有限元模型简化原则
大型有限元网格模型的快速简化与交互绘制
Ｆａ ｔｓｍ ｐ ｉｃ ｔ ｎ ａｎ ｎ ｅ ａ ｔ ｅ ｒ ｎ ｅ ｉｇ ｆ ｒＩ ｇ ｓ ｉ ｌｉａ ｉ ｄ ｉｔ ｒ ｃ ｉ ｅ ｄ ｒ ｏ ｆ ｏ ｖ ｎ ａｒ ｅ ＦＥＭ ｅ ｈ ｍ ｏ ｅｌ ｍ ｓ ｄ
Ｋ ｅ ｏ ｄ ＦＥ ｎ ｅ ｈ ｍ ｏ ｌ０ ｕ — －ｃ ｅ； ｅ ｈ ｓｍ ｐｌｆｃ ｔｏ Ｖ ｉ ｗ－ｄｅ ｎｄｅ ｔｒ ｆｎ ｍ ｅ ｙ ｗ ｒ ｓ： ｍ ｓ ｄｅ ： ｔ ｏｆ ｏｒ Ｍ ｓ ｉ ｉ ａ ｉ ｎ； ｅ ｉ ｐｅ ｎ ｅ ｅ ｉ ｎｔ
中图分 类号 ： Ｈ１ 。Ｐ ９ 文献 标 识码 ： Ｔ ６Ｔ３ １ Ａ
ＧＡ ０ ｅ ｇ， Ｕ ａ － ｉｎ ＣＨＥＮＧ ａ —ｃ ｎｇ， Ｆ ｎ Ｗ Ｄｉ ｎ ｌａ ｇ， Ｈｕ ｎ ｈｏ ＦＡＮ ｕ Ｘｉ －ｍｉ ｎ
（ｎ ｔ ｕｅｏ ｏ ｕ ｅ ｔｇ ａｅ ｎ ｆｃｕ ｉｇ Ｓ ａ ｇ ａ ｉｏＴ ｎ ｉｅ ｓｔ Ｓ ａ ｇ ａ ２ ０ ４ Ｃ ｉａ Ｉ ｓｉ ｔ ｆＣ ｍｐ ｔｒＩ ｅ ｒｔｄＭａ ｕ ａ ｔｒｎ ， ｈ ｎ ｈ ｉ ａ ｏ ｇＵｎｖ ｒｉ ｈ ｎ ｈ ｉ ０ ２ ０， ｈｎ ） ｔ ｎ Ｊ ｙ，
未有针对大型有限元网格的快速绘制算法。 而针对大型三角面片网 割 ， 分割后 的空问是非均匀的 ， 在网格顶点密集 的空间区域 ， 其包 格模型， 研究者提出基于外存的模型简化和交互绘制算法 ， 可供借 围盒 划 分 越 精 细 ； 理 有 限元 网格 的过 程 中同 时 简化 对 应 的 物理 处
ｓｈ ｈ ｗｔａ ｔｅ ｒ ｏｅ ｐ ｏｃ ｓ，ａ ａ ｅａｑ ｉ ｒｗ ｏ ｔｅｍｅｈ ｓ ｎ ｅ ｈｓｃ ａａ ｕ ｓｓｏ ｔ ｈ ｏ ｓｄａ ｒａ ｈｉ ｆ ｔ ｎ ｍ ｕｃ ｄａ ｈ ｓ ｅ ａ ｄｔ ｙｉ ｄ ． ｈ ｐ ｐ ｐ ｓａ ｃ ｋ ｋ ｆ ｈｐ ｌ ａ ｔ
汽车座椅有限元建模与计算
在整个有限元求解过程中最重要的环节是有限 元前处理模型的建立．这一般包括几何模型、网格划
分、添加约束与载荷以及定义材料等．它直接影响着 碰撞仿真的计算精度和效率．
建模的基本原则是准确性，为了保证计算精度， 模型必须能够如实反映座椅的几何特性和力学特 性．为了提高模拟计算的效率，在建模时还必须考虑 单元类型、数量和质量等因素．
ｔｈｅ ｃｕｓｈｉｏｎ
公用单元
图６公用节点法
Ｆｉｇ．６ Ｐｕｂｌｉｃ ｎｏｄｅｓ ｍｅｔｈｏｄ
图７杆单元连接法
ｍｅｔｈｏｄ Ｆｉｇ．７ Ｂａｒ－ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ
图８公用单元法 ｒｉｇ．８ Ｐｕｂｌｉｃ ｅｌｅｍｅｎｔｓ ｍｅｔｈｏｄ
刚性杆单元将对应位置的２个节点连接起来．刚性 的杆单元约束住所连接的节点，使其具有相同的自
4.汽车防护 汽车防护的项目包括贴防爆太阳膜、安装防盗器、 安装静电放电器、安装汽车语音报警装置等。汽车防 护虽然对汽车的美观不产生直接影响，但却能很好地 呵护爱车。http://www.taoຫໍສະໝຸດ /list.php/50014537.html
5.汽车精品 汽车精品是汽车美容的点睛之处，也是一种汽车 生活文化的体现，它致力于把汽车营造成一个流动的
汽车座椅不仅要能够支撑乘员身体的重量，减 轻乘员的疲劳以满足主动安全性要求，还要求能与 安全带和安全气囊匹配，对乘员定位，缓解碰撞的强 度，使乘员的损伤指标达到最小，以满足被动安全性 要求…１．在汽车碰撞安全性模拟分析过程中，乘员 约束系统的作用不可忽视，所以作为系统因素之一 的汽车座椅的建模方法以及它对碰撞模拟分析精度 的影响值得探讨．
人体模型与座椅的接触采用“面对面”方式，即 利用软件提供的３３号ｓｕｒｆａｃｅ／ｓｕｒｆａｃｅ接触，对假人 臀部和座垫上表面之间的接触、假人背部和靠背内 侧表面之间的接触作定义．座椅泡沫自接触（ｓｅａｔ— ｓｅｌｆ）采用边缘处理自接触方式，即软件所提供的３６ 号（ｓｅｌｆ ｉｍｐａｃｔｉｎｇ ｗｉｔｈ ｅｄｇｅ ｔｒｅａｔｍｅｎｔ）接触．
简化复杂机械系统模型建立与仿真方法
简化复杂机械系统模型建立与仿真方法1. 引言在现代工程领域中，机械系统的建立和仿真是非常重要的环节。
通过建立系统模型并进行仿真分析，可以预测系统的运行行为，提前解决潜在问题，节约时间和成本。
然而，由于机械系统的复杂性，模型的建立和仿真往往变得困难且耗时。
因此，本文将探讨一些简化复杂机械系统模型建立和仿真的方法，以提高工程效率。
2. 模型简化方法2.1 几何简化在建立机械系统模型时，几何是一个重要的方面。
通过几何简化，可以简化模型的复杂度，减少计算量。
几何简化可以通过以下几种方法实现：2.1.1 模型尺寸缩放对于大型机械系统，直接进行建模和仿真可能会导致计算困难和耗时过长。
因此，可以考虑对模型进行尺寸缩放。
将模型的尺寸缩小到合适的比例，减少计算量，同时保持系统的动力学行为。
2.1.2 简化复杂几何形状在建模过程中，某些复杂的几何形状可能会增加计算的复杂性。
可以通过简化这些复杂几何形状，例如用曲线代替曲面等方法，来减少计算量。
2.2 简化材料特性除了几何简化外，简化材料特性也是一种常见的简化方法。
