现代设计方法-有限元分析报告
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。
有限元分析毕业设计
有限元分析毕业设计有限元分析毕业设计毕业设计是大学生在学业结束前的一项重要任务，也是对所学知识的综合应用和实践能力的考验。
在工程类专业中，有限元分析是一种常见的工程设计方法，被广泛应用于各个领域，如机械、土木、航空等。
本文将探讨有限元分析在毕业设计中的应用。
一、有限元分析的基本原理有限元分析是一种基于数值计算的工程设计方法，通过将复杂的结构划分为有限个简单的单元，利用数学方法求解各个单元的力学行为，最终得到整个结构的力学性能。
有限元分析的基本原理是将结构分割为有限个单元，每个单元都有一组未知的位移和应力，通过建立单元之间的关系，利用数值方法求解出这些未知量。
二、有限元分析在毕业设计中的应用1. 结构强度分析在毕业设计中，结构强度分析是一个重要的环节。
通过有限元分析，可以模拟结构在不同载荷下的受力情况，评估结构的强度和稳定性。
例如，在机械工程的毕业设计中，可以利用有限元分析来评估零件的强度，确定合适的材料和尺寸，从而提高产品的可靠性和安全性。
2. 热传导分析热传导分析是另一个常见的应用领域。
在毕业设计中，有时需要对材料或结构在不同温度下的热传导性能进行分析。
有限元分析可以模拟材料的热传导行为，预测温度分布和热流量。
例如，在建筑工程的毕业设计中，可以利用有限元分析来评估建筑物的保温性能，优化建筑材料的选择和结构设计。
3. 流体力学分析流体力学分析是有限元分析的另一个重要应用领域。
在毕业设计中，有时需要对流体在管道、泵站、水利工程等系统中的流动行为进行分析。
有限元分析可以模拟流体的流动特性，预测流速、压力分布和流量。
例如，在水利工程的毕业设计中，可以利用有限元分析来评估水流在河道中的流动情况，优化河道的设计和水利工程的规划。
三、有限元分析的优势和局限性有限元分析作为一种数值计算方法，具有一些明显的优势。
首先，它可以模拟复杂的结构和物理现象，提供准确的数值结果。
其次，有限元分析具有灵活性，可以根据不同的需求进行模型的建立和分析。
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。
有限元分析大作业报告
有限元分析大作业报告一、引言有限元分析是工程领域中常用的数值模拟方法，通过将连续的物理问题离散为有限个子区域，然后利用数学方法求解，最终得到数值解。
有限元分析的快速发展和广泛应用，为工程领域提供了一种强大的工具。
本报告将介绍在大作业中所进行的有限元分析工作及结果。
二、有限元模型建立本次大作业的研究对象是工程结构的应力分析。
首先，通过对结构进行几何建模，确定了结构的尺寸和形状。
然后，将结构离散为有限个单元，每个单元又可以看作一个小的子区域。
接下来，为了求解结构的应力分布，需要为每个单元确定适当的单元类型和单元属性。
最后，根据结构的边界条件，建立整个有限元模型。
三、材料属性和加载条件在建立有限元模型的过程中，需要为材料和加载条件确定适当的参数。
本次大作业中，通过实验获得了结构材料的弹性模量、泊松比等参数，并将其输入到有限元模型中。
对于加载条件，我们选取了其中一种常见的加载方式，并将其施加到有限元模型中。
四、数值计算和结果分析为了求解结构的应力分布，需要进行数值计算。
在本次大作业中，我们选用了一种常见的有限元求解器进行计算。
通过输入模型的几何形状、材料属性和加载条件，求解器可以根据有限元方法进行计算，并得到结构的应力分布。
最后，我们通过对计算结果进行分析，得出了结论。
五、结果讨论和改进方法根据计算结果，我们可以对结构的应力分布进行分析和讨论。
根据分析结果，我们可以得出结论是否满足设计要求以及结构的强度情况。
同时，根据分析结果，我们还可以提出改进方法，针对结构的特点和问题进行相应的优化设计。
六、结论通过对工程结构进行有限元分析，我们得到了结构的应力分布，并根据分析结果进行了讨论和改进方法的提出。
有限元分析为工程领域提供了一种有效的数值模拟方法，可以帮助工程师进行结构设计和分析工作，提高设计效率和设计质量。
【1】XXX，XXXX。
【2】XXX，XXXX。
以上是本次大作业的有限元分析报告，总结了在建立有限元模型、确定材料属性和加载条件、数值计算和结果分析等方面的工作，并对计算结果进行讨论和改进方法的提出。
ansys有限元分析报告
ANSYS有限元分析报告1. 简介在工程设计领域，有限元分析是一种常用的数值分析方法，通过将复杂的结构划分为有限数量的单元，然后对每个单元进行力学和物理特性的计算，最终得出整个结构的响应。
ANSYS是一款流行的有限元分析软件，提供了丰富的工具和功能，可用于解决各种工程问题。
本文将介绍ANSYS有限元分析的基本步骤和流程，并以一个实际案例为例进行说明。
