三维实体结构的分析
有限元分析及应用课件
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设置材料属性、单元类型等参数。
求解过程
刚度矩阵组装
根据每个小单元的刚度,组装成全局的刚度矩阵。
载荷向量构建
根据每个节点的外载荷,构建全局的载荷向量。
求解线性方程组
使用求解器(如雅可比法、高斯消元法等)求解线性方程组,得到节点的位移。
后处理
01
结果输出
将计算结果以图形、表格等形式输 出,便于观察和分析。
有限元分析广泛应用于工程领域,如结构力学、流体动力学、电磁场等领域,用于预测和优化结构的 性能。
有限元分析的基本原理
离散化
将连续的求解域离散化为有限 个小的单元,每个单元具有特
定的形状和属性。
数学建模
根据物理问题的性质,建立每 个单元的数学模型,包括节点 力和位移的关系、能量平衡等。
求解方程
通过建立和求解线性或非线性 方程组,得到每个节点的位移 和应力分布。
PART 05
有限元分析的工程应用实 例
桥梁结构分析
总结词
桥梁结构分析是有限元分析的重要应用之一,通过模拟桥梁在不同载荷下的响应,评估 其安全性和稳定性。
详细描述
桥梁结构分析主要关注桥梁在不同载荷(如车辆、风、地震等)下的应力、应变和位移 分布。通过有限元模型,工程师可以预测桥梁在不同工况下的行为,从而优化设计或进
刚性问题
刚性问题是有限元分析中的一种 特殊问题,主要表现在模型中某 些部分刚度过大,导致分析结果 失真
刚性问题通常出现在大变形或冲 击等动态分析中,由于模型中某 些部分刚度过高,导致变形量被 忽略或被放大。这可能导致分析 结果与实际情况严重不符。
解决方案:为避免刚性问题,可 以采用多种方法进行优化,如采 用更合适的材料模型、调整模型 中的参数设置、采用更精细的网 格等。同时,可以采用多种方法 对分析结果进行验证和校核,以 确保其准确性。
三维数据结构及其分类
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三维数据结构及其分类姓名:班级:学号:日期:三维数据结构及其分类一、引言随着GIS理论的日趋成熟及其应用的不断拓展,其许多商业化的GIS软件的功能也逐渐完善。
但是绝大多数的商品化GIS软件包还只是在二维平面基础上对现实世界的实体及实体之间的关系的模拟和处理,而我们生活在三维的世界里,所涉及到的有关气象、水文、采矿、灾害、污染等方面的自然现象都是三维的,显然当我们仅仅用二维的方法和思路解释和处理三维问题时,就不能够精确地或正确地反映、存储、分析、处理和显示地理空间信息。
因此,为更逼真精确地描述现实三维世界,探讨和研究三维数据结构显得尤为重要。
二、三维数据结构数据结构是即数据的逻辑结构形式,我们所熟悉的是二维数据结构,从类别上分,二维数据结构包括矢量数据结构、栅格数据结构、矢量-栅格一体化数据结构等,这主要是依据其数据模型进行分类的,即栅格数据模型、矢量数据模型、面向对象数据模型等,这与我们通常先建立数据模型,再依据数据模型选用合适的数据结构对数据进行组织的思路是一致的。
通常我们所说的三维景观可视化和已经具有的2.5维表面建模都还不是真正意义上的三维,比如利用DEM数据建立的三维景观模型可视化,或者利用多属性的实体的某一属性作为第三维对平面图形进行三维显示等。
如利用v = f(x,y)表达一个二维系统,(x,y)是二维平面坐标,v是对应点的属性值,当v表示高程时,就可以表示数字高程模型。
但这里v受x,y变化的影响;而真正意义上的三维数据模型中,三维变量之间应是相互独立的。
也就是说,对于一个真正的三维数据模型,可以用V = f(x,y,z)来描述,其中z是自变量,不受x,y变化的影响,即(x,y,z)是在三维空间连续变化的。
总的来说,即是与二维相比,三维多出了一维,但仍然可以将二维的观点引入对三维的研究之中。
三维空间数据模型是人们对客观世界的理解和抽象,是建立三维空间数据库的理论基础。
三维空间数据结构是三维空间数据模型的具体实现,是客观对象在计算机中的底层表达,是对客观对象进行可视表现的基础。
第五章三维实体网格划分
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第五章三维实体网格划分本章讲述三维实体网格划分。
包括三部份内容:●生成四面体网格零件:对实体指定线性或2次四面体网格。
●四面体网格填充器:通过从曲面网格生成四面体网格来对实体划分网格。
●扫描实体网格:通过从曲面网格生成六面体或楔形网格对实体划分网格。
5.1 生成3D零件网格本节说明如何利用四面体网格划分方式生成3D网格。
在【Generative Structural Analysis】(通用结构分析)工作台和【Advanced Meshing Tools】(高级网格划分工具)工作台都有本命令。
依照用户安装的产品不同,显示的选项是不同的:●【Generative Structural Analysis】(通用结构分析)或【FEM Surface】(曲面网格划分)系列产品。
●【FEM Solid】(有限元实体划分)系列产品。
5.1.1 【Generative Structural Analysis】(通用结构分析)或【FEM Surface】(曲面网格划分)系列产品在通常的用户中,一样安装的是第一种情形。
在这种设置下,不管是在通用结构分析工作台仍是高级划分工具工作台,概念3D网格的零件时,弹出的对话框只有两个选项卡。
(1)点击【Meshing Methods】(网格划分方式)工具栏内的【Octree Tetrahedron Mesher】(四面体网格划分器)按钮,如图5-1所示。
若是用户在【Generative Structural Analysis】(通用结构分析)工作台,那么需要点击【Model Manager】工具栏内的【Octree Tetrahedron Mesher】(四面体网格划分器)按钮,如图5-2所示。
