上机指导--有限元分析

合集下载

ansys上机文件---有限元法基础及ANSYS应用

教程1：角支架的静态分析问题阐述下面将要显示的是一个简单的、单一载入步骤的角支架结构静态分析的例子。

该角支架左上侧的圆孔的整个圆周被约束（焊接），而其右下侧的圆孔的底部则作用有线性分布的压力载荷（见下图）。

问题的目的是演示典型ANSYS的分析过程。

所给条件角支架的尺寸见上图所示。

支架是由A36钢制成，其杨氏模量为30E6，泊松比为0.27。

近似与假设本题的分析为平面应力问题。

压力载荷只作用在X-Y平面上。

近似操作是使用固体模型来构造2-D模型并利用节点和单元将其自动划分网格。

（在ANSYS中的另一个选择是直接创建节点和单元）交互式的求解过程按照下面给出的步骤以及其所对应的具体内容，就可以完成交互式一步步的求解过程。

步骤中的黑体字（字符）是需要从菜单中选择的命令。

1.进入ANSYS在D盘建立一文件夹，文件名为xiti。

然后运行程序→ANSYS 8.0 →Configure ANSYS Products →file Management→select Working Directory: D:\xiti，input job name: zhijia→Run2．建立几何结构2.1 定义矩形在ANSYS中有几种创建几何模型的方法，较其它软件更为方便。

第一步首要的是确认能够简单地利用矩形和圆的组合来构造支架。

首先确定坐标原点的位置然后根据该原点来定义矩形和圆。

原点的位置是任意的，这里用的是左上侧孔的中心。

ANSYS不需要知道原点的位置，只是简单地从定义一个矩形开始。

在ANSYS中，这个原点被称为global origin。

1．Main Menu：Preprocessor-Modeling-Create-Areas-RectangleBy Demensions。

2．输入X1=0（注意：使用键盘上的Tab键或用鼠标左键来实现光标在编辑框中的切换），X2=6，Y1=-1，Y2=1。

3．按下Apply按钮创建第一个矩形。

上机指导--有限元分析

图 1 超静定桁架
第
1
页
机械学院
五、基本训练--操作指南
1、启动 ANSYS 程序
上机指导
开始→ 所有程序→ ANSYS ED→ ANSYS Product Launcher→（ANSYS ED Product Launcher 窗口）Simulation Environment 下拉框中选择 ANSYS ED，Product 下拉框中选择 ANSYS ED； File Management 选项卡：设置 Working Directory 和 Job Name， Job Name 命名为 TrussBJXXXXX→ Run。 2、指定并显示文件标题 Utility Menu→ File→ Change Title…→（Change Title 对话框）输入工作标题“The Analysis of 2D Truss”→ OK。 Utility Menu→ Plot→ Replot。 3、设定分析类型 Main Menu→ Preferences→（Preferences for GUI Filtering 对话框）Structural→ OK。 4、设置图形区域 4.1 设置工作平面 Utility Menu→ WorkPlane→ WP Settings…→（WP Settings 对话框）选择 Cartesian， Grid and Triad，选中 Enable Snap， Snap Incr＝1.0， Spacing＝1.0， Minimum＝0， Maximum ＝2→ OK。 4.2 显示工作平面 Utility Menu→ WorkPlane→ Display Working Plane。 4.3 关闭全局坐标系 Utility Menu→ PlotCtrls→ Window Controls→ Window Options…→ （Window Options 对话框）Location of triad 下拉列表框中选择 Not shown→ OK。 4.4 显示整个工作平面 Utility Menu→ PlotCtrls→ Pan, Zoom, Rotate…→（Pan-Zoom-Rotate 对话框）点击控制面板上的缩放图标（小圆点）直至看到整个工作平面→ Close。 5、定义单元类型 Main Menu→ Preprocessor→ Element Type→ Add/Edit/Delete→（Element Types 对话框）Add→ （Library of Element Types 对话框）Structural Link, 2D spar 1→ OK→ （Element Types 对话框）Close。 6、定义实常数 Main Menu→ Preprocessor→ Real Constants→ Add/Edit/Delete→（Real Constants 对话框） Add→ （Element Type for Real Constants 对话框） LINK1→ OK→ （Real Constant Set Number1， for LINK1 对话框） AREA＝2.5e-3→OK→ （Real Constants 对话框） Close。 7、定义材料属性 Main Menu→ Preprocessor→ Material Props→ Material Models→（Define Material

上机报告--有限元分析

有限元分析上机报告上海电机学院机械学院目录Project1 桁架结构静力有限元分析 (1)Project2 梁结构静力有限元分析 (3)Project3 平面结构静力有限元分析 (5)Project4 实体结构静力有限元分析 (6)有限元分析上机报告Project1 桁架结构静力有限元分析上机地点上机日期指导教师班级学号姓名一、上机目的二、主要仪器设备三、上机结果1、根据任务要求提交图片或者数据；2、提交.log文件；3、验证有限元分析结果。

四、体会与建议有限元分析上机报告Project2 梁结构静力有限元分析上机地点上机日期指导教师班级学号姓名一、上机目的二、主要仪器设备三、上机结果1、根据任务要求提交图片或者数据；2、提交.log文件；3、验证有限元分析结果。