在复杂机械系统模型中，通常需要考虑材料的力学特性、磨损特性等。
然而，有时可以根据实际需求，简化材料特性以减少计算难度。
2.2.1 材料刚性假设在部分机械系统中，材料的刚性对系统整体行为的影响可能较小。
因此，可以假设材料是刚性的，以减少运算量。
2.2.2 材料特性简化在材料特性的考虑中，可以简化某些特性的模型。
例如，对于弹簧元件，可以常数化弹性模量，而不需要使用更为精确的材料模型。
3. 仿真方法在完成模型简化后，接下来是进行仿真分析。
对于复杂机械系统，选择合适的仿真方法可以更加高效地分析系统的性能和行为。
3.1 数值仿真数值仿真是一种常用的仿真方法，可以通过数值计算和模拟来预测系统的行为。
数值仿真通常基于物理方程和数值方法，通过迭代求解来近似系统的运行行为。
3.1.1 有限元法有限元法是一种常见的数值仿真方法，通过将连续体划分为有限数量的元素，再对每个元素进行求解，最终得到整体系统的近似解。
workbench大型机械装配体有限元计算(工作经验总结)
大型机械装配体的有限元分析步骤1.模型简化：由于模型较大，建议将模型分成几个模块去简化，简化后的模型试画网格，能完成则初步证明模型合格。
（1）其中对于不重要的小孔，小倒角能去就去，螺纹孔必须去掉，否则严重影响网格划分；（2）复杂的标准件，螺栓可简化为去螺纹的螺柱，或直接去掉；（3）焊缝处理，除非专门校核焊缝强度，一般将焊缝等同于母体材料；（4）焊缝坡口，间隙必须填满，这才符合实际。
2.模型的检查：简化模型后需要检查干涉，检查模型有无间隙，有无干涉，有无多余的线、面。
（1）干涉处理：重新修改模型，如果通过布尔求和，干涉部位消失可不处理；（2）间隙处理：通过三维软件进行剖视图检查，或者通过布尔求和，有间隙部件则不能求和。
3.模型的快速网格划分：在此推荐先采用默认网格进行划分。
采用默认网格划分的优点是速度特别快，这样非常有利于发现问题，便于进一步修改模型。
但是也有特例：如果模型比较大，且有很多小特征，比如倒角、倒圆，则不容易划分成功，需要设置小的sizing进行处理。
4.网格划分失败针对策略：网格划分失败的千差万别，必须仔细分析，这也是有限元分析的乐趣之一。
原因主要如下；（1）模型不准确。
模型存在干涉、间隙、多余的线、面等。
（2）划分网格方法不当，重新设置sizing，设置新的网格划分方法等。
5.网格数量与内存匹配网格比较耗内存，一般100万网格，需要10G内存。
普通的笔记本4G-8G，能计算的网格也就在40万-80万左右，超过此数值则计算非常耗时，有时甚至不能计算。
对此可采用如下策略：（1）对称模型：进行二分之一，或者四分之一的计算；（2）不对称模型：建议粗化网格，或者采用局部模型分析；6.网格质量分析：（1）skewness越小越好，一般＜0.7可以接受；（2）element quality 越大越好，最好为1；（3）雅克比比率：Jacobian Ratio，越小越好，最好为1；（4） aspect ratio。
车身结构分析及轻量化优化设计
江苏大学硕士学位论文车身结构分析及轻量化优化设计姓名：孙军申请学位级别：硕士专业：车辆工程指导教师：朱茂桃;陈上华20040601江苏大学工程硕士学位论文图２．３计算对象的实物照片２．２．１模型的简化以某军车作为研究对象，其外形如图２．３所示。
该车是—种采用焊接、铆接以及螺栓连接等方式建立起来的空间板壳结构。
在建立有限元模型前，用Ｐｒｏ／Ｅ建立军车的初步实体模型。
参考文献及以前的工作经验，确定模型的简化原则如下；①略去功能件和非承载构件嗍。
②将连接部位作用很小的圆弧过渡简化为直角过渡。
③在不影响整体结构的前提下，对截面形状作一定的简化。
④对于一些结构上的孔、台肩、凹槽、翻边在截面形状特性等效的基础上尽量简化，对截面特性影响不大的特征予以忽略。
【１１１【１２１［１３】⑤对于车身各大片间的连接部位，采用耦合约束。
按照简化原则，运用Ｐｒｏ／Ｅ得到整车实体模型，将其输出为ＩＧＥＳ文件，运用ＡＮＳＹＳ输入命令，转换为ＤＢ文件。
所建立整车实体简化模型如图２Ａ所示：８江苏大学工程硕士学位论文图２．４研究对象实体模型２．２．２模型离散化图２．５整车离散化模型２．２．３整车模型工况选取和边界条件的处理２．２．３．１模型工况的选取及约束处理汽车车身通过前、后桥支撑在地面上，地面的反作用力通过悬架传给车体。
车身骨架与车架刚性相连，而车架通过悬架系统与车桥相连。
因此不同的悬架系统对车架以及车身骨架的强度和刚度的影响较大。
若忽略悬架的约束作用，采用简单的两点支承方式，显然不符合实际情况：同时，若不考虑悬架的结构形式如何，仅用螺旋弹簧来模拟钢板弹簧悬架，也与实际结构不符，因为钢板弹簧除了作为弹性元件外，还起到导向作用，因此在各个方向上均９江苏大学工程硕士学位论文３．２整车有限元计算结果分析㈣嘲嘲１圈嘲剀嘲３．２．１整车强度分析１．弯曲工况下的强度分析在满载，弯曲工况下，得到整车的应力分布，从应力分布彩图中可以知道，车身骨架以及车身蒙皮上的应力都比较小，最大应力为６０．ＩＭＰａ，位于钢板弹簧后吊耳与车架相连接的位置。
有限元单元划分应该遵循的原则
有限元单元划分应该遵循的原则有限元法是一种广泛应用于各种工程领域的数值计算方法，它的基本思想是将工程结构划分成若干个小单元，利用有限元单元进行离散化计算，得到整个结构的行为特性。