图5-1【Octree Tetrahedron Mesher】(四面体网格划分器)按钮图5-2(2)在图形区选择要划分网格的实体零件。
选择后弹出【OCTREE Tetrahedron Mesh】(四面体网格划分器)对话框,如图5-3所示。
三维形的特性与分类
![三维形的特性与分类](https://img.taocdn.com/s3/m/e80f744b53ea551810a6f524ccbff121dd36c507.png)
三维形的特性与分类三维形是指在三维空间中具有一定形状和结构的实体,它具有一些独特的特性和分类方式。
本文将探讨三维形的特性以及常见的分类方法。
一、特性1. 空间占据:三维形具有空间占据能力,它可以占据一定的体积并与周围环境相互区分。
2. 长宽高:与二维形不同,三维形具有三个尺度参数,即长度、宽度和高度。
这使它能够在三个方向上进行尺寸调整和测量。
3. 角度和曲率:三维形具有角度和曲率,可以呈现出直角、锐角、钝角,甚至呈现出复杂的曲面。
4. 表面特征:三维形的表面可以具有不同的特征,如平滑、粗糙、凹凸不平等,这些特征对其外观和质感产生影响。
5. 空间关系:三维形可以与其他三维形体建立空间关系,如相交、平行、垂直等,这些关系对于几何分析和建模非常重要。
二、分类1. 几何体分类:根据形状和结构的不同,三维形可以分为几何体类别,如球体、长方体、立方体、圆锥体等。
这些基本几何体有着明确的定义和特征,方便我们进行描述和研究。
2. 曲面分类:曲面是指在三维空间中呈现出曲线轮廓的形体。
根据曲面的特点和形状,可以将其分为平面、球面、圆柱面、锥面等。
3. 多面体分类:多面体是指由多个平面组成且相交于共线边的立体形体。
按照面的个数和构成方式的不同,多面体可以分为四面体、六面体、八面体等。
4. 拓扑分类:拓扑学研究的是空间形状的性质和变化。
根据拓扑学的理论,三维形可以分为简单形、复杂形、欧拉多面体等。
拓扑分类考虑的是形状的变化和连通性,不依赖于具体的尺寸和度量。
5. 表面特性分类:根据三维形的表面特性和性质,可以将其分类为光滑表面、粗糙表面、凹凸表面等。
这些特性与材料的质感和光线的反射有关,对于渲染和仿真具有重要的影响。
总结:三维形具有独特的空间属性和形状特征,它可以通过几何形状、表面特性、拓扑结构等方式进行分类。
了解三维形的特性和分类方法,有助于我们在设计、建模和渲染等领域进行更准确和有效的操作。
以上是关于三维形的特性与分类的讨论,希望能够对您有所帮助。
第四章 实体单元建模分析(1)
![第四章 实体单元建模分析(1)](https://img.taocdn.com/s3/m/48f865f1ba0d4a7302763a18.png)
有限元软件应用第四章实体单元建模分析实体单元(SOLID)是三维单元,三维尺寸都通过几何建模赋予,适用于长、宽、高相当的零部件分析。
下图所示为一支座结构示意图,建立其几何模型并划分网格(图示长度单位为mm)1. 启动ANSYS并设立工作文件名称:Support2. 选择单元类型——SOLID92;定义材料属性:弹性模量及泊松比(钢材)。
3. 建立支座几何模型(1)选择Main Menu>Preprocessor>Modeling>Create>Volumes> Block>By Demensios命令,出现Create Block by Demensios对话框,按照左图所示输入坐标数值,单击OK按钮关闭该对话框,生成右图所示立方体。
命令流:BLOCK,-100,100,-198,198,0,30(2)调整模型视角a)选择Utility Menu>PlotCtrls>View Settings>Viewing Direction命令,出现Viewing Direction对话框,在XV,YV,ZV Coords of view point输入栏中分别输入1,1,1,其余选项采用默认设置,单击OK按钮关闭该对话框。
命令流:/VIEW,1,1,1,1b)选择Utility Menu>PlotCtrls>View Settings> Angle of Rotation命令,出现Angle of Rotation对话框,在THETA Angle in degrees输入栏中输入-90,在Axis Axis of rotation下拉菜单中选择Global Cartes X,其余选项采用默认设置,单击OK按钮关闭该对话框。
命令流:/ANGLE,1,-90,XM,0(3)按照(1)中的方法创建底座上需要切除的立方体,尺寸为:250×200×15。
三维实体的六层拓扑结构
![三维实体的六层拓扑结构](https://img.taocdn.com/s3/m/46ffd90b11661ed9ad51f01dc281e53a5902515f.png)
三维实体的六层拓扑结构引言:在计算机科学和网络领域,拓扑结构指的是网络或系统中各个元素之间的连接方式和关系。
拓扑结构的不同类型决定了数据传输的方式和效率。
在三维实体中,拓扑结构同样起着重要的作用,它描述了实体的空间结构和组织方式。
本文将介绍三维实体的六层拓扑结构,包括点、线、面、体、组合体和结构体。
一、点:点是三维实体中最基本的元素,它没有长度、宽度和高度,只有位置坐标。
点代表了实体空间中的一个特定位置,可以用来表示物体的顶点、节点或关键点。
点之间没有连接关系,它们是孤立存在的。
二、线:线是由两个或多个点连接而成的路径,它有长度但没有宽度和高度。
线代表了实体中的边缘、轮廓或路径。
线连接了不同的点,使得实体的各个部分形成了联系。
三、面:面是由三个或多个线连接而成的平面,它有长度和宽度但没有高度。
面代表了实体中的表面、平面或界面。
面由不同的线围成,形成了实体的各个部分。
四、体:体是由四个或多个面连接而成的立体,它有长度、宽度和高度。
体代表了实体的实际物体或空间区域。
