SAMCEF有限元分析 耦合分析典型实例
ansys有限元分析工程实例大作业
ansys有限元分析工程实例大作业————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期：辽宁工程技术大学有限元软件工程实例分析题目基于ANSYS钢桁架桥的静力分析专业班级建工研16-1班（结构工程）学号 471620445姓名日期 2017年4月15日基于ANSYS钢桁架桥的静力分析摘要：本文采用ANSYS分析程序，对下承式钢桁架桥进行了有限元建模;对桁架桥进行了静力分析，作出了桁架桥在静载下的结构变形图、位移云图、以及各个节点处的结构内力图（轴力图、弯矩图、剪切力图），找出了结构的危险截面。
关键词：ANSYS；钢桁架桥；静力分析；结构分析。
引言：随着现代交通运输的快速发展，桥梁兴建的规模在不断的扩大，尤其是现代铁路行业的快速发展更加促进了铁路桥梁的建设，一些新建的高速铁路桥梁可以达到四线甚至是六线，由于桥面和桥身的材料不同导致其受力情况变得复杂，这就需要桥梁需要有足够的承载力，足够的竖向侧向和扭转刚度，同时还应具有良好的稳定性以及较高的减震降噪性，因此对其应用计算机和求解软件快速进行力学分析了解其受力特性具有重要的意义。
1、工程简介某一下承式简支钢桁架桥由型钢组成，顶梁及侧梁，桥身弦杆，底梁分别采用3种不同型号的型钢，结构参数见表1，材料属性见表2。
桥长32米，桥高5.5米，桥身由8段桁架组成，每个节段4米。
该桥梁可以通行卡车，若只考虑卡车位于桥梁中间位置，假设卡车的质量为4000kg，若取一半的模型，可以将卡车对桥梁的作用力简化为P1，P2，和P3，其中P1=P3=5000N，P2=10000N,见图2,钢桥的形式见图1，其结构简图见图3。
图1钢桥的形式图2桥梁的简化平面模型（取桥梁的一半）图3刚桁架桥简图所用的桁架杆件有三种规格，见表1表1 钢桁架杆件规格杆件截面号形状规格顶梁及侧梁 1 工字形400X400X12X12桥身弦杆 2 工字形400X300X12X12底梁 3 工字形400X400X16X16所用的材料属性，见表2表2 材料属性参数钢材弹性模量EX泊松比PRXY 0.3密度DENS 78002 模型构建将下承式钢桁梁桥的各部分杆件，包括顶梁及侧梁，桥身弦杆，底梁均采用BEAM188单元，此空间梁单元可以考虑所模拟杆件的轴向变形; 定义了一套材料属性，各类杆件为钢材，其对应的参数如表2所示；根据表1中的杆件规格定义了三种梁单元截面，根据表1分别定义在相应的梁上；建模时直接建立节点和单元，在后续按照先建节点再建杆的次序一次建模。
有限元静力学分析实例
（2）定义集中力在主菜单中选择Load——Manager，在弹出的对话框中进行如图27所示的设置，然后点击Continue，在弹出的对话框中进行如图28所示的设置，然后点击OK。
图27图28
在Load Manager对话框中可以看到，如图29所示，名为Load-Point的载荷在分析步Step-Load-1中开始起作用，并延续（propagate）到分析步Step-Load-2中。
图30图31
图32
（4）定义受剪力的面返回Load功能模块，在主菜单中选择Tools——Surface——Create，在弹出的对话框中，在Name后面输入Surf-Load，然后点击Continue，选择如图33红色区域。
图33
（5）定义面载荷在Load Manager对话框中再次点击Create，进行如图34所示的设置，在弹出的Edit对话框中，设置向量起始坐标（0.0,0.0,0.0），回车确认，输入向量的终点坐标（0.0,-10.0,0.0），再次回车确认。设置Magnitude（大小）为36，点击OK，得到的部件如图35所示。
2.由于关心的是应力集中部位的应力状态，所以在模型中使用C3D20R单元（20节点六面体二次减缩积分实体单元）。
3.基于结构和载荷的对称性，可以只取模型的1/2进行分析（见图1）。
4.由于圆孔处螺纹的应力应变状态不是所关心的重点，可以简化杆件和圆孔之间的连接关系（如图1所示），不对杆件和螺纹精确建模，而是在杆件一端的受力点和圆孔内表面之间建立分布耦合约束。
图8
五、定义装配体
在Module列表中选择Assembly功能模块。点击左侧工具区中的 （Instance Part），接受默认参数，如图9所示，即类型为非独立实体，点击OK。
Samcef
SamcefSAMTECH的核心产品是专注于机械系统虚拟仿真、结构有限元分析和多学科优化的软件工具，如Samcef、BOSSQuattro、EUROPLEXUS以及TEA等。
这些核心软件产品能够满足从设计研发阶段到高级验证性分析的各个工业领域的需求，本文将着重介绍Samcef能够帮助工程师做些什么。
一、背景简介SAMTECH公司是世界著名有限元软件Samcef的开发商和供应服务商，是欧洲CAE领域的领导者。
SAMTECH公司的前身是比利时列日大学(University of Liege)的宇航实验室，该实验室自从1965年就从事商业化有限元分析软件Samcef的开发工作。
Samcef软件的开发者于1986年脱离列日大学而创建了SAMTECH公司。
目前，SAMTECH公司在比利时、法国、德国和意大利设有9个分支机构，在英国、俄罗斯、加拿大、印度、日本、中国和韩国等十多个国家有代理商的销售和技术服务。
SAMTECH 与航空和航天工业、防卫、汽车、能源和造船等领域的大型厂商都有着密切的合作。
二、Samcef软件介绍Samcef是专业的有限元分析软件，包含下述几个模块。