而有限元单元的划分是有限元法的核心，也是工程计算中最关键的环节之一。
那么，有限元单元划分应该遵循哪些原则呢？1、小单元原则有限元单元的划分中，求取划分单元的基本准则就是小单元原则。
该原则提出了分割单元时应遵循的最基本原则，即单元的尺寸越小，精度越高。
因此，在单元划分中应当首先考虑将工程结构分割成足够多的小单元。
2、合理形状原则有限元单元的划分中，合理形状原则是一个非常重要的原则。
合理的单元形状在保证精度的前提下，能尽可能地减小计算量，提高计算速度。
因此，划分单元时应尽可能采用简单的几何形状，避免过于复杂。
3、均匀性原则有限元单元划分中，均匀性原则是指单元的大小、形状在全体单元中应该尽可能地统一。
这样，可以避免因单元尺寸或形状的差异而导致计算误差的增加。
因此，在单元划分时，应尽量保持单元的均匀性和规则性。
4、边界适应性原则有限元单元划分中，边界适应性原则是指单元的形状和大小应尽可能适应结构的边界条件，以确保计算结果的准确性。
因此，在进行有限元单元划分时，要特别注意边界处单元的形状和数量。
5、模型简化原则有限元单元划分中，模型简化原则是指划分单元时尽量去除不必要的细节和处于边缘的小结构，以减小计算量。
在单元划分过程中，应尽量采用等效模型或简化模型，这样可以减少计算时间和成本。
6、误差控制原则有限元单元划分中，误差控制原则是指划分单元时应尽量控制误差的产生和传递，以保证计算结果的准确性。
因此，在单元划分中，应根据具体的计算需求，选择合适的单元细度和样本数量。
同时，在计算过程中应对每个单元的误差进行控制，保证计算结果的精度。
总之，有限元单元划分是有限元法计算中的核心环节，其合理性和准确性直接影响到计算结果的质量和可靠性。
为了保证有限元法计算结果的准确性和精度，单元划分应遵循上述原则，并在实际应用中加以灵活调整，以达到最佳计算效果。
机械设计中有限元分析的几个关键问题
机械设计中有限元分析的几个关键问题在机械设计中，有限元分析是一种常用的分析方法，可以用于预测和评估机械结构的性能。
在进行有限元分析时，存在一些关键问题需要考虑和解决。
本文将介绍机械设计中有限元分析的几个关键问题。
1. 网格划分问题：有限元分析是基于网格（或称为离散）模型进行的，因此网格的划分对分析结果的准确性有很大影响。
合理的网格划分应该满足以下要求：在关键区域（如应力集中区域）的网格密度要足够高，以捕捉局部应力的变化；在结构的稳定区域的网格密度可以适当减小，以提高计算效率。
对于复杂结构和多尺度问题，网格划分更加复杂，需要综合考虑精度和计算效率的权衡。
2. 材料参数问题：有限元分析需要提供材料的力学参数，如弹性模量、泊松比、屈服强度等。
这些参数的准确性对分析结果有很大影响。
实际材料的力学参数通常会受到环境条件、缺陷、制造过程等多种因素的影响，如何选择合适的材料参数是一个关键问题。
在实际应用中，可以借助实验测试、材料数据库以及经验公式等方法来确定合适的材料参数。
3. 边界条件问题：有限元分析需要指定结构的边界条件，如约束条件和加载条件。
边界条件的选择对分析结果也有很大影响。
约束条件应该与实际情况相符，以反映结构的实际受力情况。
加载条件需要根据设计要求和实际工况来指定，以保证分析结果的准确性。
在边界条件的选择过程中，需要综合考虑结构的实际使用情况、安全性要求等因素。
4. 模型简化问题：有限元分析中，构建准确的模型需要考虑很多细节，如零件的精确几何形状、连接方式等。
在实际应用中，有时需要根据实际情况对模型进行简化。
模型简化的目的是为了减少计算复杂度和提高计算效率。
模型简化也可能引入误差，因此需要在精度和计算效率之间进行平衡。
对于复杂结构和多尺度问题，如何进行合理的模型简化是一个具有挑战性的问题。
5. 结果解释问题：有限元分析得到的结果是一系列的位移、应力、应变等数据，如何对这些数据进行解释和分析是另一个关键问题。
有限元模型
建立有限元计算模型1.有限元建模的准则有限元建模的总则是根据工程分析的精度要求,建立合适的,能模拟实际结构的有限元模型.在连续体离散化及用有限个参数表征无限个形态自由度过程中不可避免的引入了近似.为使分析结果有足够的精度,所建立的有限元模型必须在能量上与原连续系统等价.具体应满足下述准则:1) 有限元模型应满足平衡条件.2) 变形协调条件.3) 必须满足边界条件.4) 刚度等价原则.5) 认真选取单元,使之能很好的反映结构构件的传力特点,尤其是对主要受力构件应该做到尽可能的不失真.6) 应根据结构特点,应力分布情况,单元的性质,精度要求及其计算量的大小等仔细划分计算网络.7) 在几何上要尽可能地逼近真实的结构体,其中特别要注意曲线与曲面的逼近问题.8) 仔细处理载荷模型,正确生成节点力,同时载荷的简化不应该跨越主要的受力构件.9) 质量的堆积应该满足质量质心,质心矩及其惯性矩等效要求.10) 超单元的划分尽可能单级化并使剩余结构最小.2.边界条件的处理对于基于唯一模式的有限元法,在结构的边界上必须严格满足已知的位移约束条件.例如,某些边界上的位移,转角等于零或者已知值,计算模型必须让它能实现这一点.对于自由边的条件可不予考虑.3.连接条件的处理一个复杂结构常常是由杆,梁,板,壳及二维体,三维体等多种形式的构件组成.由于杆,梁,板,壳及二维体,三维体之间的自由度个数不匹配,因此在梁和二维体,板壳和三维体的交接处,必须妥善加以处理,否则模型会失真,得不到正确的计算结果.在复杂结构中,还能遇到各种各样其他的连接关系,只要将这些连接关系彻底弄清,就嫩提高写出相应的位移约束关系式,这些关系式我们称之为构件间复杂的连接条件,同时在计算中使程序严格满足这些条件.应当指出,在不少实用结构分析有限元分析有限元程序中,已为用户提供输入连接条件的借口,用户只需严格遵守用户使用规定,程序将自动处理自由度之间的用户所规定的位移约束条件.。