体由不同的面组成,形成了实体的整体结构。
五、组合体:组合体是由多个体组合而成的复杂结构,它由多个体按照一定的规则或关系组合在一起。
组合体可以是由相同类型的体组成的,也可以是由不同类型的体组成的。
组合体可以代表实体中的部分结构或整体结构。
六、结构体:结构体是由多个组合体或结构体组合而成的更复杂结构,它由多个组合体按照一定的规则或关系组合在一起。
结构体可以代表实体中的更复杂的部分结构或整体结构。
结构体可以由相同类型的组合体或结构体组成,也可以由不同类型的组合体或结构体组成。
总结:三维实体的六层拓扑结构包括点、线、面、体、组合体和结构体。
点是最基本的元素,线连接了不同的点,面由不同的线围成,体由不同的面组成。
组合体是由多个体组合而成的复杂结构,而结构体是由多个组合体或结构体组合而成的更复杂结构。
这六层拓扑结构描述了三维实体的空间结构和组织方式,对于实体的建模、分析和设计具有重要意义。
有限元分析实验报告
![有限元分析实验报告](https://img.taocdn.com/s3/m/96311342f46527d3250ce010.png)
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。
三维建模方案分析
![三维建模方案分析](https://img.taocdn.com/s3/m/92e33d420029bd64793e2c14.png)
三维建模方案分析1 矢量数据生成建模建筑物可以看作屋顶面和各个铅直外墙面的组成。
在已知区域边界坐标和房屋高的参数下,可直接构造房屋的铅直外墙面,并按照一定的顺序剖分为三角网,保证其法向量向外;屋顶平面则通过边界多边形的三角剖分来构造,保证其法向量向上。
房屋的基准高通过查询DEM 地形数据得到。
要求模型(含建筑、道路和高架桥等)结构相似,可从地形图上直接提取相关属性建模,勾勒轮廓线,基本忽略细节,贴仿真纹理,即该类型建筑的通用纹理,不追求与真实情况完全一致。
2 软件建模软件建模就是人工外业采集拍照,内业通过一些模型制作软件(如:3dsmax、maya 等),以多方面数据为依据(如:照片、图纸等),手工建立模型数据。
这种数据的特点是模型结构准确,外观美观;可以根据应用精度来自用控制模型的数据量;可维护性比较高。
但制作的周期比较长。
比较适合高精度、高美观度、密集度较低的场合使用。
1)获取准确的建筑位置及外观数据首先,将地形图中的建筑外轮廓线提取出来,并进行整理。
以确定建筑的真实地理位置和大致外形轮廓。
2)将数据转换为模型制作软件的可用数据。
将数据转换为模型制作软件可以识别的格式,女口:AutoCAD的dwg和dxf 格式;并导入到模型制作软件中。
3)在模型制作软件中建立模型结构。
三维模型的搭建主要是指手工建模的部分,建模之前根据现有采集的,经过整理和编号的照片,以及甲方提供的资料(如cad,航拍影像等),对建筑的级别进行划分,针对每个级别进行不同精度的模型搭建。
依据模型的外轮廓线建立模型的大体结构。
然后参考照片和建筑的结构图,分别建立建筑的各个结构。
基本上分为三个等级:一级模型:0.5 米以上的凹凸特征要建模表现,这类建筑主要是指重点区域,城市主干道两侧建筑、一些经济、文化、体育,大型公建和知名历史意义的重点建筑或建筑群,(例:大型体育场馆、大剧院、会展中心、规划馆博物馆、展览馆、机场、五星级以上宾馆酒店、具有城市代表性建筑、重要古建)。
三维实体建模与FDM打印质量关系要点分析
![三维实体建模与FDM打印质量关系要点分析](https://img.taocdn.com/s3/m/330d09f3112de2bd960590c69ec3d5bbfd0ada06.png)
三维实体建模与FDM打印质量关系要点分析【摘要】本文从模型设计的角度出发,先分析了FDM打印技术原理以及特点,结合工作实际探讨了建模获取实体模型与FDM打印之间的关系,并且阐述了相关工作要点,旨在从根源上提高FDM打印质量和精度,保证设计效果。
【关键词】三维实体模型;FDM打印;尺寸从上个世纪八十年代开始,3D打印技术便在人们生活、生产中得到广泛的应用,特别是FDM打印技术的成熟,更是为社会各行业发展带来了新的基础,有着成本低、速度快、效率高、设备简单的优势。
FDM打印是一种低熔点丝材加热至熔融之后,通过喷嘴按照模型轮廓在工作平台上进行堆积,直到完成整个工件打印的一种现代化技术。
目前FDM打印工作重点在于如何保证尺寸精度、提高表面质量、增强结构硬度等。
数字三维模型作为FDM打印的源头,是获取整个打印参数的第一步,如果能从根源上进行严格控制和打印,势必会提高打印效率,起到事半功倍的效果。
这里重点阐述了三维实体建模与FDM打印质量之间的关系,旨在为同行今后工作提供一定的参考和借鉴。
一、FDM打印技术原理以及特点随着信息技术的成熟和3D打印技术的飞速发展,熔融沉积成型技术在但你赶紧得到了广泛的应用,已经在文具、玩具、模型加工、机械加工等多个领域被广泛的应用,是当前最具发展潜力的3D打印技术之一,就其具体的原理和特点进行分析,具体如下。
1、FDM打印原理利用三维建模软件生成实体模型,生成立体印刷的STL文件,然后将实体模型导入切片软件(如Cura或者其他开源软件)进行分层切片获取每层的截面轮廓,生成3D打印机可以识别的G代码,而后设备控制器据此信息控制驱动喷头加热、步进电机自动挤料系统等固件,由喷嘴挤出一层接一层的热熔材料,形成一系列具有一个微小厚度的片状实体,再采用粘接、熔接、聚合等手段将连续的薄型层面逐层堆叠成一体,便可以制造出所设计的新产品样件、模型或者模具。
2、特点系统构造和原理简单,其主要采用的是热熔型喷头挤出成型,运行维护费用低,设备成本远低于激光和等离子等高能束加热装置成型的方法;使用材料无毒环保,适宜在办公室环境安装使用;可以成型任意复杂程度的零件,产品设计与生产并行,根据零件的具体形状和要求,适时改变成型工艺参数,从而控制成型质量;成型过程无化学变化,制件的翘曲变形小;原材料的利用率高,且材料的寿命较长;可直接制作彩色的模型。
