消元法、Jacobi迭代法、Gauss-Seidel法等。
7.分析结果和后处理：求解有限元方程后，得到结构的应力、位移等结果。
需要对分析结果进行验证和后处理。
验证分析结果需要与实际情况进行对比，以确定分析结果的准确性。
后处理的目的是对分析结果进行分析和可视化，以便进一步了解结构的行为。
有限元分析可以应用于各种不同类型的结构，如建筑物、桥梁、飞机等。
通过有限元分析，可以更好地了解结构的性能和优化设计。
然而，有限元分析也有其局限性，如精确刻画结构的几何形状、边界条件和材料性质需要更高的精度和计算量，因此需要权衡模型的准确性和计算效率。
有限元实验报告
有限元实验报告有限元实验报告引言：有限元方法是一种数值分析方法，广泛应用于工程领域中的结构力学、流体力学、电磁场等领域。
本实验旨在通过有限元分析软件进行一系列模拟实验，以深入了解有限元方法的原理和应用。
实验一：静力分析静力分析是有限元分析中最基本的一种分析方法。
通过对静力平衡方程的求解，可以得到结构的应力分布和变形情况。
本实验以一个简单的悬臂梁为例，通过有限元软件建立模型，并施加外力，观察梁的变形和应力分布。
实验结果表明，悬臂梁的最大应力出现在悬臂端，而中间部分的应力较小。
此实验验证了有限元分析的准确性和可靠性。
实验二：动力分析动力分析是有限元分析中的另一种重要方法。
它可以用于研究结构在动态荷载下的响应情况，如振动、冲击等。
本实验以一个简单的弹簧质量系统为例，通过有限元软件建立模型，并施加动态荷载，观察系统的振动情况。
实验结果表明，系统的振动频率与质量和弹簧刚度有关，而与外力的大小无关。
此实验验证了有限元分析在动力学问题中的应用价值。
实验三：热力分析热力分析是有限元分析中的另一个重要分析方法。
它可以用于研究结构在热荷载下的温度分布和热应力情况。
本实验以一个简单的热传导问题为例，通过有限元软件建立模型，并施加热荷载，观察结构的温度分布和热应力情况。
实验结果表明，结构的温度分布与热源的位置和强度有关，而热应力与材料的热膨胀系数和热传导系数有关。
此实验验证了有限元分析在热力学问题中的应用能力。
实验四：优化设计优化设计是有限元分析的一个重要应用领域。
通过对结构的几何形状、材料参数等进行优化，可以使结构在给定的约束条件下具有最佳的性能。
本实验以一个简单的梁结构为例，通过有限元软件进行形状优化，以使梁的最大应力最小化。
实验结果表明，通过优化设计可以显著降低结构的应力，提高结构的安全性和可靠性。
此实验展示了有限元分析在工程设计中的重要作用。
结论：通过一系列有限元实验，我们深入了解了有限元方法的原理和应用。
静力分析、动力分析、热力分析和优化设计是有限元分析的主要应用领域，它们在工程设计和分析中发挥着重要的作用。
圆盘类零件的有限元分析
圆盘类零件的有限元分析摘要：本文利用大型通用有限元软件Abaqus 对一空心圆盘进行了旋转模拟，模态分析和瞬时模态动态分析，提取了其固有频率及振型，讨论其在受动态载荷下的应力、位移随时间的变化情况。
为进一步研究圆盘类零件的力学性能及提高其稳定性奠定了基础。
关键词：有限元分析；Abaqus 软件；模态分析；动态分析Finite element analysis of disk partsAbstract: Rotation simulation, modal analysis and dynamic analysis on instantaneous modal of annular disk are analyzed based on Abaqus. Its inherent frequency and mode of vibration are determined, and the stress and displacement that varied with time are discussed.This research will lay the foundation for further research of the mechanical property of the disk part and increase its stability.Keyword: FEA; Abaqus software; modal analysis; dynamic analysis0 前言回转圆盘类结构在航空、航天及现代机械工业中有着广泛的应用。
例如圆锯片、锯片式铣刀、砂轮片等，这些零件在材料的切削中起着非常重要的作用。
随着原材料资源的匮乏，对圆盘零件刀具在切削加工中材料的损失提出了较高要求。
在计算机领域，随着现代化工业的不断发展，人们对计算机的依赖程度日益加深，不断地对计算机的运行速度、存储量、稳定性和噪声等方面提出更高的要求，而这些方面都与计算机的回转硬盘有关。
基于有限元分析的机械零件强度计算
基于有限元分析的机械零件强度计算当今工程设计中，机械零件的强度计算一直是一个重要的课题。
传统的试验方法需要大量的时间和资源，而且不方便进行参数化和设计优化。
因此，基于有限元分析的机械零件强度计算逐渐成为一种常用的方法。
有限元分析（Finite Element Analysis，FEA）是利用数学模型将复杂的连续体划分为有限数量的离散元素，通过数值计算来近似求解实际工程问题的方法。
对于机械零件强度计算而言，FEA可以模拟并分析零件受力情况，进而预测零件的强度和破坏形式。