基于Huth公式的螺栓连接有限元模型简化研究
基于Huth公式的螺栓连接有限元模型简化研究摘要：螺栓连接是民用航空飞机最重要的连接方式之一，在飞机上存在着数量众多，规格不一的螺栓连接结构，对螺栓连接的强度分析是飞机强度研究中最重要的课题之一。
本文使用ABAQUS有限元软件基于Huth公式建立了两套螺栓连接简化模型，并将其仿真结果与精细化有限元模型结果形对比，证明了基于Huth 公式的螺栓连接有限元模型的有效性和实用性。
关键词：民机；螺栓连接；Huth公式；强度分析；ABAQUSResearch of Finite Element Model Simplification of Bolt Connections Based on Huth FormulaXiuGang LuAbstract: Bolt connection is one of the most important structures of civil aircraft. There are a large number of bolts with different specifications on the aircraft. The strength analysis of bolt connection is one of the most important topics in aircraft research. In this paper, two simplified finite element bolt models were developed based on Huth formula, and compared with the refined model with regard to the solution accuracy to prove the effectiveness and practicability of the simplified models.Key words: Civil aircraft; Bolt connection; Huth formula; Strength analysis; ABAQUS1 引言民用飞机大量采用了紧固件连接结构，常见的紧固件有：铆钉、螺栓、销类等。
六自由度机器人运动学及主要构件的有限元分析
第6期2021年2月No.6February ，2021六自由度机器人运动学及主要构件的有限元分析摘要：文章以六自由度机器人为研究对象，根据实际的作业情况，对机器人进行运动学分析以及主要构件的有限元分析。
运动学分析分为正运动学分析和逆运动学分析，解决的是机器人的手臂转向何方，分析的是手部的速度、加速度和位移。
有限元分析主要是机械系统静力学分析。
对主要构件建立模型、模型简化、网格划分，根据危险工况的受力情况，分析了各构件的应力、形变等性能，确保结构设计合理。
对于工业机器人机械结构、传动等方面，运动学和有限元分析能够判断整机设计是否达到设计目标，对结构件的优化设计具有重要的意义。
关键词：六自由度；机器人；运动学；有限元分析中图分类号：TP242.2文献标志码：A 程锴（南京以禾电子科技有限公司，江苏南京210039）作者简介：程锴（1981—），男，江苏南京人，工程师，硕士；研究方向：电子产品总体结构设计。
江苏科技信息Jiangsu Science &Technology Information引言在当前科学技术不断进步和快速发展的背景下，很多先进的技术手段被广泛应用在各个领域中［1］。
特别是机器人在工业中得到广泛的应用，在实际运行过程中，类似于码垛搬运的六自由度机器人在搬运货物中节省大量劳动力，但安全性与可靠性一直备受考验。
因此，本文主要对六自由度机器人进行运动学和静力学分析［2］。
机器人运动学研究解决的是机器人的手臂转向何方，分析的是手部的速度、加速度和位移。
运动学方程是进行机器人位移分析的基本方程，也称为位姿方程。
机器人运动学分为正运动学分析和逆运动学分析。
正运动学是机器人运用各个关节角度、各个构件车长度等已知条件来判断末端执行器在三维空间中的位置；而逆运动学正好相反，它解决的是机器人需要如何运动才能使得末端执行器到达指定位置这一问题。
静力学分析用来分析结构在给定静力载荷作用下的响应。
有限元分析规则
1. 目的与范围为规范本公司机械产品结构有限元分析流程与原则，特制订本规定。
本标准规定了本公司开发设计产品的机械结构有限元力学分析的类型、分析流程、一般要起、模型建立规则、有限元分析方法、结果评估、结果输出以及报告编写。