材料结构的三维建模与分析
![材料结构的三维建模与分析](https://img.taocdn.com/s3/m/31527d5ca55177232f60ddccda38376baf1fe0ff.png)
材料结构的三维建模与分析在当今科技发达的时代,工程师和科学家需要制造新型材料以满足不断增加的需求。
与此同时,为了更好地理解材料的性质和特征,必须进行三维建模和分析。
这种技术越来越重要,因为一些特定的材料可能难以使用传统方法构建。
因此,在这篇文章中,我将探讨材料结构的三维建模和分析的过程。
首先,我们需要一个适当的软件。
建议使用SolidWorks和ANSYS。
在SolidWorks中,首先需要定义所需的各种零件。
在ANSYS中,我们需要向软件提供材料的物理属性。
在两种软件中,我们需要创建网格,定义边界条件,定义负载并设置模拟条件。
在实现这些步骤之后,我们将开始三维建模和分析。
下面,我们来详细介绍各个步骤。
第一步:定义零件在SolidWorks中,我们首先需要定义材料。
在创建材料之后,我们将创建零件并将它们组合在一起。
如果我们需要某些定制的零件,我们可以使用SolidWorks中的“零件设计器”进行设计。
然后我们可以将这些零件组合成最终的设计。
在ANSYS中,我们需要提供我们要使用的材料的各种实际值,如密度、杨氏模量、泊松比等。
然后,我们同样需要创建零件并将其组合在一起。
一旦在两种软件中完成了这些步骤,我们就可以继续进行下一步。
第二步:创建网格在完成零件的定义后,在两种软件中都需要创建一个网格。
在一个材料中,有许多单元(也称之为元素),并且这些单元都需要有定义好的形状和大小。
这个定义是通过设定网格中的节点来完成的。
对于每个节点,我们将定义一个坐标,它将固定一个点在空间中的位置。
每个单元在空间中被定义为一组由节点定义的几何形状。
可以使用软件中的自动网格生成工具来创建网格,或者使用手工方式。
第三步:定义边界条件和负载在两种软件中,我们都需要定义边界条件和负载。
边界条件由约束和外部应用力定义。
约束可以定义为固定不动的节点,或者可以授权节点在特定方向上运动一定的距离。
同样,可以定义一个节点上施加力或扭矩。
所有这些元素将在模拟中对力学行为产生影响。
abaqus瞬态动力学的单元类型
![abaqus瞬态动力学的单元类型](https://img.taocdn.com/s3/m/982c5196a48da0116c175f0e7cd184254b351b01.png)
abaqus瞬态动力学的单元类型在进行结构动力学仿真分析时,选择合适的单元类型是非常关键的。
abaqus作为一款常用的有限元分析软件,提供了多种不同类型的单元供用户选择。
其中,用于瞬态动力学分析的单元类型有很多,如C3D8、C3D8R、C3D8I等。
不同的单元类型适用于不同的情况,下面将对abaqus瞬态动力学的几种常用单元类型进行简要介绍。
首先是C3D8单元,它是典型的八节点三维实体单元。
C3D8单元适用于对三维实体结构的动力学分析,具有较好的精度和稳定性。
在模拟结构动态响应时,使用C3D8单元可以较为准确地预测结构的振动特性和动态响应。
其次是C3D8R单元,它是C3D8单元的一种改进类型,具有更好的数值稳定性和收敛性。
C3D8R单元在处理动态加载和振动分析时,可以减少计算误差,提高仿真结果的准确性。
因此,在进行大变形或高速动态加载分析时,选择C3D8R单元可以获得更可靠的仿真结果。
另外,C3D8I单元是一种八节点三维实体单元,具有更高的数值精度和收敛性。
C3D8I单元适用于要求较高精度和准确性的动力学分析,如地震响应分析、碰撞仿真等。
使用C3D8I单元可以有效减小数值误差,提高仿真结果的可靠性。
除了以上介绍的几种单元类型外,abaqus还提供了其他适用于瞬态动力学分析的单元,如C3D10、C3D10M、C3D20等。
用户在选择单元类型时,应根据具体的仿真需求和结构特性进行合理的选择,以获得准确可靠的仿真结果。
总的来说,abaqus提供的各种瞬态动力学单元类型都具有各自的优势和适用范围,用户在进行动力学仿真分析时,应充分了解不同单元类型的特点和适用条件,选择合适的单元类型进行建模和分析。
通过合理选择单元类型,可以提高仿真结果的准确性和可靠性,为工程设计和分析提供有力支持。
CAD三维实体的剖视和切面操作详解
![CAD三维实体的剖视和切面操作详解](https://img.taocdn.com/s3/m/c93280e7a48da0116c175f0e7cd184254b351b0b.png)
CAD三维实体的剖视和切面操作详解CAD软件是一种非常强大的工具,用于三维建模和设计。
在CAD软件中,剖视和切面操作是非常常见和常用的功能,可以帮助用户更好地理解和分析设计模型。
本文将为大家详细介绍CAD软件中三维实体的剖视和切面操作。
首先,让我们来看看CAD软件中的剖视操作。
剖视是将三维模型切开并显示其内部结构的技术。
它可以帮助我们更好地理解模型的构造和组织。
在CAD软件中,剖视操作一般分为两种类型,一种是轴向剖视,另一种是平面剖视。
轴向剖视是沿着模型的某个轴线进行切割,以显示模型内部的构造。
在CAD软件中,我们可以选择任意的轴线进行剖视操作。
首先,选择需要剖视的模型,然后选择剖视命令。
接下来,选择剖视线的起点和终点,CAD软件会根据选择的轴线自动进行剖视操作。
剖视后,我们可以通过调整剖视尺寸等参数来修改剖视效果。
平面剖视是将模型切割成平面上的一部分,以显示模型在该平面上的内部结构。
在CAD软件中,我们可以选择任意的平面进行剖视操作。
首先,选择需要剖视的模型,然后选择平面剖视命令。
接下来,选择剖视平面,CAD软件会根据选择的平面自动进行剖视操作。
剖视后,我们可以通过调整剖视尺寸和平面位置等参数来修改剖视效果。