2. 步骤2.1 确定分析目标首先要确定分析的目标。
这可以是结构的强度分析、振动分析、热传导分析等。
根据目标的不同，还需确定所需的加载条件和边界条件。
2.2 几何建模在进行有限元分析之前，需要进行几何建模。
在ANSYS中，可以使用几何建模工具创建和编辑结构模型。
这包括定义几何形状、尺寸和位置等。
2.3 网格划分网格划分是有限元分析的关键步骤。
通过将结构划分为多个单元，可以将结构分解为有限数量的离散部分，从而进行数值计算。
在ANSYS中，可以使用网格划分工具进行自动或手动划分。
2.4 材料属性定义在进行有限元分析之前，需要定义材料的物理和力学属性。
这包括弹性模量、泊松比、密度等。
ANSYS提供了一个材料库，可以选择常见材料的预定义属性，也可以手动定义。
2.5 加载和边界条件定义在进行有限元分析之前，需要定义加载和边界条件。
加载条件可以是力、压力、温度等。
边界条件可以是支撑、固定或自由。
2.6 求解和结果分析完成前面的步骤后，可以开始求解分析模型。
ANSYS将应用数值方法来解决有限元方程组，并计算结构的响应。
一旦求解完成，可以进行结果分析，包括位移、应力、应变等。
2.7 结果验证和后处理在对结果进行分析之前，需要对结果进行验证。
可以使用已知的理论结果或实验数据进行比较，以确保分析结果的准确性。
完成验证后，可以进行后处理，生成报告或结果图表。
3. 案例分析在本案例中，将针对一个简单的悬臂梁进行有限元分析。
3.1 确定分析目标本次分析的目标是确定悬臂梁在给定加载条件下的应力分布和变形。
有限元分析试验报告
有限元分析试验报告
一、试验目的
本次试验的目的是采用有限元分析方法对某零部件进行应力分析，为零部件的优化和设计提供参考。
二、试验原理
有限元分析是采用数学方法对工程结构进行分析，以预测其在外载作用下的变形和应力，从而确定结构的强度和刚度。
分析时将结构划分为有限数量的小单元，利用元件所具有的基本物理特性和相应的数学方程式，计算出每个单元或整个结构的位移、变形、应力等基本的力学量。
三、试验步骤
1.了解零部件的结构和使用环境，建立有限元模型。
2.导入有限元软件，对建立的有限元模型进行网格划分。
3.分配材料性质和加载条件。
4.运行分析，得出计算结果。
5.对计算结果进行分析和评估，对零部件的设计进行改进。
四、试验结果
通过有限元分析，我们得出了零部件在不同工况下的应力云图和变形云图，可以清晰地看到零部件的应力集中区域和变形程度。
同时，我们对零部件的设计进行了改进，使其在承受外力时具有更好的强度和刚度。
五、结论
通过这次试验，我们了解了有限元分析在工程设计中的应用，掌握了分析流程和技术方法。
在实际工程设计中，有限元分析是一种非常重要的工具，有助于提高设计质量和降低成本，值得工程师们广泛运用。
有限元分析报告
有限元分析报告简介：有限元分析是一种应用数学方法，用于工程设计和计算机模拟中的结构力学问题。
它将一个复杂的结构分割成许多小单元，通过数学计算方法求解每个小单元中的力学问题，最终得出整个结构的应力、变形等力学特性。
本报告将针对一座建筑结构进行有限元分析，以提供对该结构的性能和稳定性的评估。
1. 建筑结构的几何模型我们首先根据给定的建筑结构图纸，利用计算机辅助设计软件建立了该建筑结构的几何模型。
模型中包括建筑的各个构件、连接方式以及相关的材料参数。
通过这个模型，我们可以直观地了解到该建筑的整体结构和外形。
2. 材料特性和边界条件接下来，我们对建筑结构中所使用的材料进行了详细调查和测试，获得了相关的材料参数。
这些参数包括了材料的弹性模量、泊松比等力学特性。
同时，我们还确定了建筑结构的边界条件，即建筑结构与外界的固定连接方式。
3. 网格划分和单元选择为了进行有限元分析，我们将建筑结构模型划分成了许多小单元。
在划分时，我们考虑了结构的复杂性、力学特性的分布以及计算资源的限制。
同时，我们还选取了合适的单元类型，包括线单元、面单元和体单元，以确保对结构的各个方向都进行了准确的力学计算。
4. 边界条件和加载在有限元分析中，我们需要给定结构的边界条件和加载情况。
边界条件包括固定支撑和约束，加载则体现了外界对结构的作用力。
这些边界条件和加载方式都是根据实际情况进行的设定，并参考了相关的设计标准和规范。
5. 结果分析通过对建筑结构进行有限元分析，我们得到了结构中各个单元的应力、变形以及稳定性等力学特性。
这些结果可以用来评估结构的性能和安全性。
我们进行了详细的结果分析，并对结果进行了图表化和可视化展示，以方便用户理解和判断。
6. 结论和建议根据有限元分析的结果，我们对建筑结构的性能和稳定性进行了综合评估。
我们发现该结构在设计要求的荷载条件下能够满足安全性要求，具有较好的稳定性和刚度。
然而，我们也发现了一些潜在的问题和改进空间，例如某些结构部位的应力集中以及某些节点处的变形过大。