2. 规范性引用文件下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。
凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单（不包括勘误的内容）或修订版均不适用于本标准，然而，鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。
凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本标准。
GB/T2298 机械振动、冲击与状态监测 词汇。
GB 3100 国际单位制及其应用GB 3101 有关量、单位和符号的一般原则 GB/T10853 机构与及其科学词汇GB/T26099.1 机械产品三维建模通用规则 第一部分：通用要求 GB/T31054 机械产品计算机辅助工程 右边缘数值计算 术语 GB/T 33582 机械产品结构有限元力学分析通用规则3. 著述类引用文件有限元分析及应用 曾攀 清华大学出版社 限单元法基本原理和数值方法 王勖成,邵敏 清华大学出版社 有限元方法基本原理 监凯维奇 清华大学出版社 …4. 定义或术语本标准主要采用GB/T 33582 中的有关术语。
4.1. 有限单元法（FEM ）将一个表示结构或连续体的求解域离散为若干子域（单元），并通过他们边界上的节点相互联结成为组合体，用每个单元内所假设的近似函数来分片地表示全求解域内待求AFAF的未知变量，利用变分原理和加权残值法，建立求解基本未知量的代数方程组合微分方程组，用数值方法求解此方程，从而得到问题的解答。
4.2. 有限元分析（FEA ）以弹性力学为力学基础，以加权残值法或泛函极值原理为方程求解原理，以数值离散技术为实现方法，以有限元分析软件为技术载体，并最终基于计算机硬件平台来处理实际问题的方式。
4.3. 三大类变量位移、应力、应变 4.4. 三大类方程几何方程、平衡方程、物理方程5. 分析类型5.1. 结构静力学分析当结构惯量、阻尼对所分析目标机械产品的性能参数影响可以忽略时，采用静力学分析。
钢筋混凝土有限元模型简化方法方面
钢筋混凝土有限元模型简化方法方面钢筋混凝土是一种常用的建筑材料，广泛应用于各种结构中。
在结构分析中，有限元方法是一种常用的分析方法，可以用于模拟和预测结构的力学行为。
然而，钢筋混凝土结构的有限元模型往往非常复杂，需要大量的计算和时间。
因此，简化有限元模型成为一个重要的研究方向。
钢筋混凝土结构的有限元模型可以通过多种方法进行简化。
首先，可以通过降低模型的维度来简化模型。
钢筋混凝土结构往往是三维的，但在某些情况下，可以将其简化为二维平面模型或轴对称模型。
这种简化方法可以大大减少计算量和模型复杂性，提高计算效率。
另一种简化有限元模型的方法是采用等效单元模型。
在钢筋混凝土结构中，钢筋和混凝土具有不同的材料性质和力学行为。
为了简化模型，可以将钢筋和混凝土等效为单一材料，使用单一材料的性质来代替钢筋和混凝土的复杂行为。
这种方法可以减少模型中的节点数和单元数，简化模型的计算和分析过程。
还可以通过简化结构的几何形状来简化有限元模型。
钢筋混凝土结构往往具有复杂的几何形状，例如梁、柱、板等。
在某些情况下，可以将复杂的结构形状简化为简单的几何形状，例如矩形、圆形等。
这种简化方法可以减少模型中的节点数和单元数，简化模型的计算和分析过程。
另一种常用的简化有限元模型方法是采用等效荷载模型。
在实际情况中，钢筋混凝土结构可能受到多种荷载的作用，例如静荷载、动荷载等。
为了简化模型，可以将不同荷载转化为等效荷载，使用等效荷载来代替实际荷载。
这种方法可以减少模型中的节点数和单元数，简化模型的计算和分析过程。
钢筋混凝土结构的有限元模型还可以通过简化材料性质来简化模型。
在实际情况中，钢筋混凝土的材料性质可能具有很大的变化范围。
为了简化模型，可以将材料性质统一为某个平均值或简化的数值。
这种方法可以减少模型中的节点数和单元数，简化模型的计算和分析过程。
钢筋混凝土结构的有限元模型可以通过降低维度、采用等效单元模型、简化结构几何形状、采用等效荷载模型以及简化材料性质等方法进行简化。
建立有限元模型的基本原则
差异, 其量级可用下式估计:
E= O ( hp-1-m)
式中 h 单元特征长度
p 插值多项式的最高阶次
m
场函数在泛函中出现的最高阶导数
物理离散误差与单元尺寸和插值多项式的阶次
有关G 图 2 用一维问题描述了这类误差的几何意义 ( 图 2a) , 单元尺寸越小 ( 图 2b) , 插值函数阶次越 高 ( 图 2c) , 都将使这类误差减小G 此外, 物理离散 误差与实际场函数性态~ 载荷性质和单元类型有关G
引证文献(9条)
1.姜年朝.张志清.戴勇.谢勤伟.王克选 有限元分析误差校验研究[期刊论文]-机械与电子 2009(4) 2.王宇.肖亚慧.王若松 基于ANSYS的索道线路支架有限元模型的建立[期刊论文]-起重运输机械 2009(1) 3.徐淑梅.初诗农.王若松.王宇 架空索道塔架的有限元建模与分析计算[期刊论文]-机械研究与应用 2009(1)
本文链接：/Periodical_jxydz200104014.aspx