除了剖视操作,CAD软件还提供了切面操作,用于在模型上创建切面以显示具体的部分。
切面操作可以帮助我们更详细地分析和理解模型的特定区域。
在CAD软件中,我们可以选择任意的切面位置进行切面操作。
首先,选择需要进行切面的模型,然后选择切面命令。
接下来,选择切面的起点和终点,CAD软件会根据选择的切面位置自动进行切面操作。
切面后,我们可以通过调整切面位置和角度等参数来修改切面效果。
总之,CAD软件中的剖视和切面操作是非常实用的功能,可以帮助我们更好地理解和分析三维模型。
通过剖视操作,我们可以沿着轴线或平面切割模型以显示其内部结构;通过切面操作,我们可以在模型上创建切面以显示具体部分。
这些操作可以帮助我们更好地理解设计模型并进行精确的设计和分析。
特征值问题有限元方法
![特征值问题有限元方法](https://img.taocdn.com/s3/m/c90273c650e79b89680203d8ce2f0066f5336485.png)
特征值问题有限元方法一、选择题(每题3分,共10题)1. 有限元方法求解特征值问题时,首先要()A. 构建刚度矩阵和质量矩阵。
B. 直接求解特征方程。
C. 确定边界条件。
D. 离散化几何区域。
解析:在有限元方法求解特征值问题时,首先要对几何区域进行离散化,将其划分为有限个单元,然后才能构建刚度矩阵和质量矩阵等后续操作。
所以答案是D。
2. 对于二维弹性体的特征值问题,其特征值代表()A. 结构的固有频率。
B. 结构的应力大小。
C. 单元的节点位移。
D. 材料的弹性模量。
解析:在二维弹性体的特征值问题中,特征值代表结构的固有频率。
应力大小与求解过程有关但不是特征值的意义,节点位移是求解的变量,弹性模量是材料属性。
所以答案是A。
3. 有限元法中,质量矩阵的形成方式不包括()A. 集中质量法。
B. 一致质量法。
C. 对角质量法。
D. 混合质量法。
解析:有限元法中质量矩阵的形成有集中质量法和一致质量法,没有所谓的对角质量法这种单独的形成方式(对角质量矩阵是集中质量法的结果),混合质量法也不是常规的质量矩阵形成方式。
所以答案是C。
4. 在有限元求解特征值问题中,刚度矩阵是()A. 对称正定矩阵。
B. 对称负定矩阵。
C. 非对称矩阵。
D. 奇异矩阵。
解析:刚度矩阵是对称正定矩阵。
它反映了结构的刚度特性,在有限元求解特征值问题等多种结构分析中具有重要意义。
所以答案是A。
5. 设特征值问题有限元方程为Kφ=λ Mφ,其中K为刚度矩阵,M为质量矩阵,λ为特征值,φ为特征向量。
若增大结构的刚度,特征值将()A. 增大。
B. 减小。
C. 不变。
D. 无法确定。
解析:从方程Kφ=λ Mφ来看,刚度矩阵K增大时,在质量矩阵M不变的情况下,特征值λ会增大。
所以答案是A。
6. 有限元求解特征值问题时,单元插值函数的作用是()A. 确定单元内的场变量分布。
B. 计算单元刚度矩阵。
C. 计算单元质量矩阵。
D. 以上都是。
解析:单元插值函数可以确定单元内的场变量分布,进而用于计算单元刚度矩阵和单元质量矩阵等。
第10章 三维实体造型简介
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分解实体的方法与工程制图中分析立体的形
体分析法有些相似,只是体素法分解的结果是根 据建模系统的造型能力决定的,可以比较图10-2 和图10-3。
图10-2 体素法造型
图10-3 工程制图形体分析
连接操作包括: 加连接(并集∪) 减连接(差集-) 相交连接(交集∩)
这样的连接操作 被称为布尔操作或 者集合运算。
10.2.2 观察三维模型的基本方法 1、通过预设视图观察
AutoCAD提供了六个标准视图和四个等轴测视图查看方向
a)俯视 b)仰视 c)左视 d)右视 e)主(前)视 f)后视
g)西南等轴测 h)东南等轴测 i)东北等轴测 j)西北等轴测
在AutoCAD中,上 下、左右、前后的 定义如图10-10。
旋转
图10-4 扫描法造型
扫描法常作为基本体素生成方法使用。
10.1.3 实体模型体素分解的常见思路
将一个零件实体分解为若干个基本体素的思路常见的有 三种:立体形状造型法、功能结构造型法和工艺结构造型法。
1、立体形状造型法 优先考虑立体的造型简便,以造型为目的,将立体
分解为若干个功能结构体素的方法。
例:(10<45,8)表示点在XY平面上的投影到原点距离为10个 单位,与X轴的夹角为45°,且沿Z轴方向有8个单位的点。
4、球面坐标
格式:R < α < β
R:点与原点的距离。 α:点与原点的连线在XY平面上的投影与X轴的夹角。 β:点与原点的连线与XY平面的夹角。
例:(25<40<70)表示点相对原点的距离为25个单位,与原 点连线在XY平面上的投影与X轴的夹角为40°,与原点的连 线与XY平面的夹角为70°。
线框模型
Ansys受力分析(三维托架实体受力分析)知识讲解
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A n s y s受力分析(三维托架实体受力分析)三维托架实体受力分析ANSYS软件是融结构、流体、电磁场、声场和耦合场分析于一体的大型通用有限元分析软件。
由世界上最大的有限元分析软件公司之一的美国ANSYS 公司开发,它能与多数CAD软件接口,实现数据的共享和交换,如PRO/E、UG、I-DEAS、CADDS及AutoCAD等,是现代产品设计中的高级CAD工具之一。
题目:1、三维托架实体受力分析:托架顶面承受50psi的均匀分布载荷。
托架通过有孔的表面固定在墙上,托架是钢制的,弹性模量E=29×106psi,泊松比v=0.3.试通过ANSYS输出其变形图及其托架的von Mises应力分布。
题目1的分析。
先进行建模,此建模的难点在对V3的构建(既图中的红色部分)。