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。
有限元分析报告
有限元法在工程领域的发展现状和应用有限元法(Finite Element Method,FEM),是计算力学中的一种重要的方法,它是20世纪50年代末60年代初兴起的应用数学、现代力学及计算机科学相互渗透、综合利用的边缘科学。
有限元法最初应用在工程科学技术中,用于模拟并且解决工程力学、热学、电磁学等物理问题。
对于过去用解析方法无法求解的问题和边界条件及结构形状都不规则的复杂问题,有限元法则是一种有效的分析方法。
近年来随着计算机技术的普及和计算速度的不断提高，有限元分析在工程设计和分析中得到了越来越广泛的重视，已经成为解决复杂的工程分析计算问题的有效途径，现在从汽车到航天飞机几乎所有的设计制造都已离不开有限元分析计算，其在机械制造、材料加工、航空航天、汽车、土木建筑、电子电器，国防军工，船舶，铁道，石化，能源，科学研究等各个领域的广泛使用已使设计水平发生了质的飞跃，主要表现在以下几个方面：（1）增加产品和工程的可靠性（2）在产品的设计阶段发现潜在的问题（3）经过分析计算，采用优化设计方案，降低原材料成本（4）模拟试验方案，减少试验次数，从而减少试验经费一、有限元法的基本思想有限元法的基本思想是先将研究对象的连续求解区域离散为一组有限个且按一定方式相互联结在一起的单元组合体。
由于单元能按不同的联结方式进行组合,且单元本身又可以有不同形状,因此可以模拟成不同几何形状的求解小区域;然后对单元(小区域)进行力学分析,最后再整体分析。
这种化整为零,集零为整的方法就是有限元的基本思路。
有限元法分析计算的思路和做法可归纳如下：1物体离散化将某个工程结构离散为由各种单元组成的计算模型，这一步称作单元剖分。
离散后单元与单元之间利用单元的节点相互连接起来；单元节点的设置、性质、数目等应视问题的性质，描述变形形态的需要和计算进度而定（一般情况单元划分越细则描述变形情况越精确，即越接近实际变形，但计算量越大）。
所以有限元中分析的结构已不是原有的物体或结构物，而是同新材料的由众多单元以一定方式连接成的离散物体。
有限元分析报告
有限元分析报告1. 引言有限元分析（Finite Element Analysis）是一种数值计算方法，用于求解工程和科学领域中的复杂问题。
它利用离散化技术将连续问题转化为离散问题，并应用数值算法进行求解。
本报告将主要介绍有限元分析的基本原理、应用和分析结果。
2. 有限元分析基本原理有限元分析的基本原理是将求解区域划分为互不重叠的有限个小单元，并将问题转化为在每个小单元内求解。
这些小单元通常为简单的几何形状，如三角形或四边形。
然后，在每个小单元内应用适当的数学模型和力学方程，得到相应的微分方程。
接着，通过对每个小单元的微分方程进行积分，并利用边界条件和连续性条件，得到整个求解区域的离散形式。
最后，通过求解离散形式的方程组，得到整个系统的解。
3. 有限元分析应用有限元分析在工程领域有着广泛的应用。
以下是几个典型的应用案例：3.1 结构分析有限元分析在结构分析中的应用非常广泛，可以用于确定结构的强度和刚度，评估结构的安全性，并进行结构优化设计。
通过对结构施加正确的边界条件和加载条件，可以得到结构的应力、应变和变形等重要信息。
3.2 流体力学分析有限元分析在流体力学分析中的应用可以用于模拟流体的流动和传热过程，例如气体和液体的流动、传热设备的设计优化等。
通过分析流体系统的流速、压力和温度等参数，可以对流体系统的性能和行为进行合理评估。
3.3 热力学分析有限元分析在热力学分析中的应用可以用于分析和优化热传导、热辐射和热对流等热问题。
通过模拟物体的温度分布和热流动，可以评估物体的热性能和热耗散效果。
4. 有限元分析结果有限元分析的计算结果可以提供丰富的信息，帮助工程师和科学家理解和优化系统的行为和性能。
以下是一些常见的有限元分析结果：4.1 应力分布通过有限元分析，可以得到结构或部件内的应力分布情况。
这对于评估结构的强度和安全性非常重要，并可以指导优化设计。
4.2 变形分析有限元分析可以给出结构或部件的变形情况。
有限元法分析
有限元法
第一节 引 言
现代设计方法包括设计分析、结构设计、试验分析和使用 考验四个阶段，每个阶段都利用计算机的不同功能来实现。 结构设计阶段的目的是要保证一个承受载荷的零部件，在 各种运行条件下，其内应力和变形须保持在容许的范围内。 此外，还希望所选定的方案在选用材料、构件重量、工艺 方法等技术限制内达到最佳状态，即优化设计。因此，通 常是利用计算机和借助近代一些数学、力学工具来做大量 的结构组合和分析研究工作，包括对多种方案的分析比较。 用计算机对产品结构进行分析，或对设计方案进行评价、 比较，一般借助所建立的反映结构（或设计方案）这一现 象特征的数学模型来完成。当前在这方面所采用的基本分 析方法是应用范围极广泛的有限元法。