首先，进行有限元分析前需要建立零件的几何模型。
通常采用CAD软件来构建三维模型，然后将模型导入有限元分析软件中。
在建模过程中，需要考虑零件的真实形状和材料特性，确保模型的准确性和可靠性。
在建立几何模型后，需要进行网格划分。
有限元分析要求将连续体离散化为有限数量的元素，每个元素由有限数量的节点组成。
网格划分的精度直接影响到计算结果的准确性，一般来说，网格越密集，计算结果越准确，但计算时间也会增加。
因此，在实际操作中需要进行合理的网格划分，以达到计算精度和效率的平衡。
在进行有限元分析时，需要给定零件的边界条件和约束。
边界条件是指加载零件的力或压力，约束是指零件上的支撑点或固定点。
这些边界条件和约束必须符合实际工况，以保证分析结果的可靠性。
同时，还需要给定材料的本构关系，即力与应变之间的关系，这通常通过材料的应力-应变曲线来描述。
有限元分析过程中，采用数值方法对划分后的离散方程进行求解，得到零件在各个节点的位移和应力分布。
通过对位移和应力分布的分析，可以判断零件的强度和破坏形式。
如通过等值应力和等值塑性应变分布来判断零件是否超过材料的屈服强度或破坏强度。
此外，还可以对零件进行静态和动态破坏分析，以评估其在不同工况下的可靠性。
基于有限元分析的机械零件强度计算能够减少试验成本和时间，并且可以进行快速参数化和设计优化。
通过对不同材料和几何模型的对比分析，可以选择最优的设计方案，提高零件的强度和可靠性。
叉车关键结构件有限元分析及试验研究
叉车关键结构件有限元分析及试验研究发布时间：2022-09-08T05:42:45.583Z 来源：《福光技术》2022年18期作者：盛炳坤[导读] 近年来，高效率、低成本、高安全性的叉车已经成为叉车制造企业和叉车使用者共同的追求。
由于过去多采用类比或经验方法设计，设计存在很大的盲目性，导致叉车结构常存在一些不尽合理之处。
为此，本文以结构优化为目的，对某型号叉车关键结构件进行了有限元分析和试验研究，为叉车结构改进提供了参考。
盛炳坤杭叉集团股份有限公司浙江杭州 310000摘要：近年来，高效率、低成本、高安全性的叉车已经成为叉车制造企业和叉车使用者共同的追求。
由于过去多采用类比或经验方法设计，设计存在很大的盲目性，导致叉车结构常存在一些不尽合理之处。
为此，本文以结构优化为目的，对某型号叉车关键结构件进行了有限元分析和试验研究，为叉车结构改进提供了参考。
关键词：叉车；车架；有限元；试验；ANSYS高效率、低成本、高安全性是叉车设计的首要任务，结构优化是实现低成本的主要方法。
叉车一般只在工厂内部或特定场地内作业。
车架是叉车的核心结构总成，其性能对叉车整体的影响很大。
车架要承担的载荷不仅仅是安装在其上的部件以及运载的货物所带来的，还有行驶过程中路面的凹凸不平造成的随机激励。
门架是叉车的工作装置，是叉车特有的部件，是叉车取物装置的主要承重结构，可实现对货物的叉取、升降、码垛等作业。
叉车门架包括内门架和外门架，内、外门架是工作装置的骨架。
内门架通过升降液压缸沿外门架伸缩移动。
门架系统需要有足够的刚度，否则承载后将产生过大的弹性变形，导致载荷重物也将随之有过大的前移，影响叉车安全工作。
此外，若门架刚度不足，在工作中会出现颤动，从而使司机紧张。
门架主要承受弯曲载荷，若强度不够，整车的工作性能都将受到影响。
以往车架和门架都是采用类比或经验设计方法，一般是根据组合梁理论来实现的。
此种方法简单易行，但对车架和门架的结构做的简化过多，不能精确地计算出各零部件的结构尺寸。
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现代设计方法实验一：零件的有限元分析
一、实验目的
1）熟悉有限元分析方法的基本步骤
2）掌握有限元软件ANSYS的基本操作
二、实验原理
见教材第五章
三、实验仪器设备
1）安装windows 2000以上版本的微机
2）ANSYS 6.0以上版本
四、实验内容与步骤
1）熟悉ANSYS的界面和分析步骤
掌握ANSYS窗口和菜单结构，掌握ANSYS数据库文件的存储、恢复操作
2）掌握ANSYS前处理方法。
包括三维建模、单元设置、网格划分和约束设置。
对于三维建模，要求理解实体模型和有限元模型的区别，领会图元和体素的概念，掌握2维和3维体素的创建、观察、选取、移动、布尔操作等方法。
对于单元设置，要求理解单元的种类和特性，掌握单元定义方法和材料属性定义方法。
对于约束设置，要求理解其物理和数学含义，掌握不同约束的种类及添加、删除方法
3）掌握ANSYS求解和后处理的一般方法，熟悉ANSYS软件的分析步骤。
先检查准备工作，然后选取求解器，了解求解错误的常见原因，观察变形图、变形动画和应力等值线图。
以悬臂梁为例，复习ANSYS的分析步骤和重要操作。
4）以轴承座为例用ANSYS进行有限元分析，加强学生对软件的使用。
五、实验报告
1）以轴承座为例，叙述有限元的分析步骤
2）选取某两个分析步骤，结合思考题回答问题
3）对有限元软件的使用体会
六、思考题
1）三维建模方法可分为几类？ANSYS软件属于哪一类？
2）有限元单元的选取原则有哪些？
3）网格划分的原则有哪些？实验不同单元大小对计算精度的影响。
4）为什么要象教案中给的那样添加轴承座约束？约束对求解的作用是什么？
5）轴承座应力云图所示应力集中处是否象估计的那样？如不一样，可能的原因是什么？。