四、体会与建议有限元分析上机报告Project3 平面结构静力有限元分析上机地点上机日期指导教师班级学号姓名一、上机目的二、主要仪器设备三、上机结果1、根据任务要求提交图片或者数据；2、提交.log文件。

四、体会与建议有限元分析上机报告Project4 实体结构静力有限元分析上机地点上机日期指导教师班级学号姓名一、上机目的二、主要仪器设备三、上机结果1、根据任务要求提交图片或者数据；2、提交.log文件。

四、体会与建议出师表两汉：诸葛亮先帝创业未半而中道崩殂，今天下三分，益州疲弊，此诚危急存亡之秋也。

然侍卫之臣不懈于内，忠志之士忘身于外者，盖追先帝之殊遇，欲报之于陛下也。

诚宜开张圣听，以光先帝遗德，恢弘志士之气，不宜妄自菲薄，引喻失义，以塞忠谏之路也。

宫中府中，俱为一体；陟罚臧否，不宜异同。

若有作奸犯科及为忠善者，宜付有司论其刑赏，以昭陛下平明之理；不宜偏私，使内外异法也。

侍中、侍郎郭攸之、费祎、董允等，此皆良实，志虑忠纯，是以先帝简拔以遗陛下：愚以为宫中之事，事无大小，悉以咨之，然后施行，必能裨补阙漏，有所广益。

将军向宠，性行淑均，晓畅军事，试用于昔日，先帝称之曰“能”，是以众议举宠为督：愚以为营中之事，悉以咨之，必能使行阵和睦，优劣得所。

有限元分析及应用

有限元分析及应用介绍有限元分析，简称FEA（Finite Element Analysis），是一种数值计算方法，用于预测结构的力学行为。

它可以将结构离散为有限个小单元，在每个小单元内进行力学计算，并通过求解得到整个结构的应力和位移分布。

有限元分析常用于工程领域中，如结构分析、热传导分析、流体流动分析等。

原理有限元分析的基本原理可以概括为以下几个步骤：1.离散化：将结构或物体离散为有限个小单元。

常见的小单元形状有三角形、四边形等，在三维问题中可以使用四面体、六面体等。

2.建立数学模型：在每个小单元内，根据结构的物理特性和力学行为建立数学模型。

模型中包括了材料的弹性模量、泊松比等参数，以及加载条件、约束条件等。

3.组装和求解：将所有小单元的数学模型组装成一个整体的数学模型，然后利用求解算法进行求解。

常见的求解算法有直接法、迭代法等。

4.后处理：得到结构的应力和位移分布后，可以进行各种后处理操作，如绘制位移云图、应力云图等，以帮助工程师分析结构的强度和刚度性能。

应用有限元分析在工程领域有着广泛的应用。

下面介绍几个常见的应用案例：结构分析有限元分析可以用于结构分析，以评估结构的刚度和强度。

在设计建筑、桥梁、航空器等工程项目时，工程师可以使用有限元分析来模拟结构的力学行为，预测结构在不同加载条件下的变形和应力分布，以优化结构设计。

热传导分析有限元分析也可以用于热传导分析，在工程项目中评估热传导或热辐射过程。

例如，在电子设备的散热设计中，可以使用有限元分析来预测电子元件的温度分布，优化散热设计，确保电子元件的正常工作。

流体流动分析在流体力学研究中，有限元分析可以用于模拟流体的运动和流动行为。

例如，在船舶设计中，可以使用有限元分析来模拟船体受到波浪作用时的变形和应力分布，验证船体的可靠性和安全性。

优缺点有限元分析具有以下优点：•可以模拟复杂结构和物理现象，提供准确的结果。

•可以优化结构设计，减少设计成本和时间。

《有限元分析基础》上机

三、实验内容及基本要求
序
实验项目名称
号
1 一维系统受力有限元分析
2 二维系统受力有限元分析
3 齿轮或轴受力有限元分析
学
实验内容与要求
必开/
时
选开
1．熟悉有限元软件 ANSYS 环境；
2 2．熟悉 ANSYS 的三个求解步骤；
必开
3．建立一维悬臂梁的受力分析行求解分析； 2．平面系统受力分析。
(3)实验结束后，根据上机实验指导老师的要求，完成实验报告。
2、考核方式
(1)实验成绩由指导教师从以下几方面综合评定：上机实验完成情况、实验完成后的回答问题以及调试程序结果等，并以每次实验成绩累计；
(2)实验课成绩在课程中原则上占 20%左右的比例。
执笔：米洁审阅：郝静如王科社
必开
三维模型的建立；
4 施加载荷及约束；求解并分析结果，与实际情况对比。
必开
四、主要设备或软件环境
主要设备有计算机 80 台，配备 ANSYS 环境
五、实验指导书及参考资料
《有限元分析基础》实验指导书，自编
六、实验报告及实验考核办法
1、实验报告
(1)上机实验前熟悉实验题目，仔细复习相关理论知识。
(2)独立思考，认真回答教师的随堂提问。
《有限元分析基础》上机
实验归属：课内实验课程编码：0RH01136 课程性质：专业任选课实验学时：8 适用专业：机械设计制造及其自动化
一、实验教学的地位、任务及作用
有限元法是数学技术与计算机技术相结合，解决现代工程问题的数值方法，实现用科学的设计方法代替传统经验的设计方法。
本课程是为机械设计及其自动化专业开设的一门专业选修课。通过本课程的理论知识学习和实践环节训练，使学生具备分析一般工程问题的能力：