结构静力分析 结构动力学分析 结构非线性分析 动力学分析 热分析 电磁场分析 流体动力学分析 声场分析 压电分析
第三节 有限元分析软件简介
软件主要包括三个部分
前处理模块
• 实体建模 • 网格划分
分析计算模块
• 包括结构分析、流体动力学分析、电磁场分析、声场分析、压 电分析以及多物理场的耦合分析
第二节 有限元法概述
有限元常用术语
1. 单元 2. 节点 3. 载荷 4．边界条件 5．初始条件
第二节 有限元法概述
有限元法的解题步骤
单元划分和插值函数的确定 单元特性分析 单元组集 解有限元方程 计算应力
第三节 有限元分析软件简介
ANSYS软件提供的分析类型
1 x 1 x A x B x C x D x E x F 6
车架有限元分析
摘要现代汽车绝大多数都有作为整车骨架的车架，车架是整个汽车的基体。
汽车绝大多数部件和总成（如发动机、传动系统、悬架、转向、驾驶室、货箱及有关操纵机构）都是通过车架来固定其位置的。
车架的功用是支撑连接汽车的各零部件，并承受来自车内外的各种载荷。
因此，车架的静、动态特性是其结构设计、改进和优化的依据，是确保整车性能优良的关键因素之一。
本文以6470型SUV车架作为研究对象，分析论证了CAD/CAE技术在汽车车架设计中的应用，主要内容如下：（1）选取一个SUV车型，通过查找和测量得到其主要的车型参数。
（2）运用CAD软件Unigraphics（简称UG）建立车架的三维模型。
（3）通过UG软件和ANSYS件的无缝连接将车架的三维模型导入ANSYS软件中。
（4）运用ANSYS软件的强大的有限元分析功能对该车架进行网格划分，施加适当的约束和载荷，对车架进行有限元静态分析，从而校核了该车架的强度和刚度，分析结果，校核该车架的强度和刚度能否满足要求。
在建模和有限元分析过程中，就CAD三维实体的建模方法、有限元理论的数学基础、有限元软件ANSYS、CAD软件与有限元接口技术、有限元分析方法的前期后期处理等方面做了研究工作，为后续工作做了较好的技术准备。
关键词：车架；CAD/CAE；ANSYS；有限元分析；静力分析AbstractMost modern cars are used as vehicle skeleton frame, which is through the matrix. Most parts and assemblies of a vehicle（such as engine, transmission, suspension, steering, cab, containers and related control mechanism and so on）are all over the frame to a fixed location. The function of a vehicle frame is to support the connection parts, and to take from inside and outside the vehicle loads. So, the static and dynamic analysis characteristics of frame is not only the base of its structure design, improvement and optimization, but also one of the key factors to ensure that vehicle performance.Finite element analysis has become an essential technology in the design of vehicle structure. As for compute-intensive and the analysis step，intuitive linear analysis of frame is very difficult. And ANSYS Finite element analysis software program can discrete elements into countless units to facilitate analysis, calculation and optimized results.On this article, 6,470 SUV frame is the objects to be researched to analyze and demonstrate CAD/CAE technique and its application in the design of automobile frame. Mainly