1.专业便捷的有限元前后处理平台Samcef FIELDSamcef FIELD(FIELD=FInite ELment Desktop)：新一代有限元分析前后处理器，是一个完整的综合前后处理环境，其功能包括建模、线性与非线性结构的分析的驱动和管理，是CAD到CAE 的连接桥梁，如图1所示。
Samcef FIELD能够满足一般或特殊的需求，管理快速或复杂的分析。
作为一个开放式的环境，SAMCEF Field通过非常直观的导航功能，为用户进行机构和结构的设计和仿真分析提供了一个必要工具。
Samcef FIELD与Samce f系列求解器的传递是非常清晰的。
Samcef FIELD提示用户定义与应用领域相关的数据，如果发现不连贯的数据则提示用户更改。
有限元模态分析报告实例
ANSYS 模态分析实例5.2ANSYS 建模该课题研究的弹性联轴器造型如下图 5.2 :图勺2弹性联轴器1-联接柴油机大铁圈；茁橡胶膜片；3-联接电动机小铁圈在ANSYS 中建立模型，先通过建立如5.2所式二分之一的剖面图，通过绕中轴线旋转建立模拟模型如下图 5.3资料个人收集整理，勿做商业用途_.:q:4 1(.片三 _」」_止5.3单元选择和网格划分由于模型是三给实体模型，故考虑选择三维单元，模型中没有圆弧结构，用六面体单元划分网格不会产生不规则或者畸变的单元，使分析不能进行下去，所以采用六面体单元。
经比较分析，决定采用六面体八结点单元SOLID185，用自由划分的方式划分模型实体。
课题主要研究对象是联轴器中橡胶元件，在自由划分的时候，中间件2网格选择最小的网格，smart size设置为1,两端铁圈的smart size设置为6,网格划分后模型如图5.4。
资料个人收集整理，勿做商业用途5.4边界约束建立柱坐标系R- &Z,如5-5所示，R为径间，Z为轴向选择联轴器两个铁圈的端面，对其面上的节点进行坐标变换，变换到如图5.5所示的柱坐标系，约束节点R，Z方向的自由度，即节点只能绕Z轴线转资料个人收集整理，勿做商业用途5.5联轴器模态分析模态分析用于确定设计中的结构或者机器部件振动特性（固有频率和振型），也是瞬态变动力学分析和谐响应分析和谱分析的起点。
资料个人收集整理，勿做商业用途在模态分析中要注意：ANSYS模态分析是线性分析，任何非线性因素都会被忽略。
因此在设置中间件2的材料属性时，选用elastic材料。
资料个人收集整理，勿做商业用途5.5.1联轴器材料的设置材料参数设置如下表5-1 :表5.1材料参数设置表5.1材料参数设置5.5.2联轴器振动特性的有限元计算结果及说明求解方法选择Damped方法，频率计算结果如表5-2，振型结果为图5.6：表5.2固有频率ANSYSJ(JL Z4 2003DLSPLA 匚 HUENT STEP ■丄 DK 兀■■占 7VNSYSJUL 24 2005X2i27s331阶提型2阶振型4 / 16rrrp-i5X®屹0忙：-1.41®&l^LACE«ETiTSTEP-cli SUE >4MX ・U15一 - __ H ----- ・ ---------ANSYS3阶振型max趴二I(FL 2£QE12:33:244阶振型附6振型(I) 一阶振型频率为40.199Hz,振型表现为大铁圈和中间件顺时针旋转(从小铁圈观察)，小铁圈逆时针旋转。
有限元分析实例范文
有限元分析实例范文假设我们正在设计一个桥梁结构，希望通过有限元分析来评估其受力情况和设计是否合理。
首先，我们需要将桥梁结构进行离散化，将其分为许多小的有限元单元。
每个有限元单元具有一定的材料性质和几何形状。
接下来，我们需要确定边界条件和加载条件。
例如，我们可以在桥梁两端设置固定边界条件，然后通过加载条件模拟车辆的载荷。
边界条件和加载条件的选择需要根据实际情况和设计要求来确定。
然后，我们需要选择适当的有限元模型和材料模型。
有限元模型选择的好坏将直接影响分析结果的准确性。
材料模型需要根据材料的弹性和塑性性质来选择合适的模型。
接下来，我们可以使用有限元软件将桥梁结构的离散化模型输入计算。
有限元软件将自动求解结构的受力平衡方程，并得出结构的应力和位移分布。
通过分析这些结果，我们可以评估桥梁结构的强度、刚度和稳定性等性能。
最后，根据有限元分析结果进行设计优化。
如果发现一些部分的应力过大，我们可以对设计进行调整，例如增加材料厚度或增加结构的增强筋。
通过不断优化设计，我们可以得到一个满足强度和刚度要求的桥梁结构。
需要注意的是，有限元分析只是工程设计中的一个工具，分析结果需要结合实际情况和工程经验来进行判断。
有限元分析的准确性也取决于离散化的精度、边界条件和材料模型等的选择。
总之，有限元分析是一种重要的工程分析方法，可以用于评估结构的受力情况和设计是否合理。
通过有限元分析，我们可以优化结构的设计，提高结构的性能和安全性。
希望以上例子对你对有限元分析有所了解。
Samcef 热烧蚀及热固耦合分析
Samcef Mecano 客户和应用案例EADS Astrium 公司曾作为协助方之一与LMS SAMTECH 公司合作开发了Amaryllis 软件，而后不断帮助Amaryllis 软件在整个欧洲航天领域中的推广和使用，并且极其欣赏Amaryllis 软件分析结果的精确性给EADS Astrium 宇航研究带来的便利。
如今Amaryllis 软件已在其热防护领域被大范围使用，而最初时EADS 集团利用Amaryllis 软件进行仿真实验相关性分析时就已经对软件的计算能力和精确性赞叹不已。
在AURORA 返回舱烧蚀热防护设计项目中，AURORA 返回舱结构呈倒置的伞状，返回舱在中心的球罐结构中被保护起来，再入大气层速度高达13km/s ，热流达6~9MW/m2。
EADS ASTRIUM 采用SAMCEF Amaryllis 和BOSS Quattro 相结合的方式，进行了热防护材料的优化选择和厚度设计，在考虑重量、温度和烧蚀厚度等约束的情况下，实现了返回舱不同部位分布采用不同材料的优化设计方案图中所示，样件在等离子束喷射的环境下进行试验，样件为轴对称结构，另外就是需要考虑等离子束的偏离入射。