处理几何形状 通过降维 细节简化 等效 变换 对称性利用和划分局部结构等方法对实际形 状作适当处理9 建立与原形状不完全相同但利于建 模和计算的几何求解域
42
采用子结构法 将复杂结构人为分割为若干 相对简单的子结构9 分别计算各子结构9 然后综合 各计算结果形成整体结构模型9 该模型规模远小于 结构直接离散的结果
有限元分析建模方法
注意：分步计算最复杂的工作是确定子模型的边界条件，即将整体 模型的计算结果以节点位移或分布力的形式转换到子模型的边界 上。可参考相关文献。
8-7 模型简化
2、分步计算法
工程中常存在一些相对尺寸很小的细节，如小孔、键
槽、齿轮齿根等，如果这些细节处于结构的高应力区， 则可能引起应力集中。
编 值 参 参数 编节材物截几
号
考 考量 号点料理面何
系系
编特特特 数
代代
号性性性 据
码码
码值
码
位载热其 移荷边他 约条界边 束件条界 数数件条 据据数件
据数 据
8-5 有限元建模的基本流程 参数化实体造型
物理属性编辑器
载荷、约束 材料
力学属性编辑器
基于实体的物理模型
几何元素编辑器
对称/反对称简化 中线/中面提取 小特征删除/抑制
用可视化方法（等值线、等值面、色块图）分析计算结果，包括 位移、应力、应变、温度等；
最大最小值分析； 特殊部位分析。
8-2 有限元建模的重要性
在有限元分析过程中，建模是其中最为关键的环节。因为： 1.影响结果精度：有限元模型要为计算提供所有原始数据，
这些输入数据的误差将直接决定计算结果的精度。如果模型本身 不合理，即使计算算法再精确，也不可能得到高精度的分析结果。 因此，模型的合理性是决定结果精度的主要因素。 2.影响计算过程：模型不仅决定计算精度，还影响计算的过程。 对于同一分析对象，不同的模型所需要的计算时间和存储容量可 能相差很大，不合理的模型还可能导致计算过程死循环或终止。 3.对人员要求高：由于分析对象的形状、工况条件、材料性质 的复杂性，要建立一个完全符合实际的有限元模型是很困难的。 它需要综合考虑的因素很多，如形状的简化、单元类型的选择、 边界条件的处理等等，从而对分析人员的专业知识、有限元知识 和软件使用技能等方面都提出了较高的要求。 4.花费时间长：建模所花费的时间在整个分析过程中占有相当 大的比例。对分析人员来讲，他们的工作不是开发有限元分析软 件，而是如何利用软件（如ANSYS）分析他们所关心的结构。 分析过程中，分析人员可把计算过程作为“黑匣子”来对待，而 把精力主要集中在建模上。通常，建模所花费的时间约占整个分 析时间的70%左右。因此，提高建模速度是缩短分析周期的关键。
钢筋混凝土有限元模型简化方法方面
钢筋混凝土有限元模型简化方法在工程结构分析中，钢筋混凝土结构是一种常见的结构形式，其分析与设计对于工程建设具有重要意义。
而有限元模型是一种常用的分析方法，可以对结构进行精确的数值模拟。
然而，由于钢筋混凝土结构的复杂性，有限元模型建立过程中会面临许多困难与挑战。
为了提高分析效率和准确性，研究钢筋混凝土有限元模型简化方法显得至关重要。
1. 宏观与微观有限元模型在钢筋混凝土结构的有限元模型简化中，宏观和微观有限元模型是两种常见的建模方法。
（1）宏观有限元模型宏观有限元模型是将整个结构看作一个整体进行建模，忽略混凝土和钢筋的内部细节，采用等效材料参数进行建模。
它的优点是简化建模过程，适用于整体结构的静力分析。
但是宏观模型无法准确反映混凝土开裂、钢筋-混凝土粘结等微观细节，因此在动力分析和非线性分析中应用受到限制。
（2）微观有限元模型微观有限元模型则是通过对混凝土和钢筋内部结构进行建模，考虑材料的本身性能和相互作用。
这种模型能够更准确地描述结构的非线性行为，适用于混凝土开裂、钢筋屈服等情况的模拟。
但微观模型需要考虑大量细节参数，建模复杂且计算成本高，适用范围相对较窄。
2. 混合有限元模型为了克服宏观和微观有限元模型各自的局限性，近年来逐渐出现了混合有限元模型的建模方法。
混合有限元模型将宏观模型和微观模型相结合，采用多尺度分析方法进行建模。
在宏观尺度上，采用等效材料参数进行建模，简化整体结构的宏观行为；在微观尺度上，考虑混凝土裂缝的扩展、钢筋的局部应力集中等微观细节。
通过两者的耦合，混合有限元模型能够更准确地描述钢筋混凝土结构的力学行为。
3. 参数化建模在钢筋混凝土有限元模型的简化方法中，参数化建模是一种重要的思路。
参数化建模是指将结构中的各种参数进行提取和建模，通过参数化的方式描述结构的力学行为。
这种建模方法能够有效地简化复杂结构的建模过程，提高建模效率；同时还能够方便地进行参数敏感性分析和优化设计。
4. 基于实测数据的模型简化钢筋混凝土结构的有限元模型简化方法还可以基于实测数据进行建模。
基于SolidWorks某水下航行器壳体有限元分析
减少人力和物料消耗的目的。
环安装窗口，可以保证航行器表面非常光顺。该连接方式具
1 基于 SolidWorks 的实体建模
有结构尺寸紧凑、质量轻、径向尺寸占用小和壳体受力均匀
所设计的水下航行器壳体采用回转体外形 [2-3]，回转体壳
的优点，其装配误差靠套接配合面、端面和定位销来保证；
体在水下均匀外压下只产生均匀收缩变形，壳体内部只有均
缺点是对连接部件的形位精度要求高，拆装次数不能过多。