as follows:(1) Select a SUV models，Find and measure its main parameters;(2)Establish the three dimensional model of the frame by UG;(3) Import the three dimensional frame model in UG into ANSYS through the seamless connection between UG and ANSYS;(4) Use the powerful finite element analysis for the frame element mesh, impose the appropriate constraints and loads and make the finite element static analysis of frame to check the strength and rigidity of the frame，During the modeling and finite element analysis，a lot of research work about the three-dimension solid modeling method, mathematical basis of finite element theory, interface technology of finite element, late and early processing of finite element analysis method is done, preparing for the follow-up work to be done better.Keywords: Frame, CAD/CAE; ANSYS; Finite Element Analysis; Static Analysis目录摘要 (I)Abstract (II)第1章前言 (5)1.1汽车车架介绍 (5)1.2国内外研究现状 (6)1.3研究意义及目的 (7)第2章软件介绍 (9)2.1 UG简介 (9)2.1.1 UG发展综述 (9)2.1.2 UG软件的优势 (9)2.2 ANSYS简介 (10)2.2.1有限元软件ANSYS发展综述 (10)2.2.2 ANSYS的技术特点 (10)2.2.3 ANSYS的功能 (11)第3章车架的建模 (13)3.1车架结构的简化 (13)3.2实体车架模型的建立 (13)第4章车架的有限元分析 (17)4.1 静力分析基础 (17)4.2车架静力学分析模型的建立 (18)4.3 悬架的模拟 (22)4.4 载荷的处理 (23)4.5车架静力分析工况及约束处理 (24)4.5.1 满载弯曲工况分析 (25)4.5.2 满载扭转工况分析 (30)4.5.3 满载制动工况分析 (33)4．5.4满载转弯工况分析 (34)第5章传统车架计算方法与有限元法比较 (37)第6章论文总结 (41)致谢........................................................ 错误!未定义书签。
现代设计理论与方法 有限元法
5.1
3. 整体分析
概述
利用节点变形协调条件和结构力的平衡 条件各个单元按原来的结构重新连接起来， 形成整体的有限元方程。
4. 添加约束条件
上面形成的整体有限元方程，在求解时需 要已知约束以及边界条件，所以准确地添加 约束和边界条件是求解的关键之一。
5.1
5. 有限元方程求解
概述
求解各节点的位移、应力、应变等。
5.2.2
2. 虚功原理法
单元特性的推导方法
位移函数：（用多项式逼近的线性多项式）
u u( x, y ) 1 2 x 3 y v v( x, y ) 4 5 x 6 y
位移列阵：
u 1 x {d } v 0 0
单元特性的推导方法
建立刚度矩阵的方法：
直接刚度法、虚功原理法、能量变分法、 加权残数法。
5.2.2
1. 直接刚度法
单元特性的推导方法
分析对象:桁架,刚架和受剪杆板式结构.
研究的基础:杆,梁以及受剪板 一般情况，研究对象可能并不是由杆、梁板 直接组成，但是在离散化之后，可以将其分解为 这些基本单元。对于结构的分析，是以位移为基 本未知量进行的，位移包括线位移和角位移，而 这种研究的方法称为直接刚度法。 单元分析的实质是建立节点力和节点位移之 间的关系，然后得到单元刚度矩阵，以便进行计 算机分析或者计算。
5.1
概述
从单纯结构力学计算发展到求解许多物理场问题 有限元分析方法最早是从结构化矩阵分析发 展而来，逐步推广到梁、壳和实体等连续体固体 力学分析，实践证明这是一种非常有效的数值分 析方法。 有限元方法已发展到流体力学、温度场、电 传导、磁场、渗流和声场等问题的求解计算，最 近又发展到求解几个交叉学科的问题。