实验进行之后，用户测量了样件的几何尺寸变化、残渣、气体量及能量，并从中评估了此烧蚀材料的各项主要性能指标。
烧蚀样件实验示意图而后开始在Amaryllis 环境下建模并完成热解烧蚀计算，下图中是建模时输入的烧蚀材料密度分布，以及计算结果烧蚀结束时的温度和材料密度分布。
样件2D轴对称初始模型样件2D轴对称模型（网格已退化）计算结果温度分布（左）及密度分布（右）而后，EADS Astrium使用Amaryllis软件负责欧洲AURORA返回舱项目中对烧蚀热防护结构的分析。
AURORA返回舱结构呈倒置的伞状，返回舱在中心的球罐里被保护起来。
瞬态过程中随驻点压力变化的温度历程曲线及物质消耗率曲线与实验结果的对比AURORA返回舱热防护结构示意图AURORA返回舱热流加载AURORA 返回舱烧蚀结果温度分布不同位置处温度历程曲线出于保密原因，不便将此处各项实验结果展示。
ansys有限元分析作业经典案例
有限元分析作业作业名称输气管道有限元建模分析姓名陈腾飞学号 3070611062班级 07机制（2）班宁波理工学院题目描述：输气管道的有限元建模与分析计算分析模型如图1所示承受内压：1.0e8 PaR1=0.3R2=0.5管道材料参数：弹性模量E=200Gpa；泊松比v=0.26。
图1受均匀内压的输气管道计算分析模型（截面图）题目分析：由于管道沿长度方向的尺寸远远大于管道的直径，在计算过程中忽略管道的断面效应，认为在其方向上无应变产生。
然后根据结构的对称性，只要分析其中1/4即可。
此外，需注意分析过程中的单位统一。
操作步骤1.定义工作文件名和工作标题1.定义工作文件名。
执行Utility Menu- Jobname-3070611062，单击OK按钮。
2.定义工作标题。
执行Utility Menu- Tile-chentengfei3070611062，单击OK按钮。
3.更改目录。
执行Utility Menu-File→change the working directory –D/chen2.定义单元类型和材料属性1.设置计算类型ANSYS Main Menu: Preferences →select Structural →OK2.选择单元类型。
执行ANSYS Main Menu→Preprocessor →Element Type→Add/Edit/Delete →Add →select Solid Quad 8node 82 →applyAdd/Edit/Delete →Add →select Solid Brick 8node 185 →OKOptions…→select K3: Plane strain →OK→Close如图2所示，选择OK接受单元类型并关闭对话框。
图23.设置材料属性。
执行Main Menu→Preprocessor →Material Props →Material Models →Structural →Linear →Elastic →Isotropic，在EX框中输入2e11，在PRXY框中输入0.26，如图3所示，选择OK并关闭对话框。
有限元分析实例
有限元分析实例引言有限元分析（Finite Element Analysis，简称FEA）是一种工程分析方法，能够将连续体结构分割成有限个小单元，通过在每个小单元内建立方程模型，最终求解整个结构的力学行为。
本文将以一个实例来介绍有限元分析的基本过程和步骤。
实例背景我们将以一个简单的杆件弯曲问题为例来进行有限元分析。
假设有一根长度为L、截面积为A的杆件，材料的弹性模量为E，截面的转动惯性矩为I。
我们希望通过有限元分析来计算杆件在一定加载条件下的弯曲变形。
有限元网格的划分首先，我们需要将杆件划分成有限个小单元，即有限元网格。
常用的网格划分方法有三角形划分、四边形单元划分等。
根据具体问题的要求和复杂度，选择合适的划分方法。
单元的建立划分好网格后，我们需要在每个小单元内建立方程模型。
在弯曲问题中，常见的单元模型有梁单元、壳单元等。
在本实例中，我们选择梁单元作为杆件的单元模型。
对于梁单元，我们需要定义每个节点的位移和约束条件。
根据杆件的几何尺寸和材料属性，可以利用应变能量原理和几何相似原理，得到每个节点的位移和约束条件。
材料特性和加载条件的定义在进行有限元分析之前，我们需要定义材料的特性和加载条件。
对于本实例中的杆件，我们需要定义弹性模量E、截面积A和转动惯性矩I。
加载条件可以包括集中力、均布力、弯矩等。
在本实例中，假设杆件受到均布力，即沿杆件轴向的受力分布是均匀的。
单元方程的建立和求解在定义了材料特性和加载条件之后，我们可以根据每个梁单元的位移和约束条件，建立每个单元的方程模型。
常见的方程模型有刚度矩阵方法、位移法等。
根据所选的单元模型，选择合适的方程模型进行计算。
通过对每个单元的方程模型进行组装，我们可以得到整个结构的方程模型。
将加载条件带入，可以求解出整个结构在给定加载条件下的位移、应力等参数。
结果分析根据求解得到的位移信息，我们可以绘制出结构的变形图。
通过变形图，可以直观地观察到结构在弯曲条件下的变形情况。
SAMCEF_For_Rotors
分析 线性静力学分析(SAMCEF Asef)
在一般热 - 力载荷条件下，转子系统可进行线性静 力学分析，在 SAMCEF For Rotor 中，基本的线性 静 力 学 分 析 主 要 为 后 续 的 SAMCEF Dynam 或 SAMCEF For Rotor 确定初始条件。
后仿真处理
特征值
轴瓦
●
计入陀螺力矩的影响，转速是时间或喘振 ●