有限元分析的原理及应用

有限元分析的原理及应用1. 引言有限元分析（Finite Element Analysis, FEA）是一种工程数值模拟方法，通过将大型、复杂的物理问题离散成多个小的有限元单元，并对每个单元进行数值计算，最终得到整体系统的解。

本文将介绍有限元分析的原理及其在工程领域的应用。

2. 有限元分析的原理有限元分析的原理可以概括为以下几个步骤：2.1. 建立几何模型首先，根据实际问题的几何形状，以及需要分析的部分，建立一个几何模型。

这个模型可以是二维的或三维的，可以通过计算机辅助设计（CAD）软件绘制，也可以通过测量现场物体的尺寸来获得。

2.2. 网格划分在建立好几何模型后，需要将其离散化为有限多个小的有限元单元。

常见的有限元单元有三角形、四边形和六面体等。

划分过程决定了数值计算的精度，越精细的划分可以得到更精确的结果，但同时也会增加计算量。

2.3. 建立数学模型和边界条件有限元分析需要建立一个数学模型来描述物理问题。

这个数学模型可以是线性的，也可以是非线性的，取决于具体的问题。

在建立数学模型时，还需要考虑边界条件，即模型的边界上可能存在的约束或加载。

2.4. 求解数学模型有了数学模型和边界条件后，需要对其进行求解。

求解过程可以采用迭代方法或直接求解方法，具体取决于问题的复杂程度和计算要求。

在这一步中，需要进行数值计算，得到对应的物理量，例如应力、位移、温度等。

2.5. 后处理在得到数学模型的解后，需要进行后处理，将数值结果转化为可视化或可以使用的形式。

后处理可以包括绘制位移云图、应力云图等，以及针对特定问题进行统计分析。

3. 有限元分析的应用有限元分析在工程领域有广泛的应用。

以下列举了一些常见的应用领域：3.1. 结构力学有限元分析在结构力学中的应用非常广泛。

通过有限元分析，可以对结构的强度、刚度、变形等进行分析和优化。

常见的应用包括建筑结构、桥梁、飞机、汽车、船舶等领域。

3.2. 热传导有限元分析可以用于模拟物体内部的温度分布和热传导过程。

有限元分析的原理

有限元分析的原理
有限元分析是一种利用数值计算方法对复杂结构进行力学分析的工程技术。

其基本原理是将结构离散为有限数量的简单元素（如三角形、四边形等），通过对这些元素的力学性质进行计算，再整合得到整个结构的行为。

有限元分析的具体步骤如下：
1. 离散化：将结构划分为一系列连续或间断的有限元素，并确定每个元素的节点。

常用的有限元素包括线元、面元和体元。

2. 建立元素方程：通过对各个元素应用力学原理，建立每个元素的力学方程。

根据结构的不同特性，可以考虑各向同性或各向异性。

3. 组装方程：将各个元素的力学方程组装成整个结构的方程系统。

通过将节点的位移和力进行连接，形成整个结构的整体方程。

4. 约束和加载：根据实际问题，对结构施加特定的边界条件和加载情况。

这些条件可以是强制性的约束（如固定支座）或施加的外部载荷。

5. 求解方程：通过数值计算方法求解组装的方程系统，得到各个节点的位移、应力和应变等。

常用的方法有直接法（如高斯消元法）和迭代法（如共轭梯度法）。

6. 后处理：根据求解结果，对结构的应力、变形等进行分析和评估。

可以绘制各个节点或元素的位移云图、应力云图等。

有限元分析的优势在于可以较好地描述非线性、动力学和多物理场等复杂问题，并可以在设计阶段提供有用的指导。

然而，有限元分析也有一些限制，如需要对结构进行合理的离散化、对结果进行验证以及计算资源的消耗等。

因此，在进行有限元分析时，需要合理选择计算模型和方法，并结合实际情况进行综合分析和判断。

有限元分析上机指导书

目录实验一车轮的实体建模与网格划分 (3)实验二自下向上实体建模（建立连杆模型） (6)实验三平板结构的强度分析 (10)实验四轴承座的有限元建模与强度分析 (13)实验五潜水艇的稳态热分析 (19)实验六管的热应力分析 (22)实验七飞机机翼模型模态分析 (25)实验八质量弹簧系统谐响应分析 (29)实验九板-梁结构的瞬态动力学分析 (33)实验十管道中流场的流体动力学分析 (37)实验一车轮的实体建模与网格划分一、实验目的：创建实体的方法，工作平面的平移及旋转，建立局部坐标系，模型的映射，拷贝，布尔运算（相减、粘接、搭接，基本网格划分。