有限元分析课程设计(已做完)
有限元分析课程设计（已做完）
有限元分析是一种利用计算机辅助进行结构分析和优化设计的方法。
它能够以数值模拟的方式对结构进行力学行为和性能的预测，为工程师提供重要的设计指导。
在本次课程设计中，我选择了一个简单的桥梁结构作为研究对象，通过有限元分析的方法对其进行优化设计。
课程设计分为以下几个步骤：建立有限元模型、施加边界条件、求解结果、分析结果和进行优化设计。
在建立有限元模型时，我首先选择了适当的网格划分方法，将桥梁结构划分成小的单元，每个单元内的节点用来计算力学行为。
然后，我根据桥梁结构的几何形状和材料性质，确定了适当的单元类型和材料属性。
在施加边界条件时，我考虑了桥梁结构在现实中的受力情况，如受到自重、行车荷载等。
我选择了合适的边界约束条件，使得计算过程中结构能够保持稳定，并且利用荷载模拟软件施加了相应的荷载。
最后，在优化设计中，我利用有限元分析软件提供的优化算法，进行了桥梁结构的形状优化和材料优化。
通过改变结构的形状或材料特性，我可以得到更满足要求的桥梁结构，提高其性能和效益。
在整个课程设计过程中，我深入学习了有限元分析的理论和方法，并通过实际案例进行了实践。
通过这个课程设计，我不仅对有限元分析的原理有了更深入的了解，也学会了如何应用有限元分析软件进行结构设计和优化。
总的来说，通过这个有限元分析课程设计，我不仅提高了自己的分析和设计能力，也获得了更深入的工程应用知识。
这些知识将对我的未来职业发展和学术研究产生积极的影响。
有限元分析报告
有限元分析报告有限元分析（Finite Element Analysis, FEA）是一种工程分析方法，通过对结构进行离散建模，然后对每个离散单元进行力学分析，最终得出整个结构的应力、位移等结果。
本报告将对某桥梁结构进行有限元分析，并对分析结果进行详细说明。
1. 结构建模。
首先，我们对桥梁结构进行了建模。
在建模过程中，我们考虑了桥梁的几何形状、材料属性、边界条件等因素。
通过有限元软件，我们将桥梁结构离散为多个单元，并建立了相应的数学模型。
在建模过程中，我们尽可能地考虑了结构的复杂性，以保证分析结果的准确性。
2. 荷载分析。
在建立了结构模型之后，我们对桥梁施加了不同的荷载，包括静载、动载等。
通过有限元分析，我们得出了桥梁在不同荷载下的应力、位移等结果。
同时，我们还对结构的疲劳寿命进行了评估，以确保结构在使用过程中的安全性。
3. 结果分析。
根据有限元分析的结果，我们对桥梁结构的性能进行了分析。
我们发现，在某些局部区域，结构存在应力集中现象；同时，在某些荷载作用下，结构的位移超出了设计要求。
基于这些分析结果，我们对结构的设计提出了一些改进建议，以提高结构的安全性和稳定性。
4. 结论。
通过有限元分析，我们得出了对桥梁结构设计的一些结论。
我们发现，在当前设计下，结构存在一些潜在的安全隐患，需要进行一定的改进。
同时，我们还对结构的使用寿命进行了评估，提出了一些建议。
通过本次有限元分析，我们对桥梁结构的性能有了更深入的了解，为后续的设计和改进提供了重要参考。
综上所述，本报告通过有限元分析，对某桥梁结构的性能进行了评估，并提出了一些改进建议。
有限元分析作为一种重要的工程分析方法，为工程结构的设计和改进提供了重要的技术支持。
希望本报告能对相关工程技术人员提供一定的参考价值。
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。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
中国地质大学研究生课程论文封面课程名称现代设计方法教师姓名研究生姓名研究生学号研究生专业机械工程所在院系机电学院日期: 2013 年 1 月 8 日评语注：1、无评阅人签名成绩无效；2、必须用钢笔或圆珠笔批阅，用铅笔阅卷无效；3、如有平时成绩，必须在上面评分表中标出，并计算入总成绩。
有限元分析简介摘要: ANSYS 软件具有建模简单、快速、方便的特点, 因而成为大型通用有限元程序的代表。
对有限元作了一个总体的介绍, 并着重介绍了ANSYS 软件, 简要地叙述了ANSYS 软件的主要技术特点和各部分构成以及其主要的分析功能,从其构成及功能中可以看到,ANSYS 软件的确是工程应用分析的有效工具。
1、有限元分析的基本概念和计算步骤1.1、有限元分析的基本概念有人将CAE技术称为当今“科学与技术的完美结合”。
这句话说得比较夸张，但不可否认，CAE技术的确是现代产品研发的重要基础技术，其理论性和需要的学科知识厚重而宽广。
有限元软件是目前CAE的主流分析软件之一，在全球拥有最大的用户群。
有限元分析（FEA，Finite Element Analysis）利用数学近似的方法对真实物理系统（几何和载荷工况）进行模拟。