摩擦片
频率的函数，旋转方向任意，模型可由多个具 ●
齿轮
有不同转速的转子组成。
●
控制单元（传感器和激励器）
●
转子单元可具备正比于质量和刚度矩阵 应用单元
的粘性阻尼或正比于刚度矩阵的迟滞阻尼，当
特殊类单元如加强筋、阻尼器、非线性力元、线性约
单元旋转时，粘性阻尼诱导的向心力正比于转
曲线
●
激振力响应分析后获得位移、力、反力
和应力关于时间或频率的函数
●
瞬态响应后的轨迹
●
谐振响应统计学分析后的置信度范围
某时刻或某频率的图形
●
设定某相位角，可组合复模态并将其叠
加在初始结构上，获得位移、旋转和能量情
况。
●
设定某频率，频率分析后可获得复位移、
旋转、力、动量和应力情况。
●
设定某时刻，时域分析后可获得实位移、
SAMTECH 总部 LIEGE science park Rue des Chasseurs-Ardennais, 8 B-4031 Angleur(Liège) BELGIUM Tel: +32 4 361 69 69 Fax: +32 4 361 69 80
萨姆泰克有限公司北京代表处 北京市朝阳区东三环中路 12 号现代柏 利大厦 406 室 电话： +8610 6775 8110 传真： +8610 6778 7086
solidworks有限元分析16例
注意:本文件内容只是一个简短的分析报告样板，其内相关的分析条件、设置和结果不一定是正确的，您还是要按本书正文所教的自行来做。
一、范例名： (Gas Valve气压阀)1 设计要求：（1）输入转速1500rpm。
（2）额定输出压力5Mpa，最大压力10Mpa。
2 分析零件该气压泵装置中，推杆活塞、凸轮轴和箱体三个零件是主要的受力零件，因此对这三个零件进行结构分析。
3 分析目的（1）验证零件在给定的载荷下静强度是否满足要求。
（2）分析凸轮轴零件和推杆活塞零件的模态，在工作过程中避开共振频率。
（3）计算凸轮轴零件的工作寿命。
4 分析结果1.。
推杆活塞零件材料：普通碳钢。
在模型上直接测量得活塞推杆的受力面积S为：162mm2，由F=PS计算得该零件端面的力F为：1620N。
所得结果包括：1 静力计算：（1）应力。
如图1-1所示，由应力云图可知，最大应力为21Mpa，静强度设计符合要求。
（2）位移。
如图1-2所示，零件变形导致的最大静位移为2.2e-6m。
（3）应变。
如图1-3所示，应变云图与应力云图的对应的，二者之间存在一转换关系。
图1-1 应力云图图1-2 位移云图图1-3 应变云图图1-4 模态分析2 模态分析：图1-4的“列举模式”对话框中列出了“推杆活塞”零件在工作载荷下，其前三阶的模态的频率远远大于输入转速的频率，因此在启动及工作过程中，该零件不会发生共振情况。
模态验证符合设计要求。
2。
凸轮轴零件材料：45钢，屈服强度355MPa。
根据活塞推杆的受力情况，换算至该零件上的扭矩约为10.5N·m。
1 静力分析：如图1-5所示为“凸轮轴”零件的应力云图，零件上的最大应力为212Mpa，平均应力约为120MPa，零件的安全系数约为1.7，符合设计要求。
图1-5 应力云图图1-6 模态分析2 模态分析图1-6的“列举模式”对话框中列出了“推杆活塞”零件在工作载荷下的模态参数，“模式1”的结果为其自由度内的模态，不作为校核参考。
专业的有限元分析软件_SAMCEF
100航空制造技术·2008 年第11 期专业的有限元分析软件——SAMCEFSAMTECH 软件有限公司Professional Finite Element Analysis Software —— SAMCEFSAMCEF 软件组成模块SAMCEF 是专业的有限元分析软件，包含以下几部分模块：1 专业便捷的有限元前后处理平台SAMCEF FieldSAMCEF Field 是一个完整的前后处理环境，其功能包括几何定义、分析数据创建、网格生成、作业管理以及结果后处理等。
它支持各种CAD 到CAE 模型的导入，以及各种格式结果文件和图表的输出。
作为一个开放式的环境，SAMCEF Field 通过非常直观的导航功能，为用户进行机构和结构的设计与仿真分析提供了一个必要工具。
2 有限元分析模块（1）SAMCEF Linear。
SAMCEF Linear 是机械系统通用线性分析软件包，其功能包括结构线性静力学分析、模态响应、线性动力学分析、随机响应和屈曲稳定性分析等。
·SAMCEF ASEF:线性静力分析模块，同时也允许接触条件和非线性效应的建模，例如预应力或刚化等。
·SAMCEF DYNAM:模态动力学分析模块，可用于振动频率和振动模态的分析；·SAMCEF STABI:用于计算临界屈曲载荷和相应模态的模块；·SAMCEF REPDYN:动力学、瞬态、谐振以及地震响应分析模块。
·SAMCEF SPECTRAL:基于功率谱密度的随机响应和疲劳分析模块。
（2）SAMCEF Mecano。
SAMCEF Mecano 是通用非线性有限元分析及柔性多体动力学分析软件包。
该软件可以提供下列专业领域的具体分析：·Mecano Structure ：用于非线性的结构分析，包括完善的非线性材料模型库，同时还集成了先进的用于包含摩擦或无摩擦的刚体/刚体、刚体/柔体以及柔性体/柔性体的接触算法。
SAMCEF有限元 特殊专题分析实例
第17章SAMCEF特殊分析实例17.1 复合材料分析17.1.1 概述用户通过本例能够掌握复合材料的定义方法，本联系需要用户掌握了基本的samcef 操作示例。