匀压缩应力而无弯曲应力[4]。通过 SolidWorks2018 软件创建各
该连接方式在薄壁圆筒结构产品上得到广泛应用。
柱段） 和推进部舱段 （尾锥段） 组成，结构如图 1 所示。两舱
2.1 有限元模型简化
推进部舱段壳体五阶
模态振型
推进部舱段壳体前五阶固有频率
固有频率 /Hz
阶数
488.57
5
487.54
1 133.4
4
固有频率 /Hz
1 199.1
1 271.1
推进部舱段壳体可能发生共振的前五阶频率，可用来判
图5
功能部舱段壳体位移
分布云图
图6
推进部舱段壳体应力
分布云图
断外界环境是否会对水下航行器内部的关重部件产生共振影
息，考核所设计结构的应力集中和共振问题；同时给壳体结构的优化指明方向，为实物的生产加工提供可靠的参考依据，从而缩短研发周期，降
低研发成本。
关键词：水下航行器；结构优化；强度校核；模态分析
中图分类号：U662.2
文献标志码：A
文章编号：1009－9492 ( 2020 ) 11－0131－03
基于ANSYS的发动机缸体模态分析
基于ANSYS的发动机缸体模态分析文章以某四缸发动机缸体为研究对象，采用ANSYS软件进行模态分析。
首先在UG软件中建立发动机缸体的三维实体简化模型；然后将发动机缸体的模型导入ANSYS软件中划分网格；最后采用自由模态方式进行分析，获得发动机缸体的各阶固有频率和振型，分析发动机工作时外在激励对缸体的影响，为发动机缸体的优化设计和动力学分析提供理论依据。
标签：发动机缸体；实体模型；有限元；模态分析；振型1 概述发动机缸体是构成发动机的基体，起着保证发动机的动能产生和动力输出的作用。
发动机工作过程中，缸体承受着气缸内混合气燃烧所产生的爆发力、活塞连杆往复运动惯性力等周期性的载荷，这些载荷形成周期性激励。
发动机缸体质量较大，振动时对整车的影响也较大。
为了防止周期性的激励引起发动机缸体的共振，需要获得其固有频率和振型，从而在设计时避开外在激励频率，因此有必要因此有必要分析发动机缸体的模态。
典型的无阻尼模态分析是经典的特征值求解问题[1]：式中，K-刚度矩阵；？啄i-第i阶模态的特征向量；Wi-第i阶模态的固有频率；M-质量矩阵。
发动机缸体为铸造的箱体类零件，其表面上分布着各种凸台、加强筋和轴承孔，内部有气缸套、水套、油道孔和一些纵、横隔板等，结构很复杂，无法用单一的数学模型进行模态分析。
随着计算机硬件和软件技术的发展，采用计算机进行有限元分析已经成为一种切实有效的方法。
ANSYS是一种通用工程有限元分析软件，广泛应用于汽车、机械、电子、航空航天等各种领域[2]。
虽然ANSYS软件具有强大的有限元分析功能，但其几何建模功能相对较弱，在ANSYS软件中对复杂的发动机缸体建模相当困难。
因此，本文先在三维建模软件Unigraphics（以下简称UG）中建立发动机缸体的三维实体模型，然后导入ANSYS中进行模态分析。
2 发动机缸体实体模型本文以某四缸柴油机缸体为研究对象。
建立有限元模型时，理论上应详细表达缸体结构特征以准确分析，但模型过于复杂会导致难以计算，因此有必要对缸体模型进行简化。
轻型木结构整体房屋有限元模型常用简化方法
轻型木结构整体房屋有限元模型常用简化方法目前，轻型木结构房屋整体的有限元分析方法主要分为以下两种：(1)将三维的结构简化为二维的有限元模型；(2)由一系列的平面单元组成三维的有限元模型。
将三维结构简化为二维的有限元模型图3.1 Nateghi建立的二维房屋有限元模型Nateghi(1988)[373]建立了轻型木结构房屋整体的有限元模型，所考虑的荷载有重力荷载和侧向风荷载，如图3.1所示。
该模型将三维的结构简化为二维的有限元模型。
房屋的各部分用端部带有旋转弹簧的梁单元模拟。
弹簧的刚度由节点试验得到的弯矩—转角曲线确定。
墙体通过一对具有线性刚度的交叉受拉杆单元提供，杆单元的端部为铰接点。
这个模型仅用来确定结构在风荷载作用下的薄弱构件。
通过研究发现，房屋的连接是最为薄弱的环节。
此模型只能用来模拟重力荷载和风荷载为主要荷载的轻型木结构房屋，对于地震荷载作用下的房屋模拟，需添加模型中连接单元的非线性特征。
Folz和Filiatrault [206]建立了一个离散质量—刚度的动力有限元分析模型，如图3.2所示。
此模型已经应用到轻型木结构地震分析计算机程序SAWS(Seismic Analysis of Wood-frame Structures)中。
在这个模型中，剪力墙被简化成零高度的非线性剪力弹簧。
连接及剪力墙的滞回环由骨架曲线及一些事先定义好的在最大位移和最小位移之间的直线段构成。
钉连接节点的数据通过对试验数据的拟合得到。
剪力墙弹簧的数据则是通过对剪力墙往复荷载作用下的细致有限元模拟得到的。
轻型木结构房屋整体三维模型简化为二维模型。
所有的水平楼（屋）面平面内的刚度假设为刚性。
此模型十分的简单有效，但并不能体现楼（屋）面的刚度对结构整体的影响，也不能反应剪力墙的倾覆和弯曲。
图3.2 Folz和Filiatrault建立的二维轻型木结构房屋模型由一系列平面单元组成的三维有限元模型较早采用一系列平面单元组成三维有限元模型模拟轻型木结构房屋的是Gupta(1987)[374]等提出的木结构房屋的线弹性模型，并采用Tuomi和McCutcheon (1974)的房屋整体试验数据验证了此模型的有效性。