）二、问题描述：车轮为沿轴向具有循环对称的特性，基本扇区为45度，旋转8份即可得到整个模型。

车轮内部A点所在线至圆心处为5,四个倒角处圆角半径0.25。

三、具体步骤：1．建立切面模型建立三个矩形Main Menu: Preprocessor -> -Modeling-Create -> -Areas->-Rectangle -> By Dimensions依次输入x1=5, x2=5.5, y1=0, y2=5单击Apply再输入x1=5.5, x2=7.5, y1=1.5, y2=2.25单击Apply最后输入x1=7.5, x2=8.0, y1=0.5, y2=3.75单击OK将三个矩形加在一起Main Menu: Preprocessor ->Modeling-Operate >Booleans-Add >Areas单击Pick All打开线编号Utility Menu >PlotCtrls > Numbering 线编号为ON，并选择/NUM为Colors & Numbers分别对线14与7；7与16；5与13；5与15进行倒角，倒角半径为0.25Main Menu: Preprocessor ->Modeling-Create >Lines-Line Fillet拾取线14与7，单击Apply，输入圆角半径0.25，单击Apply；拾取线7与16，单击Apply，输入圆角半径0.25，单击Apply；拾取线5与13，单击Apply，输入圆角半径0.25，单击Apply；拾取线5与15，单击Apply，输入圆角半径0.25，单击OK；打开关键点编号Utility Menu >PlotCtrls > Numbering 关键点编号为ON，并选择/NUM为Colors & Numbers通过三点画圆弧Main Menu>Preprocessor>Create>Lines>Arcs>By End KPs & Rad拾取12及11点，单击Apply，再拾取10点，单击Apply，输入圆弧半径0.4, 单击Apply;拾取9及10点，单击Apply，再拾取11点，单击Apply，输入圆弧半径0.4, 单击OK由线生成面Main Menu: Preprocessor -> -Modeling-Create -> -Areas-Arbitrary >By Lines拾取线6、8、2单击Apply拾取线20、19、21单击Apply拾取线22、24、23单击Apply拾取线17、18、12单击Apply拾取线11、25单击Apply拾取线9、26单击OK将所以的面加在一起Main Menu: Preprocessor ->Modeling-Operate >Booleans-Add >Areas单击Pick All2．定义两个关键点（用来定义旋转轴）Main Menu>Preprocessor>Create>Keypoints-In Active CSNPT输入50，单击ApplyNPT输入51，Y输入6，单击OK。