还利用简单而又相互作用的元素，即单元，就可以用有限数量的未知量去逼近无限未知量的真实系统。
有限元分析的基本概念是用较简单的问题代替复杂问题后再求解。
它将求解域看成是由许多称为有限元的小的互连子域组成，对每一单元假定一个合适的(较简单的）近似解，然后推导求解这个域总的满足条件(如结构的平衡条件），从而得到问题的解。
这个解不是准确解，而是近似解，因为实际问题被较简单的问题所代替。
由于大多数实际问题难以得到准确解，而有限元不仅计算精度高，而且能适应各种复杂形状，因而成为行之有效的工程分析手段。
有限元是那些集合在一起能够表示实际连续域的离散单元。
有限元的概念早在几个世纪前就已产生并得到了应用，例如用多边形（有限个直线单元）逼近圆来求得圆的周长，但作为一种方法而被提出，则是最近的事。
有限元法最初被称为矩阵近似方法，应用于航空器的结构强度计算，并由于其方便性、实用性和有效性而引起从事力学研究的科学家的浓厚兴趣。
经过短短数十年的努力，随着计算机技术的快速发展和普及，有限元方法迅速从结构工程强度分析计算扩展到几乎所有的科学技术领域，成为一种丰富多彩、应用广泛并且实用高效的数值分析方法。
1.2、有限元求解问题的基本步骤有限元法的计算步骤归纳为以下三个基本步骤：网格划分，单元分析，整体分析。
1.2.1网格划分有限元法的基础是用有限个单元体的集合来代替原有的连续体。
因此首先要对弹性体进行必要的简化，再将弹性体划分为有限个单元组成的离散体。
单元之间通过单元节点相连接。
由单元、结点、结点连线构成的集合称为网格。
通常把三维实体划分成4面体或6面体单元的网格，平面问题划分成三角形或四边形单元的网格。
图1 四面体四节点单元图2 六面体8节点单元图3三维实体的四面体单元划分图4 三维实体的六面体单元划分图5 三角形3节点单元图6 四边形4节点单元图7平面问题的三角形单元划分图8 平面问题的四边形单元划分1.2.2单元分析对于弹性力学问题，单元分析，就是建立各个单元的节点位移和节点力之间的关系式。
由于将单元的节点位移作为基本变量，进行单元分析首先要为单元内部的位移确定一个近似表达式，然后计算单元的应变、应力，再建立单元中节点力与节点位移的关系式。
以平面问题的三角形3结点单元为例。
如图1-15所示，单元有三个结点I、J、M，每个结点有两个位移u、v和两个结点力U、V。
图1-15 三角形3结点单元单元的所有结点位移、结点力，可以表示为结点位移向量（vector ）：结点位移{}⎪⎪⎪⎪⎭⎪⎪⎪⎪⎬⎫⎪⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎪⎨⎧=m m j j i i ev u v u v u δ结点力{}⎪⎪⎪⎪⎭⎪⎪⎪⎪⎬⎫⎪⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎪⎨⎧=m m j j i i eV U V U V U F 单元的结点位移和结点力之间的关系用张量（tensor ）来表示，{}[]{}e e e K F δ=（1-12）1.2.3整体分析对由各个单元组成的整体进行分析，建立节点外载荷与结点位移的关系，以解出结点位移，这个过程为整体分析。
再以弹性力学的平面问题为例，如图1-16所示，在边界结点i 上受到集中力iy ix P P ,作用。
结点i 是三个单元的结合点，因此要把这三个单元在同一结点上的结点力汇集在一起建立平衡方程。
图9 整体分析i 结点的结点力：∑=++ee i i i i U U U U )()3()2()1(∑=++ee i i i i V V V V )()3()2()1(i 结点的平衡方程：⎪⎭⎪⎬⎫=∑∑=i y ee iei x e iP V P U )()( （1-13）2、有限元理论基础有限元方法的基础是变分原理和加权余量法，其基本求解思想是把计算域划分为有限个互不重叠的单元，在每个单元内，选择一些合适的节点作为求解函数的插值点，将微分方程中的变量改写成由各变量或其导数的节点值与所选用的插值函数组成的线性表达式，借助于变分原理或加权余量法，将微分方程离散求解。
采用不同的权函数和插值函数形式，便构成不同的有限元方法。
加权余量法是指采用使余量的加权函数为零求得微分方程近似解的方法称为加权余量法。
（Weighted residual method WRM ）是一种直接从所需求解的微分方程及边界条件出发，寻求边值问题近似解的数学方法。
加权余量法是求解微分方程近似解的一种有效的方法。
设问题的控制微分方程为:在V 域内在S 边界上式中 :L 、B ——分别为微分方程和边界条件中的微分算子； f 、g ——为与未知函数u 无关的已知函数域值； u ——为问题待求的未知函数混合法对于试函数的选取最方便，但在相同精度条件下，工作量最大。