17.1.2 操作步骤1. 导入及准备模型(1) 启动samcef，当求解设定对话框中点击<apply>接受默认求解器；(2) 请确定您目前在modeler模块中；(3) 选择菜单栏中的Fil\Import Geometry；(4) 选择本机samcef 安装目录，进入:\SamcefField\V5.2\examples\brep路径，选择stiffpanel.brep文件，点击<Open>打开该文件；模型如图17-1所示，模型在数据树中产生的标识见图17-2；图17-1 几何模型图17-2 几何模型在数据树中产生的标识在加载复合材料数据的时候，面的法线方向非常重要，因此必须进行面的法线检查；(5) 选择数据树中的“stiffpanel”，右击鼠标选择<shape repair mode\Invert normal face>；(6) 在弹出的对话框中选中< Show all normals>；根据箭头标识可以发现，有部分面的法线方向为Z 轴的负向；(7) 选择如图17-3所示的7个面，点击<Ok>按钮；329330图17-3 改变图中高亮显示的面的法线方向2. 建立复合材料数据 (1)点击按钮激活分析数据定义模块；(2) 选择数据树中的“data library ”，右击鼠标，选择<material>； (3) 在弹出的对话框中输入复合材料的名称“compmat”； (4) 材料选择<elastic>； (5) 类型选择<Orthotropic >； (6) 输入17-图4中所示的数据：图17-4 需输入的材料数据(7) 点击<Apply>后按<Close>退出； 在数据树中会产生如图17-5所示的标识。
SAMCEF有限元 热分析实例
第12章SAMCEF Field热分析实例12.1平板热分析算例12.1.1概述本例向用户介绍了使用samcef进行热分析的流程。
此练习描述了一平板结构，在一条边施加恒定温度，该温度在定义的两个方向上进行传递的过程。
12.1.2 启动(1) 启动samcef；(2) 在求解器设定对话框中进行如下定义：- Domain : Thermal Analysis- Solver : Samcef- Analysis type : Steady state- Spatial Hypothesis : 3 Dim(3)点击<Ok>；12.1.3 建立模型(1) 进入Modeler模块；(2)点击工具栏中的按钮；(3) 在弹出的对话框中输入以下数据：- X Size : 60mm- Y Size : 100mm- Z Size : 1mm- X : 0mm- Y : 0mm- Z : 0mm(4) 点击<Apply>后按<Close>退出，生成图12-1所示的模型；273274图12-1 几何模型12.1.4 定义分析数据(1)点击按钮进入定义分析模块；(2) 选择数据树中的“box1”，点击工具栏中的按钮定义模型属性； (3) 选择<Volume>作为模型属性；(4) 在Place on 后的选择列表中选择<Solid>，点击选择“box1”； (5) 点击<Apply>后按<Close>退出；(6) 选择数据树中的“box1”，点击工具栏中的按钮定义材料特性；(7) 材料类型选择<Elastic>； (8) 热传导率（Thermal conductivity ）中输入52 W/m*deg.C ；(9) Place on 后的列表中选择<Solid>，在显示区域或数据树中选择“box1”；(10) 点击<Apply>后按<Close>退出；(11) 选择数据树中的“box1”，点击工具栏中的按钮定义边界条件；(12) 选择<Fixed Temperature>作为约束；(13) 输入100℃作为温度；(14) Place on 后的选择列表中选择<Face>，在显示区域中选择图12-2所示的面；图12-2 fix temperature 加载位置(15) 点击<Apply>后按<Close>退出；(16) 在数据树中选择“box1”，点击工具栏中的按钮定义载荷；(17) 选择<Surface Convective Flux>作为载荷类型;(18) 输入“750 W/(m2 deg C)”作为热传导系数；(19) 输入”0℃”作为流动温度；(20) 在Place on后的选择列表中选择<Face>，选择如图12-3所示的加载位置；图12-3 Surface Convective Flux加载位置(21) 点击<Apply>后按<Close>退出；此时，在数据树中可以看到“used data”下有以下内容，见图12-4；图12-4 分析数据中的内容12.1.5 网格划分(1)点击按钮激活网格划分模块；(2) 选择数据树中的“box1”后点击工具栏中的按钮；(3) 在弹出的对话框中Number of Divisions中输入12；(4) 点击<Apply>后按<Close>退出；(5) 选择数据树中的“box1”后点击工具栏中的按钮；(6) 在弹出的对话框中按<Apply>生成网格。
SAMCEF有限元 线性模态分析实例
第11章SAMCEF Field模态分析实例11.1 连杆模态分析11.1.1 概述此例题是在上例的基础上，对连杆结构进行模态分析，求出连杆结构的前十阶固有频率和相应的模态振型。
为初次接触Samcef Field的用户介绍如何利用应力分析模型进行模态分析，并给出模态分析的过程，以便用户能够容易地跟随操作。
在本书光盘中提供有包含此例题所有建模、分析和结果确认过程的最终数据库文件和动画文件。
通过动画先对整个分析过程获得一定了解的话，可以进一步提高跟随操作的效果。
此例题所介绍的各阶段的分析步骤与一般实际工作中的分析过程基本相同。
其具体内容如下。
11.1.2 分析数据材料特性如下：弹性模量 E = 2.1e11 N/m2；泊松比ν = 0.3；密度ρ = 7.8e3 Kg/m3。
右侧大圆孔固定。
11.1.3 模态分析过程1. 读取应力分析模型首先读取上例中生成的分析模型。