有限元分析及应用

有限元分析及应用有限元分析是一种数值计算方法，用于解决各种工程和科学领域中的复杂问题。

该方法基于物体或结构的离散性近似模型，将其分割成许多小的子领域，进而进行数学求解。

有限元分析广泛应用于结构力学、流体力学、电磁学、热传导等领域，在工程设计、产品开发和科学研究中发挥着重要作用。

一、有限元分析的原理有限元分析的核心原理是将一个复杂的物体或结构离散为许多互相连接的小尺寸单元，如三角形或四边形。

每个单元被视为一个小的、局部的子问题，并假设在每个单元内部的场变量（如位移、温度、电势等）为局部常数。

根据这一假设，可以建立一个局部方程来描述每个单元内部的行为。

为了求解整个系统的行为，将这些局部方程组合为一个整体方程组，并且采用边界条件来限制解的自由度。

然后，通过求解整体方程组，就可以得到整个系统在给定加载条件下的响应。

二、有限元分析的步骤有限元分析通常需要经过以下几个步骤：1. 几何建模：将待分析的物体或结构建立几何模型，包括定义节点、边界和连接关系等。

2. 单元划分：将几何模型划分为许多小的单元，选择合适的单元类型和尺寸。

3. 材料属性和加载条件：分配材料属性和加载条件给每个单元，如材料的弹性模量、材料的线性或非线性特性以及加载的力、温度等。

4. 单元方程建立：根据每个单元的几何形状和材料特性，建立每个单元内部的方程。

5. 整体方程建立：将所有单元的方程组合成一个整体方程，引入边界条件和约束条件。

6. 方程求解：通过数值方法（如矩阵解法）求解整体方程组。

7. 结果后处理：根据求解得到的结果，进行分析和后处理，如位移、应力和应变的计算、轴力图、位移云图等的绘制。

三、有限元分析的应用有限元分析已经应用于各种领域，主要包括以下几个方面：1. 结构力学：有限元分析可以用于评估结构的强度和刚度，预测结构的变形和破坏情况。

它广泛应用于建筑、桥梁、汽车、飞机等结构的设计和优化。

2. 流体力学：有限元分析可以用于模拟流体力学问题，如流体流动、传热和传质等。

第一节有限元分析概述

第一节有限元分析概述有限元分析是一种数值计算方法，用于求解连续物体的力学问题。

它是将连续体划分成有限个小元素，利用元素间的相互关系来近似描述物体的行为。

有限元分析可以用于求解各种力学问题，如固体力学、流体力学、热传导等。

有限元分析的基本步骤包括建立模型、离散化、求解和分析结果。

首先，需要根据实际问题建立一个几何形状和边界条件的模型。

然后，将模型离散化为有限个小元素，每个元素具有一些简单的形状和几何特征。

接下来，需要确定每个元素内部的应力和变形的形式，这通常与所采用的数学模型有关。

然后，根据力学原理和边界条件，可以通过数值方法求解每个元素的应力和变形。

最后，可以对求解结果进行后处理，分析模型的响应，并检查结果的合理性。

有限元分析的优点之一是可以处理复杂的几何形状。

因为问题的几何形状是通过离散化成有限个小元素来描述的，所以可以处理各种形状的物体，包括曲线、曲面和体积。

同时，有限元分析还可以考虑非线性和不均匀性。

对于具有非线性特性的材料或结构，可以通过数值方法来求解其行为。

此外，有限元分析还可以处理多物理场的耦合问题，如流固耦合、热力耦合等。

然而，有限元分析也有一些局限性。

首先，离散化过程中需要选择合适的元素类型和大小。

选择不当的元素可能导致结果的不准确性。

其次，有限元分析需要耗费大量的计算资源。

由于模型通常包含大量的节点和单元，需要进行大规模的计算，对计算机的存储和计算能力有一定的要求。

最后，有限元分析的结果需要进行验证和验证。

由于模型的简化和假设，有限元分析的结果可能与实际情况存在一定的差异，需要通过实验数据进行验证和验证。

总的来说，有限元分析是一种有效的数值计算方法，用于求解连续体的力学问题。

它可以处理复杂的几何形状、非线性和不均匀材料，以及多物理场的耦合问题。

然而，它也有一定的局限性，需要合适的离散化、大量的计算资源和验证结果的步骤。

在实际应用中，需要根据具体问题的性质和要求，选择适当的数值方法和参数，以获得准确可靠的结果。

有限元分析的基本原理

有限元分析的基本原理有限元分析是一种工程结构分析方法，它通过将结构分割成有限数量的小单元，然后利用数学方法对每个小单元进行分析，最终得出整个结构的性能和行为。

有限元分析的基本原理包括以下几个方面：1. 离散化处理。

有限元分析的第一步是将连续的结构离散化成有限数量的小单元，这些小单元可以是一维的杆件、二维的板或壳、也可以是三维的实体单元。

离散化处理的目的是将复杂的结构问题简化成一些简单的小单元问题，从而方便进行数学分析。

2. 建立单元模型。

每个小单元都需要建立相应的数学模型，这个模型通常是基于物理原理和数学方程建立的。

例如，对于弹性结构，可以采用弹性力学理论建立单元模型；对于热传导问题，可以采用热传导方程建立单元模型。

建立单元模型的目的是描述小单元的性能和行为，以便进行数学分析。

3. 建立整体模型。

将所有小单元组合起来，就得到了整个结构的有限元模型。

整体模型需要考虑小单元之间的连接关系和边界条件，以确保模型的完整性和准确性。

整体模型是对结构进行数学描述的基础，也是进行数值计算的对象。

4. 求解方程。

建立好整体模型后，需要对模型进行数学求解，得出结构的性能和行为。

这通常涉及到大量的数学运算和计算机程序，因此需要借助计算机进行求解。

求解方程的目的是得出结构的应力、应变、位移等物理量，以评估结构的性能和稳定性。

5. 结果分析。

最后，需要对求解得到的结果进行分析和评估。

这包括对结构的强度、刚度、稳定性等方面进行评估，以确定结构是否满足设计要求。

结果分析是有限元分析的最终目的，也是工程实践中最为关键的一步。

总之，有限元分析是一种基于数学和物理原理的工程结构分析方法，它通过离散化处理、建立单元模型、建立整体模型、求解方程和结果分析等步骤，对结构的性能和行为进行评估和预测。

有限元分析的基本原理对于工程设计和分析具有重要的意义，也是工程结构分析领域的重要方法之一。

有限元分析的基本原理

有限元分析的基本原理有限元分析（Finite Element Analysis，FEA）是一种工程分析方法，它通过将复杂的结构分割成有限数量的简单单元，然后利用数学方法对每个单元进行分析，最终得出整个结构的行为。