要想构建V3,首先应将A15做出来,然后执行MainMenu>Preprocessor>Modeling>Operate>Booleans>Add>Volumes命令,将所有的实体合并为一个整体。
建模后,就对模型进行网格的划分,实行Main Menu>Preprocessor>Meshing>MeshTool,先对网格尺寸进行编辑,选0.1,然后点Meshing,Pick all进行网格划分,所得结果如图1。
划分网格后,就可以对模型施加约束并进行加载求解了。
施加约束时要注意,由于三维托架只是通过两个孔进行固定,故施加约束应该只是针对两孔的内表面,执行MainMenu>Solution>Define Loads>Apply>Structrual>Displacement>Symmetry B.C>On Areas命令,然后拾取两孔的内表面,单击OK就行了。
施加约束后,就可以对实体进行加载求解了,载荷是施加在三维托架的最顶上的表面的,加载后求解运算,托架的变形图如图2。
有限元分析技术
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第二章有限元分析技术2.1概述有限单元法(Finite Element Method, FEM)是一种以计算机为手段,通过离散化将研究对象变换成一个与原结构近似的数学模型,再经过一系列规范化的步骤以求解应力,应变和位移等参数的数值计算方法。
它是一种通用的近似计算方法,也是解决工程实际问题的强有力的数值计算工具之一。
目前,FEM在航空,航天,机械,汽车,铁路,船舶,交通,建筑,电子,地质矿产,水利水电,石油化工,生物医学以及科学研究领域得到了非常广泛的应用,并越来越受到业界的高度重视。
有限元分析的一般过程如图2-1所示:根据有限元分析的一般过程,在实际应用中主要有两中解决方案:编写程序和应用有限元分析软件。
对于工科类学生而言,大多以应用工程软件为主。
其优点是,学生通过使用软件,可以容易的解决一般的工程实际问题,学习时间短,效率高,但缺点是无法洞察软件所蕴涵的有限元分析理论。
限于篇幅,本章以介绍软件应用为主。
用于有限元分析的应用软件很多,如SAP 5,ADINA,ANSYS,ALGOR,ABACUS,MARK,NASTRAN ,ASKA 等。
其中,ANSYS 是由美国ANSYS 公司研制开发的大型通用有限元分析软件,是目前市场上最流行,功能最强大的有限元分析软件之一,已广泛应用于多种学科及工程领域。
它不但具有强大的前置处理,求解和后置处理功能,而且提供二次开发工具,并提供多种与CAD 直接转换的接口。
因此,本章主要介绍ANSYS8.0软件的几个基本模块的使用和具体操作。
希望通过三个实训模块的练习,使学生了解有限元分析的基本过程,并初步学会使用和操作ANSYS8.0分析软件。
2.2实训1——衍架的结构静力分析结构静力分析是ANSYS 软件中最简单,应用最广泛的一种功能,它主要用于分析结构在固定载荷(主要包括外部施加的作用力,稳态惯性力如重力和离心力,位移载荷和温度载荷等)作用下所引起的系统或部件的位移,应力,应变和力。
三维实体模型的计算机表示方法
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一、概述三维实体模型在计算机科学和工程领域中扮演着重要角色,它们被广泛应用在计算机辅助设计(CAD)、设计和制造(DM)以及虚拟现实(VR)等领域。
如何高效准确地表示和处理三维实体模型一直是学术界和工业界关注的重点问题之一。
本文将介绍计算机中三维实体模型的表示方法,包括多边形网格、B样条曲面、体素等,并探讨它们各自的优缺点及适用范围。
二、多边形网格表示方法1. 定义多边形网格是一种由顶点、边和面组成的三维几何体表示方法。
它由一组顶点坐标和连接这些顶点的三角形或四边形面构成。
多边形网格是三维实体模型最常见的表示方法之一,被广泛应用在图形学、动画和游戏开发等领域。
2. 优点(1)灵活性强:多边形网格能够表示各种形状的三维物体,并且可以对顶点进行细粒度的编辑和操作。
(2)易于渲染:多边形网格可以直接转换为计算机图形的基本单元,易于进行光栅化和渲染。
3. 缺点(1)表面光滑性差:多边形网格无法很好地表示曲面,对于表面光滑性要求较高的物体,需要增加顶点数目来逼近真实表面。
(2)内部结构不明显:多边形网格无法直观地表示三维实体的内部结构,例如对于固体模型的空洞或内部空间无法直接表达。
4. 应用多边形网格广泛应用于三维建模和可视化领域,如CAD软件、动画制作和游戏引擎等。
三、B样条曲面表示方法1. 定义B样条曲面是一种由B样条基函数线性组合而成的曲面表示方法。
它通过对控制顶点的位置进行调整,可以灵活地描述各种曲面形状,并且具有较好的表面光滑性和局部编辑能力。
2. 优点(1)表面光滑性好:B样条曲面可以较好地逼近真实曲面,并且能够实现G1、G2连续性的表面拟合。
(2)局部控制性强:B样条曲面的控制点可实现局部编辑,对整体形状的影响较小。
3. 缺点(1)复杂性高:B样条曲面的数学原理和计算方法较为复杂,实现和计算成本较高。
(2)内部结构不明显:类似于多边形网格,B样条曲面也无法直观地表示三维实体的内部结构。
4. 应用B样条曲面广泛应用于工程设计、汽车造型和工业设计等领域,如CATIA、Pro/E等三维设计软件。
三维实体模型建模方法及其应用
![三维实体模型建模方法及其应用](https://img.taocdn.com/s3/m/9b011c9b51e2524de518964bcf84b9d528ea2c30.png)
三维实体模型建模方法及其应用1.多边形建模方法:多边形建模是最基本也是应用最广泛的三维建模方法。
它通过组合和变形多边形网格来创建三维实体。
多边形建模适用于各种物体的建模,可以灵活表达物体的形状细节,并且支持后期的修改和调整。
3.体素建模方法:体素建模是将三维实体分解为由小方块(体素)组成的立方体网格,通过添加、删除和变形体素来创建实体。