(1)将显示在桌面上的Samcef Field图标或相应目录中的Samcef Field连击两次以打开程序。
(2)在主菜单选择File\Open，浏览并选择模型文件crank-stress.sfield。
(3)单击<Open>按钮，调入模型。
(4)单击<Save As>按钮。
(5)输入文件名称crank-mode。
2. 设置分析类型(1)选择主菜单Edit\Analysis Driver。
265266图11-1 转换分析类型(2) 如图11-2所示，从弹出菜单中<Analysis Type>选择<Modal >。
(3) 单击<OK>按钮。
(4) 单击<Solver>模块图标，进入求解设置菜单。
(5) 单击<Convert and Launch>按钮，弹出Export Data And Launch Solver 菜单。
(6) 单击<Eigen Values>按钮。
SAMCEF有限元 振动噪声分析实例
第16章振动噪声分析实例16.1.容器声学响应分析16.1.1 概述本例研究了一个在外部声场影响下，结构tank与acoustic cavity（声腔）之间的作用关系。
分析过程包含以下几个方面：(1)首先，我们需要分析tank与acoustic cavity耦合后的物理性能；这里主要是考核tank与acoustic cavity耦合的模态特征。
(2)第二个步骤，我们需要的考察耦合对结构的影响程度。
比如，acoustic cavity在频率响应计算中对tank的影响：没有acoustic cavity的结构与有acoustic cavity的tank，频率响应的峰值将出现在不同的频率。
这些在前面的算例中我们已经详细的介绍过。
(3)第三步我们将水注入tank作为激励，研究在周期性激励下tank与acoustic cavity耦合的频率响应。
(4)第四步我们将研究tank外部加声场响应的传播规律。
16.1.2启动在此步骤中我们对tank与acoustic cavity耦合下的振动特性进行分析，为频率响应做基础。
(1)启动samceffield；(2)在Solver Driver Settings对话框中设定以下参数：- Domain = Vibroacoustic analysis- Solver = OOFELIE ( this will be set automatically)- Analysis type = Modal(3)点击<Apply>接受参数；(4)在菜单栏中选择File\Import Geometry；(5)在Import对话框中选择按钮；(6)选择samcef安装目录下Brep\Vibroacoustic\tank.brep，点击<Open>按钮导入模型，如图16-1。
(7)选择菜单栏中的File\Save as将文件另存一个文件名。
16.1.3 建立分析数据点击按钮进入分析数据模块。
SAMCEF软件在涡轮机结构分析方面的应用
SAMCEF软件在涡轮机结构分析方面的应用作者：北京东方极峰科徐志程周传月1. 引言涡轮机关键部件，例如叶片、轮盘、机匣等旋转部件或者高温部件的应力计算历来是涡轮机设计中最为关心的问题，尤其是叶片轮盘的接触应力计算分析和振动特性分析。
仿真技术作为数字化的先进产品研发技术，具有成本低、速度快、流程可控性高、知识库积累方便等特点。
Samtech 公司是欧洲最大的CAE公司之一，拥有世界功能强大的有限元分析SAMCEF。
在叶片轮盘接触分析方面，其它有限元软件均以非线性模式计算分析，这样计算时间较长，而且接触收敛性很难保证。
SAMCEF 软件在这方面独具特色，其线性静力分析模量ASEF 就可以考虑接触问题，计算时间大大缩短。
2. 燃气轮机叶片轮盘强度计算某燃气轮机两个带冠叶片安装在一个榫槽内，需要考虑叶片和轮盘在高速旋转情况下的应力，以评估叶片和轮盘结构的结构完整性。
如图 1 所示为叶片轮盘几何模型，取一个扇区轮盘和叶片作为分析对象。
两只叶片之间定义接触装配，叶片榫齿与轮盘榫齿之间定义接触装配。
图2 为叶片有限元网格，其中齿根接触部分采用六面体单元划分，其余部分采用10 节点四面体单元划分。
图 1 几何模型图 2 叶片有限元网格图3 和图4分别为叶片轮盘应力云图和叶片应力云图。
图 3 叶片轮盘应力云图图 4 叶片应力云图3. 燃气轮机承载部件强度计算燃气轮机承载部件几何图形如图5 所示，由三个实体组成，实体1 为塑性材料（本构关系如图6），实体2 和实体3 为弹性材料；实体1 和实体2、实体2 和实体3 互相接触，实体3 在表面6 个凸起部位施加固定位移约束（如图7），实体1 在表面6 个凸起部位施加压紧方向位移1.06mm，在实体1 的内环凸起处施加分离方向力6500N；网格在局部细化，总网格数为78429 个（如图8），结果如图9-12 所示，分别显示了整体和局部的塑性变形和应力。
图 5 几何模型图 6 塑性材料本构关系图7 边界条件图8 有限元模型图9 塑性变形图10 塑性变形（施加力部位）图11 应力云图图12 施加力部位应力云图4. 叶片动力响应分析8 只试验叶片，每只叶片肩部的间隙均为0.2mm。
samcef field 功能及模块
Samcef FieldSAMTECH公司是世界著名的有限元软件SAMCEF的开发商和供应服务商，是欧洲CAE 领域的领导者。
SAMTECH公司总部设在比利时列日市，其前身是比利时列日大学的宇航实验室，其软件开发的历史可以追溯到1965年。
目前SAMTECH公司在比利时，法国，德国，意大利和中国等设有10个分支机构，在欧洲，亚洲和美洲的各个国家提供软件销售，技术支持和工程咨询服务。
SAMCEF软件的第一个静力分析程序ASEF与1965年完成。