有限元分析方法在工程领域得到了广泛的应用，可以用于求解结构的应力、挠度、热传导、流体流动等问题，是一种非常有效的分析工具。

有限元分析的基本原理可以归纳为以下几点：1. 离散化，有限元分析将连续的结构离散化为有限数量的单元，这些单元可以是三角形、四边形、四面体、六面体等形状。

每个单元都有自己的节点和自由度，通过对单元的组合，可以得到整个结构的离散模型。

2. 建立方程，对于每个单元，可以建立其位移与受力之间的关系，这通常可以通过弹性力学理论得到。

然后将所有单元的位移-受力关系组合成整个结构的方程，这个方程描述了整个结构的行为。

3. 求解方程，得到整个结构的方程之后，可以通过数值方法对其进行求解，得到结构在给定载荷下的响应，包括位移、应力、应变等信息。

4. 后处理，最后，对求解得到的结果进行后处理，可以得到结构的各种性能指标，比如最大应力、挠度、疲劳寿命等。

这些指标可以帮助工程师评估结构的安全性和可靠性。

有限元分析的基本原理非常简单，但在实际应用中却有着复杂的数学和计算机实现。

通过有限元分析，工程师可以更好地理解结构的行为，设计更安全、更经济的产品。

有限元分析方法的发展也为工程领域的发展提供了强大的支持，可以预测结构在各种复杂载荷下的响应，为工程设计提供了重要的参考依据。

总的来说，有限元分析是一种非常重要的工程分析方法，它的基本原理是将复杂的结构离散化，建立数学模型，通过数值方法求解得到结构的响应。

有限元分析方法的发展为工程领域的发展做出了重要贡献，相信在未来的发展中，它将发挥更加重要的作用。

有限元分析原理与步骤

有限元分析原理与步骤
有限元分析是一种数值计算方法，用于解决工程结构的力学问题。

它将任意复杂的结构分割成为若干个简单的子结构，通过数学模型和计算机软件进行力学分析。

有限元分析的步骤如下：
1. 建立几何模型：根据实际结构的几何形状，使用CAD软件
或者手工绘图等方式建立三维或二维模型。

2. 网格划分：将结构模型划分成若干个小单元，如三角形、四边形或六边形等，这些小单元构成了有限元网格。

3. 选择适当的元素类型：根据结构的特性选择合适的元素类型，如杆件元、梁单元、板单元等。

4. 建立整体刚度矩阵：根据每个小单元的几何形状和材料性质，计算每个小单元的刚度矩阵，将其组装成整个结构的刚度矩阵。

5. 施加边界条件：确定结构的边界条件，如固定支座、约束等。

6. 施加荷载：施加力、压力、温度等荷载条件。

7. 求解方程：通过求解结构的刚度方程，得到结构的位移、应力、应变等结果。

8. 后处理结果：根据求解得到的结果，进行结果的可视化及分
析。

通过以上步骤，有限元分析可以提供结构的力学性能分析，如应力、应变、变形等，为工程设计和优化提供参考依据。

有限元分析上机实验指导书

实验一ANSYS软件环境一、实验目的：熟悉ANSYS软件菜单、窗口等环境、软件分析功能及解题步骤。

二、实验设备：微机，ANSYS软件。

三、实验内容：ANSYS软件功能、菜单、窗口及解题步骤介绍。

四、实验步骤：1、ANSYS界面介绍：ANSYS软件功能非常强大，应用范围很广，并具有友好的图形用户界面（GUI）和优秀和程序架构。

基于Motif标注的GUI主要由主窗口和输出窗口组成。

随着版本的不断升级，ANSYS界面不断改进，不同版本间的界面存在着较大差别。

下面介绍ANSYS的用户界面。

（1）主窗口图1-1 ANSYS主窗口ANSYS的主窗口主要由以下5个部分组成。

①Utility菜单这些菜单主要通过ANSYS的相关功能组件起作用，比如文件控制、参数选择、图像参数控制及参数输入等。

②Input Line(Input Window命令输入窗口)命令输入窗口（也称为命令栏）用于显示程序的提示信息并允许用户直接输入命令，简化分析过程。

③工具栏（Toolbar）工具栏主要由按钮组成，这些按钮都是ANSYS中的常用命令。

用户可以根据工作类型定义自己的工具栏以提高分析效率。

④主菜单（Main Menu）主菜单包括了ANSYS最主要的功能，分为前处理器（Preprocessor）、求解器（Solution）、通用后处理器（General Postprocessor）、设计优化器（Design Optimizer）。

展开主菜单可以看到非常多的树状建模命令，这也是ANSYS7.0版本和以前版本的一个显著差别。

虽然菜单的外观改变了，但是菜单结构没有变化，这对ANSYS用户平滑升级非常有利。

⑤图形窗口（Graphic Windows）图形窗口用于显示分析过程的图形，实现图形的选取。

在这里可以看到实体建模各个过程的图形并可查看随后分析的结果。

（2）输出窗口（Output Windows）输出窗口用于显示程序的文本信息，即以简单表格形式显示过程数据等信息。

桥式起重机主梁有限元分析指南

桥式起重机主梁有限元分析指南桥式起重机主梁有限元分析指南有限元分析是一种工程分析方法，通过将复杂的结构分成有限数量的小单元，然后进行数值计算，以确定结构的应力、变形等性能。