体素建模适用于对实体进行精确的布尔运算、切割和雕刻等操作。
它被广泛应用于医学图像处理、虚拟现实领域。
4.曲面建模方法:曲面建模是通过控制曲面的参数方程来创建三维实体。
曲面建模适用于需要光滑表面的物体,如人体、动物等。
曲面建模可以通过控制曲面的控制点和曲面类型来实现形状的自由调整。
以上是常见的几种三维实体模型建模方法,它们可以单独使用,也可以结合使用。
不同的建模方法适用于不同的场景和需求。
在实际应用中,可以根据需要选择合适的建模方法进行建模。
在工程设计领域,三维实体模型建模可以帮助工程师更好地理解和分析设计方案。
例如,在汽车工程中,可以通过建模来设计车身外形和内部布局,进行碰撞和流体力学分析。
在航空航天工程中,可以建立飞机和火箭模型,进行结构强度和空气动力学分析。
在建筑设计领域,三维实体模型建模可以帮助建筑师更好地展示设计意图。
通过建模可以创建精细的建筑模型,包括建筑外观、内部结构和装饰等。
建筑师可以通过实时渲染和虚拟现实技术来展示建筑设计方案,提供更真实、直观的体验。
在动画制作和游戏开发领域,三维实体模型建模是必不可少的环节。
通过建模可以创建角色、场景和道具等三维模型。
这些模型可以用于动画片、电影、视频游戏等制作过程中,为人物和背景提供可视化效果。
综上所述,三维实体模型建模方法及其应用非常丰富。
它在工程设计、建筑设计、动画制作、游戏开发等领域发挥着重要作用,提高了设计效率和可视化效果,推动了相关行业的发展。
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三维实体结构的分析一、问题描述图25所示为一工字钢梁,两端均为固定端,其截面尺寸为,m d m c m b m a m l 03.0,02.0,2.0,16.0,0.1=====。
试建立该工字钢梁的三维实体模型,并在考虑重力的情况下对其进行结构静力分析。
其他已知参数如下:弹性模量(也称杨式模量) E= 206GPa ;泊松比3.0=u ;材料密度3/7800m kg =ρ;重力加速度2/8.9s m g =;作用力Fy 作用于梁的上表面沿长度方向中线处,为分布力,其大小Fy=-5000N三、结果演示 图25 工字钢结构示意图使用ASSYS 8。
0软件对该工字钢梁进行结构静力分析,显示其节点位移云图。
四、实训步骤(一)ASSYS8.0的启动与设置与实训1第一步骤完全相同,请参考。
(二)单元类型、几何特性及材料特性定义1定义单元类型。
点击主菜单中的“Preprocessor>ElementType >Add/Edit/Delete ”,弹出对话框,点击对话框中的“Add…”按钮,又弹出一对话框(图26),选中该对话框中的“Solid ”和“Brick8node 45”选项,点击“OK ”,关闭图26对话框,返回至上一级对话框,此时,对话框中出现刚才选中的单元类型:Solid45,如图27所示。
点击“Close ”,关闭图27所示对话框。
注:Solid45单元用于建立三维实体结构的有限元分析模型,该单元由8个节点组成,每个节点具有X 、Y 、Z 方向的三个移动自由度。
图26单元类型库对话框图27 单元类型对话框图28 材料特性参数对话框2.定义材料特性。
点击主菜单中的 “Preprocessor>Material Props >Material Models ”,弹出窗口如图28所示,逐级双击右框中“Structural\ Linear\ Elastic\ Isotropic ”前图标,弹出下一级对话框,在“弹性模量”(EX )文本框中输入:2.06e11,在“泊松比”(PRXY )文本框中输入:0.3,如图29所示,点击“OK ”按钮,回到上一级对话框,然后,双击右框中的“Density ”选项,在弹出对话框的“DENS ”一栏中输入材料密度:7800,点击“OK ”按钮关闭对话框。
最后,点击图2-31所示窗口右上角“关闭”该窗口。
(三)工字钢三维实体模型的建立1.生成关键点。
图30所示的工字钢梁的横截面由12个关键点连线而成,其各点坐标分别为:1(-0.08,0,0)、2(0.08,0,0)、3(0.08,0.02,0)、4(0.015,0.02,0)、5(0.015,0.18,0)、6(0.08,0.18,0)、7(0.08,0.20,0)、8(-0.08,0.20,0)、9(-0.08,0.18,0)、10(-0.015,0.18,0)、11(-0.015,0.02,0)、12(-0.08,0.02,0)。
点击主菜单中的“Preprocessor>Modeling>Create> 图28 材料特性对话框图30 节点生成参数输入对话框Keypoints>In Active CS ”,弹出对话框。
在“Keypoint number ”一栏中输入关键点号1,在“XYZ Location”一栏中输入关键点1的坐标(-0.08,0,0),如图30所示,点击“Apply ”按钮,同理将2~12点的坐标输入,此时,在显示窗口上显示所生成的12个关键点的位置。
2.生成直线。
点击主菜单中的“Preprocessor>Modeling>Create >Lines >Lines>StraightLine ”,弹出关键点选择对话框,依次点选关键点1、2,点击“Apply ”按钮,即可生成第一条直线。
同理,分别点击2、3;3、4;4、5;5、6;6、7;7、8;8、9;9、10;10、11;11、12;12、1可生成其余11条直线。
生成后的组成工字钢梁横截面的直线如图31所示。
3.生成平面。
点击主菜单中的“Preprocessor>Modeling>Create >Areas>Arbitrary>ByLines ”,弹出“直线选择”对话框,依次点选1~12直线,点击“OK ”按钮关闭对话框,即可生成工字钢的横截面。