随后在1972和1975年分别增加了模态分析程序DYNAM和热分析程序Thermal ASEF。
1977年动力响应程序REPDYN诞生。
1978年SAMCEF优化模块OPTI推出。
1980年非线性静态和动力学软件SAMCEF Mecano 的推出标志着SAMCEF在多柔体动力学领域地位的确立。
目前SAMTECH公司的软件产品已经覆盖航空，航天，汽车，通用机械等涉及有限元分析的各个领域。
前后处理软件SAMCEF FieldSAMCEF Field是通用的有限元分析前后处理平台。
它以图形化界面的形式，完成几何建模，特性定义，载荷和约束处理，网格划分，作业提交和监控以及后处理仿真等操作。
它支持各种CAD到CAE模型的导入，以及各种格式结果文件和图表的输出。
作为一个开放式的环境，SAMCEF Field通过非常直观的导航功能，为用户进行机构与结构的设计和仿真分析提供了一个必要的工具。
SAMCEF Field使用友好的用户环境与SAMCEF系列结构分析工具相结合，让用户完成所有的模型准备和分析过程，使分析成为设计过程的一个集成部分，功能强大直观而且易于使用，是一个革命性的图形环境。
SAMCEF Field具有完善的几何建模功能，也支持CAD模型的导入，包括CATIA V4，CATIA V5，IGES,STEP,BREP等。
另外，它还支持SAMCEF Field模型作为部件（PART）的导入。
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第18章耦合分析典型实例18.1 压电材料与控制装置的强耦合模型18.1.1 模型描述如图18-1所示结构，外部环型结构为激励控制部件，其在外力作用下变形产生挤压效应。
结构中间横梁为压电材料，其在控制部件的挤压下产生电势差。
18.1.2 分析目标●线性静力分析●耦合系统的模态分析●耦合系统谐响应分析●耦合系统瞬态响应分析18.1.3 线性静力分析我们将分析压电材料对指定常电压的反应，同时也会得到环形激励控制部件的变形。
1. 模型处理及准备(1)打开Samcef Field软件(2)在求解模块对话框Solver Driver Setting中进行如下设定：Domain=Piezeoelectric AnalysisSolver=OOFELIEAnalysis type=Linear Static(3)点击工具菜单中File\Import geometry，在出现的Input对话框中，直接进入samceffield安装路径下的example文件夹，选择brep\piezoelectrics\Actuator.brep，点击<Open>导入模型。
(4)点击工具菜单中的File\Save As将文件另存到一新的工作路径中。
2. 建立分析数据点击按钮<Analysis Data>进入分析数据定义模块。
(1)几何属性和材料属性我们先来定义两个非压电部分的属性，对于本例来说就是外部的环和两个压电体中间的连接部分。
1)在数据树或3D显示区域选择”Actuator”，点击工具栏中的<Behavior>几何属性定义按钮，在几何属性定义对话框中，几何类型(behavior)选择体，对象选择类型(place on)选择<solid>。
几何属性(type)选择柔体<Flexible>，在3D显示区域选择以下两个高亮显示部分作为Flexible part（如图18-2）。
图18-2 非压电部分的选择2)点击工具栏中的材料特性定义按钮，Place on仍旧选择上面提到的两个实体，材料特性定义对话框中进行如下定义。
- Type : Isotropic- Young modulus : 2.1e11 Pa- Poisson ratio : 0.3- Mass density : 7800 kg/m³注：在OOFELIE定义材料特性时，和结构分析中定义材料有一定区别，对于一般线弹性本构模型，只需给出弹性模量，柏松比以及材料的密度。
接下来我们来定义压电材料的属性。
3)仍旧点击工具栏中的<Behavior>几何属性定义按钮，几何类型（Behavior）选择<Oriented V olume>导体，对象选择类型（place on）选择<solid>。
导体类型（Type of orientation）选择<Transverse Isotropic>（横向同性）。
Transverse isotropic direction选择<x>轴方向，选择图18-中的高亮部分，点击<Apply>确认。
如图18-3中a）a）b）图18-3 压电部分的选择4)保持其它不变，再选择图18-3中b）中高亮部分，点击<Transverse isotropic direction>后的反向控制按钮，点击<Apply>确认操作。
注：在定义压电体几何特性时，需确定导体几何类型，其电势方向一般为横向同性面的法向。
当向给定反向导电方向，可以选择反向按钮进行操作。
5)选择主菜单File\Import data，进入samceffield的安装目录，选择data文件夹，找到PZT4材料数据（如图18-4）。
点击<Apply>确认。
此时，数据树中的Data Library中可以双击PZT4查看材料数据。
此时，可以对材料数据进行相应的修改，在”data library”中的材料数据可被模型中的任意”part”引用。
图18-4 导入的材料数据6)选择部件，并进入材料特性定义模块，选择两块导体。
并在材料特性定义窗口选择Bound to。
选择<PZT4>，点击<Apply>确认定义。
注：<Bound to>可以有效灵活的管理材料特性，当在数据树中”Data library”的材料数据改变时，所有赋予了该材料特性的对象的材料特性也随之改变。