结构有限元分析答案
结构有限元分析答案结构有限元分析是一种广泛应用于工程实践中的分析方法，它适用于求解各种结构在受力条件下的变形和应力分布情况。
通过有限元分析，工程师们可以在计算机上模拟结构的实际运行状况，以此预测可能出现的问题并采取相应的措施。
但是在进行有限元分析时，工程师们需要注意一些问题，以确保分析的准确性和可靠性。
1. 网格划分问题在进行有限元分析时，网格划分是非常关键的一步。
网格的划分需要考虑结构的几何形状，同时也需要考虑到计算机的计算能力。
如果网格划分太细，则会导致计算时间变长，且计算结果可能过分精细，反而不符合实际情况。
如果网格划分太粗，则会使得计算结果的准确性受到影响。
因此，网格划分需要在精确性和计算效率之间寻求平衡。
2. 材料的力学性质在进行有限元分析时，需要使用材料的力学性质，例如弹性模量、泊松比、屈服强度等，这些参数对于计算结果有很大的影响。
因此，在使用这些参数时需要进行准确的测试和测量，并考虑到这些参数的变化范围，以此判断计算结果的可靠性。
3. 边界条件的选择在进行有限元分析时，需要指定结构的边界条件，例如结构的固定端、支撑点和载荷区域等。
这些边界条件的选择需要与实际情况相符，以此确保计算结果的准确性。
如果边界条件选择不合理，则会导致计算结果出现偏差，而且容易出现无解的情况。
4. 模型的简化问题在进行有限元分析时，为了降低计算难度和提高计算效率，可能会对模型进行简化。
但是，在进行模型简化时需要谨慎，以确保简化后的模型与实际情况相符。
如果简化的模型与实际情况出现偏差，则会导致计算结果出现误差，从而影响分析结论的可靠性。
5. 后处理结果的分析在完成有限元分析后，需要对计算结果进行后处理分析。
后处理分析不仅可以得到整个结构的应力分布情况，还可以分析各个局部的应力情况，以此更好地指导工程设计。
但是，在进行后处理分析时需要注意结果误差的分析，以此更好地进行结构的性能评估。
综上所述，结构有限元分析是一种重要的工程分析方法，可以应用于各种结构的分析和设计中。
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有限元模型简化原则
一、前言
有限元模型是一种常用的工程分析方法，可以帮助工程师预测结构在
应力、振动等载荷下的响应。
由于实际结构往往非常复杂，为了简化
模型并提高计算效率，有限元模型简化原则十分重要。
本文将介绍有
限元模型简化原则的相关内容。
二、简化原则的目的
有限元模型简化原则的主要目的是在保证计算精度的前提下，尽可能
减少模型中节点数和单元数，从而提高计算效率。
同时，简化也可以
使得模型更易于理解和分析。
三、节点和单元数的选择
在有限元分析中，节点和单元数是影响计算精度和计算效率的两个关
键因素。
因此，在进行模型简化时需要注意以下几点：
1. 节点数：节点数越多，计算精度越高，但是计算时间也会相应增加。
因此，在进行节点选择时需要根据具体情况权衡取舍。
2. 单元数：单元数越多，计算精度也会相应增加。
但是，在进行单元
选择时需要注意避免出现过于细小或过于大块状的单元。
四、几何形状的简化
在进行有限元模型简化时，几何形状的简化也是一个重要的方面。
具
体而言，可以从以下几个方面考虑：
1. 几何形状的对称性：如果结构具有对称性，可以通过将模型分为几
个对称部分来减少节点和单元数。
2. 几何形状的规则性：如果结构具有规则形状，可以通过利用其规则
性来减少节点和单元数。
3. 几何形状的局部特征：如果结构某些部分与整体相比较小或不重要，可以将其忽略或简化。
五、材料参数的简化
在进行有限元模型简化时，材料参数也是一个需要考虑的方面。
具体
而言，可以从以下几个方面考虑：
1. 材料参数的均匀性：如果结构中各部分材料参数相同，则可以将其视为均匀材料。
2. 材料参数的线性性：如果结构中各部分材料参数近似为线性，则可以将其视为线弹性材料。
3. 材料参数的非线性特征：如果结构中某些部分存在非线性行为，则需要对其进行特殊处理。
六、载荷条件的简化
在进行有限元模型简化时，载荷条件也是一个需要考虑的方面。
具体而言，可以从以下几个方面考虑：
1. 载荷类型的简化：如果结构受到多种载荷类型的作用，可以将其视为单一载荷类型进行分析。
2. 载荷分布的简化：如果结构受到复杂的载荷分布，可以将其简化为均匀分布或集中力或集中力矩。
3. 载荷作用时间的简化：如果结构受到复杂的时间变化载荷作用，则可以将其简化为静态或准静态载荷。
七、模型简化后的验证
在进行有限元模型简化后，需要对模型进行验证以确保其精度和可靠性。
具体而言，可以从以下几个方面进行验证：
1. 模型响应与实验结果的比较：通过实验测试来验证模型响应是否符
合实际情况。
2. 模型响应与其他计算方法结果的比较：通过其他计算方法来验证模
型响应是否合理。
3. 敏感性分析：对模型中各种参数进行敏感性分析，以确定其对模型
响应的影响程度。
八、总结
有限元模型简化原则是一个非常重要的工程分析方法，在保证计算精
度的前提下，尽可能减少模型中节点数和单元数，从而提高计算效率。
在进行模型简化时需要考虑几何形状、材料参数和载荷条件等因素，
并对简化后的模型进行验证。