4.生成三图31 生成直线显示图32 面选择对话框图33 平面拉伸成体的参数设置维实体。
点击主菜单中的“Preprocessor>Modeling>>Operate>Extrude>Areas>Along Normal ”,弹出平面选择对话框32,点选上一步骤生成的平面,点击“OK ”按钮。
之后弹出另一对话框33,在“DIST ”一栏中输入:1(工字钢梁的长度),其他保留缺省设置,点击OK 按钮关闭对话框,即可生成工字钢梁的三维实体模型。
如图34所示。
(四)网络划分1.设定单元大小。
点击主菜单中的“Preprocessor>Meshing>MeshTool ”,弹出对话框,在“SizeControl ”标签中的Global一栏点击Set按钮,弹出 “网格尺寸设置”对话框,在SIZE 一栏中输入:0.02,其他保留缺省设置,点击OK 按钮关闭对话框。
2.接着上一步,在图35的划分网格的对话框中,选中单选框“Hex ”和“Sweep ”,其他保留缺省设置,然后点击“Sweep ”按钮,弹出体选择对话框,点选34中的工字钢梁实体,并点击OK 按钮,即可完成对整个实体结构的网格划分,其结果如36所示。
(五)施加载荷1.施加位移约束。
点击主菜单的“Preprecessor>Loads>DefineLoads>Apply>Structuaral>Displacemengt>On Areas”,弹出面选择对话框,点击该工字梁图34 工字钢梁三维实体模型图36 划分网格后的工字钢梁模型的左端面,点击“OK ”按钮,弹出对话框如图示,选择右上列表框中的“All DOF ”,并点击“OK ”按钮,即可完成对左端面的位移约束,相当于梁的固定端。
同理,对工字钢的右端面进行固定端约束。
2.施加分布力(Fy )载荷。
(1)选择施力节点。
点击应用菜单中的“Select>Entities...”,弹出对话框如图37所示,在第一个列表框中选择“Nodes ”选项,第二个列表框中选择“By Location ”选项,选中“Zcoordinates ”单选框,并在“Min,Max ”参数的文本框中输入:0.5(表示选择工字钢梁沿的中间横截面上的所有节点),其他参数保留缺省设置,点击“Apply ”按钮完成选择。
点击“Plot ”按钮,在显示窗口上显示出工字钢梁中间横截面上的所有节点。
然后,在图37所示对话框中选中“Ycoordinates ”单选框,在“Min,Max ”参数文本框中输入:0.2(表示工字钢梁的上表面),选中“Reselect ”(表示在现有活动节点——即上述选择的中间横截面中,再选择y 坐标等于0.2的节点为活动节点)单选框,其他参数保留缺省设置(参见图37),然后依次点击“Apply ” 和“Plot ”按钮,即可在显示窗口上显示出工字钢梁上表面沿长度方向中线处的一组节点,这组节点即为施力节点。
(2)施加载荷。
点击主菜单中的“Preprocessor>Loads>DefineLoads>Apply>Structural>Force/Moment>On Loads ”,弹出“节点选择”对话框,点击“Pick All ”按钮,即可选中(1)中所选择的这组需要施力的节点,之后弹出另一个对话框,在该对话框中的“Direction of force/mom ”一项中选择:“FY,在Force/moment value ”一项中输入:-5000(注:负号表示力的方向与Y 的方向相反),其他保留缺省装置,如图38所示,然后点击“OK ”按钮关闭对话框,这样,通过在该组节点上施加与Y 向相反的作用力,就可以模拟该实训中所要求的分布力Fy =-5000N 。
图35 网格划分对话框(3)恢复选择所有节点。
在求解之前必须选择所有已创建的对象为活动对象(如点、线、面、体、单元等),否则求解会出错。
因此,点击应用菜单中的“Select>Everything ”,即可完成该项工作。
需要注意的是,此时显示窗口仅显示施力节点及作用力的方向箭头。
若要显示整个工字钢梁的网络模型,可点击应用菜单中的“Plot>Elements ”即可。
3.施加重力载荷。
点击主菜单中的“Preprocessor>Loads>DefineLoads>Apply>Structural>Inertia>Gravity ”,在弹出对话框的“ACELY ”一栏中输入:9.8(表示沿Y 方向的重力加速度为9.8m/s ,系统会自动利用密度等参数进行分析计算),其他保留缺省设置,点击“OK ”关闭对话框。
到此为止,有限元分析的前置处理部分已经结束。
(六)求解点击主菜单中的“Solution>Solve>Current LS ”,在弹出对话框中点击“OK ”按钮,开始进行分析求解。
分析完成后,又弹出一信息窗口提示用户已完成求解,点击“Close ”按钮关闭对话框即可。
至于在求解时产生的STATUS Command 窗口,点击“File>Close ”关闭即可。
说明:到此为止,有限元分析的求解部分已经结束。
(七)分析结果浏览1.绘制节点位移云图。
点击主菜单中的“General Postproc>Plot Results>Contour Plot>Nodal Solu ”,弹出对话框,选中右上列表框“Translation ”栏中的“UY ”选项,其他保留缺省设置。
点击“OK ”按钮,即可显示本实训工字钢梁各节点在重力和Fy 作用下的位移云图,如图40所示。
同理,通过在图39所示对话框中选择不同的选项,也可以绘制各节点的应力以及沿其他方向的云图。
图37 节点选择2.列举各节点的位移解。
点击主菜单中的General Postproc>Plot Results>Contour Plot>Nodal Solu ”,弹出对话框如图39所示,全部保留缺省设置,点击“OK ”按钮关闭对话框,并弹出一列表窗口,显示了该工字钢梁各节点的位移情况,显然,由于受力方向为y 方向,因此,从窗口数据看出,各节点沿y 的位移最大。