(2)边界条件的加载1)选择部件，并点击<Constrain>进行边界条件的加载，将边界条件类型Constraint设定为全约束<Clamp>，将施加对象Place on设定为<FACE>。
在3D显示区域选择图18-5中高亮显示的面，点击<Apply>确认选择。
图18-5 约束类型为Clamp的面2)选择模型，仍旧点击<Constraint>定义边界条件。
在边界条件定义对话框中选择，约束类型为<Null Potential>，选择图18-6中高亮显示的面，并点击<Apply>确定。
图18-6 约束类型为Null Potential的面注：可以按住Ctrl与鼠标组合进行旋转、放大/缩小操作，并将鼠标放置于面的几何中心附近更容易找到要选择面。
3)选择模型，再次并点击<Constraint>。
在边界条件定义对话框中，将边界条件类型设定为电势差< Prescribed Potential>，电势差值输入110V，选择图18-7中高亮显示的面。
图18-7 约束类型为Prescribed Potential的面3. 网格划分选择<Mesh>按钮进入网格划分模块(1)在数据树中或在3D显示区域选择模型，点击工具栏中的网格尺寸定义按钮<Length>。
在网格定义菜单内，将网格平均尺寸定义为0.5mm，点击<Apply>确定网格尺寸定义。
(2)点击工具栏中的网格类型定义按钮<Element Type>，在网格类型定义菜单中将单元形状Shape设定为四面体<tretahedron>，将单元规格Order设定为二次单元<parabolic>，生成法则设为自动生成<Automatic choice>，如图18-8，点击<Apply>确认。
图18-8 定义网格类型注：Samcef可以根据模型的几何情况，生成六面体，五面体，四面体，四边形，三角形，梁单元，点单元等不同类型的网格，这些网格均与体相关。
(3)点击工具栏中的生成按钮<Generate>，在生成网格对话框中直接点击<Apply>生成有限元网格。
如图18-9所示图18-9 网格图4. 提交计算(1)点击<Solver>按钮进入求解模块。
(2)点击工具栏中的提交按钮<Convert and Launch>进行作业提交，在作业提交窗口设定求解路径，作业名称以及求解器路径。
(3)提交进行计算。
5. 后处理(1)点击后处理按钮<Result>进入后处理模块。
(2)在数据树中选择”Results”子目录，并选择” Nodel displacement”，可以看到如图18-9所示结果。
图18-10 节点位移在查看结果以前，可以先将网格数据或几何数据隐藏，以便更好的观察结果云图。
(3)在数据树中，会有各种结果数据，进行相应选择可以得到不同的结果。
保存结果以便下节利用。
18.1.4 模态分析1.建立新的分析数据(1)继续上面的操作，在数据定义模块改变分析类型和物理数据。
在工具栏中点击按钮注：这时会弹出一个警告对话框提示你”Prescri bed potential”约束条件已经不可用，可以关闭它。
当求解器设置已经改变后，你会看到"Prescribed_Potential_on_2_faces_of_Actuator"约束条件变成了橙色，意思就是说不再可用了，我们可以把它修改成本分析可用的约束。
(2)双击约束"Prescribed_Potential_on_2_faces_of_Actuator"，会弹出对话框提示你可以改成其它约束，点击<OK> ，约束类型改成<Isopotential>。
2.求解模态进入求解模块，在求解设置时选择模态阶数时输入20，提交计算。
(1)进入后处理模块，在数据树中点击"nodal displacements"，将会显示第一阶模态的节点位移，点击工具栏中按钮，你可以查看任意阶模态。
下图18-10为第19阶模态。
(2)查看电势，在数据树中选择"Electric potential"，同样也可以查看各阶模态下设备的电压和变形。
下图18-11为第11阶模态下的结果。
图18-10 第19阶模态图18-11 第11阶模态下的电压和变形18.1.5 谐响应分析这个阶段我们来分析设备在频率范围的真实情况，它作为传感器而不是激励器，主要的激励是指定的位移而不是电压（即相当于已知位移求它的电压值）。
这里仍旧使用上节的模型，我们只需要重新定义分析数据。
1. 建立新的分析数据(1)更改分析类型。
继续上面的操作，在数据定义模块改变分析类型和物理数据。
在工<Harmonic response>。
(2)设置阻尼。
双击数据树中材料属性"Elastic on 2 solids of Actuator"，在阻尼选项中选择结构阻尼（Structural damping），输入值为0.01.(3)设置激励。
点击约束按钮<Constraint>，约束类型选择指定位移（PrescribedDisplacement），在Displacement Value实部填入1mm，虚部填入0mm。
选择Z方向作为施加方向，选择图18-12中高亮部分作为施加面。
图18-12 激励作用面的选择2.求解模态在求解模块，在求解设置中Harmonic data面板输入如下参数并提交计算。
-Initial Frequency : 10000 Hz- End Frequency : 20000 Hz- Frequency Step : 400 Hz- Resolution Technique : Coupled Modal Superposition- Type of Solver : Upper Frequency- Upper Frequency : 50000 Hz注：在此我们使用的是耦合模型混合技术，主要是加速了计算过程。