下面将按照以下步骤介绍桥式起重机主梁的有限元分析方法。

第一步：建立模型首先需要确定分析的范围和目标，根据实际情况选择主梁的一部分或整体进行分析。

然后，根据主梁的几何形状和材料特性，进行建模。

可以使用CAD软件绘制主梁的几何形状，然后转换为有限元分析软件可识别的格式。

第二步：划分单元和节点将主梁分成有限数量的小单元，一般采用三角形或四边形单元。

划分单元的目的是将结构离散为小的部分，便于计算机进行数值计算。

同时，需要在单元的节点处定义位移约束和荷载条件。

第三步：定义材料属性和边界条件根据主梁的材料特性，如弹性模量、泊松比等参数，对每个单元进行材料属性的定义。

同时，需要根据实际情况定义边界条件，包括固支边界、荷载和约束等。

第四步：施加荷载和约束根据实际工况和设计要求，施加荷载和约束。

可以模拟起重机所受的静载荷、动载荷和横向载荷等。

同时，需要定义约束条件，如固定边界、支座约束等。

第五步：求解方程通过有限元软件对模型进行计算，求解结构的应力、变形等参数。

有限元软件会根据划分的单元和节点，利用数值计算方法求解结构的方程。

第六步：结果分析根据求解的结果，分析结构的应力分布、变形情况和破坏状态。

可以通过有限元软件绘制应力云图、位移云图等图形，直观展示结构的性能。

第七步：优化设计根据分析结果，对主梁的结构进行优化设计。

可以调整材料厚度、增加加强筋等措施，以提高主梁的强度和稳定性。

有限元分析是桥式起重机主梁设计和优化的重要工具。

通过这种方法，可以更准确地了解主梁的受力性能，为工程师提供科学的依据，进一步优化设计方案。

同时，也可以减少实际试验的成本和周期，提高工程效率。

《有限元分析及应用》上机指导书

《有限元分析及应用》上机习题上机习题要求：1）独立完成3个上机题，并完成一份分析报告。

分析报告中要对所计算的问题和建模过程做详细说明，以图表形式分析计算结果。

2）结题报告中的字体，图标要求：大标题，三号，黑体；小标题，四号，宋体；正文，小四，宋体；图号、图名、表号、表名都采用五号，宋体。

报告中的所有字母，数字采用Times New Rome。

从ANSYS导图采用硬拷贝“hard copy”，图片长度一般采用10cm。

3）连同前面布置的作业，作为结课报告，一起上交。

结课报告的内容包括作业和一份上机分析报告，用A4纸打印或者手写，要求字迹工整。

结课报告的首页是：《有限元分析及应用》上机报告任课教师：聂志峰学生姓名：×××，学号：×××，班级：×××。

******************************************************************************** 习题1：研究对象是某工业厂房带牛腿钢筋混凝土排架柱，相关尺寸标注如图1.1所示，密度2.5×103Kg/m3，弹性模量30.0GPa，泊松比0.2，分析这一结构在自重及屋架和吊车梁载荷作用下的内力及变形情况。

习题2：钢制压力容器，内径D i = 800mm，平封头高度h =120mm，筒体壁厚t = 24mm，内压p = 8MPa，材料为16MnR，弹性模量E = 200GPa，泊松比ν = 0.3，圆筒总体长度2400mm。

首先对该容器进行应力分析，确定最大应力处及相应的应力集中系数，并作为以下带沟槽封头容器分析比较的参照。

重点体会应力分布敏感区域细化网格对计算结果的影响。

习题3：一侧固定的方板如图3.1所示，长宽均为1m，厚度为5cm，方板的右侧受到均布拉力Mpaq的作用。

材料的弹性模量为GPa=200=E，泊松比为0.3。

有限元分析法在起重设备管理中应用

有限元分析法在起重设备管理中的应用1. 引言起重设备是现代工业生产中必不可少的重要设备之一。

在起重设备的设计、制造和使用过程中，安全性和可靠性是至关重要的考虑因素。

为了确保起重设备在工作过程中的稳定性和安全性，有限元分析法被广泛应用于起重设备的管理中。

2. 有限元分析法简介有限元分析法（Finite Element Analysis, FEA）是一种基于数值计算的工程分析方法，能够模拟和分析复杂结构的力学行为。

该方法将复杂的结构分割为许多小的单元，通过求解数学模型中的方程组来计算结构的受力和变形情况，从而评估结构的性能。

3. 有限元分析法在起重设备设计中的应用起重设备的设计过程中，有限元分析法可以用于以下方面：3.1 结构强度和刚度分析通过有限元分析法，可以对起重设备的各个部件进行强度和刚度分析。

例如，可以评估起重机臂的受力情况，确保其在工作过程中不会发生过大的变形或破坏。

3.2 疲劳寿命预测起重设备在使用过程中会受到循环荷载的作用，容易出现疲劳破坏。

有限元分析法可以预测起重设备的疲劳寿命，帮助制造商确定维护计划和升级方案，确保设备的可靠性和安全性。

3.3 结构优化通过有限元分析法，可以对起重设备的结构进行优化。

例如，可以通过分析不同材料的应力分布情况，确定最佳材料选择；通过调整部件的几何形状，优化设备的结构性能。

4. 有限元分析法在起重设备制造中的应用起重设备的制造过程中，有限元分析法可以用于以下方面：4.1 制造过程仿真通过有限元分析法，可以模拟起重设备制造过程中的各个环节，例如焊接、拼装等，评估制造过程中的应力分布情况和变形情况，确保制造过程的质量和可靠性。

4.2 产品质量控制有限元分析法可以对制造出的起重设备进行质量控制。

通过对产品的受力和变形情况进行分析，可以及早发现潜在的质量问题，并采取相应的措施进行改进。

5. 有限元分析法在起重设备使用中的应用起重设备在使用过程中，有限元分析法可以用于以下方面：5.1 动力学分析通过有限元分析法，可以对起重设备在工作过程中的动力学行为进行分析。

有限元分析及理论上机报告

有限元分析及理论上机报告报告（一）Demo7 stress一、问题描述一个承受拉力的平板，在其中心位置有一个小圆孔，其结构尺寸如下图所示，要求分析其结构圆孔处的Mises应力分布。

材料特性：弹性模量E = 210000 MPa，泊松比 =0.3拉伸载荷：P=100MPa平板厚度：d=1mm二、方法概述，建模思路和分析策略1由于薄板只在边缘上受到了平行于板面的并沿厚度均匀分布的力，所以平板处于平面应力状态。

在创建部件（Part）时，薄板的模型所在空间(Space)设置为（2D Planer）,绘制图形。

2由于该平板受力模型的结构和载荷是对称的，所以，可以取用模型的1/4进行分析。

其图形如下所示。

3材料为线弹性材料，其材料属性设置为Elasticity中的Elastic，设置其弹性模量（E=210000MPa）和泊松比（ =0.3）。

薄板属于实体，其截面属性种类为实体（Solid），然后赋予其截面属性。

4由薄板的受力情况和分析要求可知，薄板的应力分析为线性/非线性的静力学分析，所以其分析步的类型为Static、General，不用考虑几何非线性（NLgeom>off）。