对内部法和边界法必须使基函数事先满足一定条件，这对复杂结构分析往往有一定困难，但试函数一经建立，其工作量较小。
()0L u f -=()0B u g -=3、有限元法的收敛性有限元法是一种数值分析方法，因此应考虑收敛性问题。
有限元法的收敛性是指：当网格逐渐加密时，有限元解答的序列收敛到精确解；或者当单元尺寸固定时，每个单元的自由度数越多，有限元的解答就越趋近于精确解。
有限元的收敛条件包括如下四个方面：（1）单元内，位移函数必须连续。
多项式是单值连续函数，因此选择多项式作为位移函数，在单元内的连续性能够保证。
（2）在单元内，位移函数必须包括常应变项。
每个单元的应变状态总可以分解为不依赖于单元内各点位置的常应变和由各点位置决定的变量应变。
当单元的尺寸足够小时，单元中各点的应变趋于相等，单元的变形比较均匀，因而常应变就成为应变的主要部分。
为反映单元的应变状态，单元位移函数必须包括常应变项。
（3）在单元内，位移函数必须包括刚体位移项。
一般情况下，单元内任一点的位移包括形变位移和刚体位移两部分。
形变位移与物体形状及体积的改变相联系，因而产生应变；刚体位移只改变物体位置，不改变物体的形状和体积，即刚体位移是不产生变形的位移。
空间一个物体包括三个平动位移和三个转动位移，共有六个刚体位移分量。
由于一个单元牵连在另一些单元上，其他单元发生变形时必将带动单元做刚体位移，由此可见，为模拟一个单元的真实位移，假定的单元位移函数必须包括刚体位移项。
（4）位移函数在相邻单元的公共边界上必须协调。
对一般单元而言，协调性是指相邻单元在公共节点处有相同的位移，而且沿单元边界也有相同的位移，也就是说，要保证不发生单元的相互脱离开裂和相互侵入重叠。
要做到这一点，就要求函数在公共边界上能由公共节点的函数值唯一确定。
对一般单元，协调性保证了相邻单元边界位移的连续性。
4、有限元分析软件ANSYS 及其模块Workbench简介ANSYS有限元软件包是一个多用途的有限元法计算机设计程序，可以用来求解结构、流体、电力、电磁场及碰撞等问题。
因此它可应用于以下工业领域：航空航天、汽车工业、生物医学、桥梁、建筑、电子产品、重型机械、微机电系统、运动器械等。
Workbench是ANSYS公司提出的协同仿真环境，解决企业产品研发过程中CAE软件的异构问题。
面对制造业信息化大潮、仿真软件的百家争鸣双刃剑、企业智力资产的保留等各种工业需求，ANSYS公司提出的观点是：保持核心技术多样化的同时，建立协同仿真环境。
软件主要包括三个部分：前处理模块，分析计算模块和后处理模块。
前处理模块提供了一个强大的实体建模及网格划分工具，用户可以方便地构造有限元模型；分析计算模块包括结构分析（可进行线性分析、非线性分析和高度非线性分析）、流体动力学分析、电磁场分析、声场分析、压电分析以及多物理场的耦合分析，可模拟多种物理介质的相互作用，具有灵敏度分析及优化分析能力；后处理模块可将计算结果以彩色等值线显示、梯度显示、矢量显示、粒子流迹显示、立体切片显示、透明及半透明显示（可看到结构内部）等图形方式显示出来，也可将计算结果以图表、曲线形式显示或输出。
ANSYS12.0 Workbench有限元数值模拟分析软件用来模拟复杂的多物理场环境的实际工程问题，它在工程页面引入了工程流程图的概念，通过各个分析系统间的连接，将数值模拟过程结合在一起，每个分析系统的数值模拟过程一般是采用简化假定或者真实的物理模型，将CAD模型构造成有限元网格模型，再通过施加载荷和边界条件后运行求解得到分析结果，分析系统之间通过共同变量建立关联。
ANSYS12.0 Workbench提供的耦合场分析是通过直接耦合或载荷传递顺序耦合求解不同场的交互作用，用于分析诸如流体-结构耦合、结构-热耦合、热电耦合等问题。
物理场耦合分析可以采用直接法和载荷传递耦合法，1、直接法直接耦合方法所有物理场采用单一代码求解，耦合场单元包括所有必要自由度，通过计算所需物理量的单元矩阵或载荷向量的方式进行耦合。
如采用SOLID226、PLANE223或SOLID227单元进行压电分析。
2、载荷传递法载荷传递法涉及到多场分析，不同场之间的耦合通过将一个场的分析结果作为另一个场的载荷施加。
载荷传递分析法有不同的类型，解释如下：（a) 载荷传递耦合分析-ANSYS多场求解器ANSYS多场求解器用于多数耦合分析，是一个自动化的工具，每个物理场具有独立的实体模型和网格，载荷传递通过表面或体，多场求解器定义求解顺序，耦合载荷在不同的网格间自动传递，该求解用于静态、谐响应和瞬态分析。
对于不同的应用，ANSYS多场求解器提供2个版本，MFS-Single Code及MFX-Multiple code，MFS-Single Code是基本的多场求解器，用于包含所有场的ANSYS单个产品（如ansys多物理场产品）处理小的模型。