5模型所受的载荷为均布压力，使用载荷类型为（pressure）。

由于模型的对称，所以对模型的左侧和底部的边界线设置边界条件，固定边界。

由受力分析结果可得：左侧边界为XSYMM，底部边界为YSYMM。

6中心圆孔处为应力集中区域，且为分析结果要求重点，应局部网格加密。

划分网格，然后提交分析。

三、分析过程中遇到的问题及解决方法分析过程中没有遇到什么问题，但是需要注意几个方面。

1、在定义截面属性时，应注意的是平面应力分析问题的截面属性不是shell，而应该是solide（实体）。

其次注意平面的厚度。

一会吧其次，边界条件应该在分析步的第一步（initial）里添加，否则会导致有限元分析的失败。

载荷的添加应该是在第二步，注意载荷的方向为由里向外—100 三，由于取用的是板子的1/4作为分析的模型，所以将边界条件固定来模仿相应的应力情况，即固定相应边的ＸＹ方向上的坐标。

有限元分析基础教程

有限元分析基础教程有限元分析是一种工程设计与分析的常用方法，通过将连续系统离散化为有限数量的元素，使用数学模型计算来模拟和分析结构的力学行为。

ANSYS是一种广泛使用的有限元分析软件，以其强大的功能和广泛的应用领域而闻名。

在本教程中，我们将以一个简单的结构案例为例，介绍有限元分析的基础知识和步骤。

首先，我们需要了解有限元分析的基本概念。

有限元分析的主要目标是解决结构的应力、应变、位移和变形等问题。

为了达到这一目标，我们将结构离散化为有限数量的元素，并对每个元素进行建模和分析。

在ANSYS软件中，我们可以选择不同类型的元素，例如梁元素、板元素和体元素，以适应不同的结构类型和应用领域。

接下来，我们需要进行结构的前处理工作。

首先，我们需要绘制结构的几何模型，并定义其材料特性和边界条件。

在ANSYS中，我们可以使用图形用户界面来绘制模型，并通过材料库来选择合适的材料属性。

边界条件通常包括约束和加载。

我们可以定义结构的固定边界条件、位移边界条件和力边界条件，以模拟实际应用中的加载情况。

完成前处理后，我们可以进行有限元分析。

这包括求解结构的刚度矩阵和载荷向量，并计算结构的响应。

在ANSYS中，我们可以选择不同的求解器，例如静力分析求解器、动力分析求解器和热力分析求解器，根据不同的分析需求进行选择。

分析完成后，我们可以进行结构的后处理工作。

这包括分析结果的可视化和解释。

在ANSYS中，我们可以绘制结构的位移图、应力图和应变图，以直观地了解结构的响应。

我们还可以提取感兴趣的结果数据，例如最大应力值、最大位移值和变形云图，以进一步分析和评估结构的性能。

总结起来，有限元分析是一种常用的工程设计与分析方法，通过将结构离散化为有限数量的元素，并使用数学模型计算来模拟和分析结构的力学行为。

在ANSYS软件中，我们可以进行结构的前处理、分析和后处理工作，以获得结构的应力、应变、位移和变形等信息。

对于不同类型和复杂度的结构，有限元分析都可以提供准确和可靠的工程解决方案。

机械设计经验总结之有限元分析(一)

元分析通用的几个步骤
查看运算结果：
右图是Pro/e 提供查看计算结果的页面。一般情况下，结构设计者关心的在两个方面：
• 结构的应力分布情况 • 结构的变形情况
结果可以动画演示，以方便查看变形方向等。
有限元分析通用的几个步骤
查看运算结果：结构的应力分布情况
有限元分析通用的几个步骤
查看运算结果：结构的变形情况
有限元分析通用的几个步骤
评估运算结果：
有限元的计算结果只是一个近似值。但是，它毕竟为我们的设计提供了一个可参考的依据在评估计算结果中，需要考虑没有加人计算的因素以及参考现有的、相关的设备运行结果。
有限元分析通用的几个步骤
添加材料属性。
通过选择进入Machnicia 模块。点击赋予材料的按钮，选择材料。大多数情况下，软件会提供各种材料的属性库。操作者只有进行必要的选择就可以用了。当然，也可以对其中的某些参数进行调整以更加符合实际情况。
有限元分析通用的几个步骤
添加约束
约束是需要根据设计或使用情况进行指定的。
有限元分析通用的几个步骤
添加载荷
载荷的获得基本上是通过静力学的计算获得的。把计算结果加入在零件表面。
有限元分析通用的几个步骤
划分网格
一般情况下，有限元分析程序都提供了自动的网格划分功能。网格划分的越是细致，理论上讲计算结果也越精确。计算消耗的时间也会变长。也可以用划分不同的网格来检查计算结果。
常见的几个有限元软件工具 Cosmos软件是美国SRAC（Structure Research and Analysis Corporation ）公司的产品，它具有计算速度快、解题时占用磁盘空间少、使用方便、分析功能全面、与其他CAD/CAE软件集成性好等优点。