培训教程(有限元仿真分析 )(4)
有限元仿真分析学习入门教程
有限元仿真分析学习初步教程一、软件安装主要软件是hyperworks14.0，nastran2014，abaqus。
安装包均放在工作站的D盘内，建议每年下载新版软件。
1.hyperworks主要使用hypermesh，hyperview，hypergraph以及优化软件Optistruct。
hyperworks14.0可通过百度搜索“hyperworks14.0安装教程”，按照步骤安装即可。
2.nastran2014可通过百度搜索“nastran2014安装教程”，按照步骤安装即可。
3.abaqus安装包中含有安装视频，按照安装视频进行安装即可。
需注意的是，安装license时输入的变量值不能与nastran安装时输入的变量值一样，否则无法正常安装。
二、导入1.hypermesh是个多格式导入和导出的软件，为了方便使用，建议STP格式的导入，可用于不同版本的hypermesh之间的文件导入，尤其是高版本向低版本的导入。
平时在一个电脑上使用时可用hm格式。
注1：hyperworks导入文件仅可以带有英文和数字，不可带有中文字符。
2.nastran是后续计算器，仅有一个输入BDF文件的窗口。
三、几何清理几何清理的目的是便于往后的网格划分，去掉倒角和清理一些错误的线条有利于后期的网格划分。
几何清理这个步骤的操作学习需要一段时间的积累，但均为简单，可通过《hypermesh&hyperview高级实例》中第三章和视频进行学习。
该处的视频在龙艳梨电脑D盘>伍玉靖>hypermesh视频中的2000及往后的视频中。
例1. 2D模型几何清理：1）2D网格划分：打开模型>切换到model页面>关外表面>只显示中面>选2D >automesh>surfs>displayed>element size=选择尺寸>mesh>出现网格；2）删除网格：X（快捷键F2）>elems>displayed>delete entity>reture；3）删除小特征：Geom>defeature>pinholes>选孔所在的曲面>diameter=输入尺寸>find>delete4）去除曲面间的圆角：defeature>surf fillets>surfs>displayed或者鼠标点取去除的圆角>min radius=输入尺寸>find>remove例2.一些小操作：1）去定点：Geom>quick edit（快捷键F11）>add/remove point 左为增加硬点，右为去除硬点2）合并点：Geom>quick edit（快捷键F11）>replace point 先选移动的点，再选固定的点3）去除线：toggle edge 选取去除的线，可多选4）测量：F4>two points>测两点距离5）延长面：surfaces edit>extend>选需延长的面>设置参数，选延伸到的面6）创建垂直面：surfaces>drag along vector>选一条线>选方向>distance>drag+注2：经常使用盘是：Geom中的quick edit/line/surf/surf edit/defecture/solid/solid edit/midsurface等；1D中的rigids和rbe3等；2D中的ruled/automesh （2D网格划分）/qualityindex（用于检查网格）；3D中的solid map/tetramesh；Tool中的translate/reflect/project/count/numbers。
Abaqus仿真分析培训教程及abaqus中文培训
Abaqus仿真分析培训教程及abaqus中文培训Abaqus仿真分析培训教程及Abaqus中文培训引言：随着现代科技的飞速发展和应用，仿真分析技术在工程领域的作用日益凸显。
Abaqus作为全球领先的商业化有限元分析软件，被广泛应用于工程结构分析、材料力学分析、土力学分析等领域。
然而，由于Abaqus涉及的理论和操作较为复杂，对于初学者来说存在一定的学习难度。
因此，为了帮助初学者快速掌握Abaqus的使用技巧和应用方法，许多培训机构提供了Abaqus仿真分析培训教程及Abaqus中文培训服务。
一、Abaqus仿真分析培训教程1. 培训内容Abaqus仿真分析培训教程主要包括以下几个方面的内容：(1) Abaqus软件介绍与安装：介绍Abaqus的基本概念、软件功能和安装步骤，帮助学习者快速上手。
(2) 前后处理工具：介绍Abaqus的前后处理工具，包括模型建立、边界条件设定、材料属性定义等。
(3) 结构力学分析：讲解Abaqus在结构力学分析中的应用，涵盖弹性和非线性分析、稳定性分析、动力学分析等方面。
(4) 材料力学分析：介绍Abaqus在材料力学分析中的应用，包括材料本构模型、疲劳分析、断裂分析等。
(5) 土力学分析：讲解Abaqus在土力学分析中的应用，包括土体模型建立、地基基础分析、边坡稳定性分析等。
(6) 优化技术：介绍Abaqus中的优化技术，帮助学习者提高仿真分析效率和精度。
2. 培训形式Abaqus仿真分析培训教程的形式多种多样，包括面授培训、在线培训、视频教程等。
学习者可以根据自身的需要和时间安排选择适合的培训形式。
3. 培训机构在全球范围内，有多家知名的培训机构提供Abaqus仿真分析培训教程，比如Dassault Systèmes提供的官方培训课程、Abaqus教育合作伙伴提供的培训服务等。
这些培训机构拥有丰富的教学经验和专业的讲师团队，能够为学习者提供系统、全面的培训。
NXCAE培训有限元仿真概念流程
有限元的发展（现状与展望）
4.与CAD软件的无缝集成——当今有限元分析系统的另一个特点是与通 用CAD软件的集成使用即,在用CAD软件完成部件和零件的造型设计后， 自动生成有限元网格并进行计算，如果分析的结果不符合设计要求则重 新进行造型和计算，直到满意为止，从而极大地提高了设计水平和效率。 目前，工程师可以在集成的CAD和FEA软件环境中快捷地解决一个在以 前无法应付的复杂工程分析问题。所以当今所有的商业化有限元系统商 都开发了和著名的CAD软件（例如 Pro/ENGINEER、Unigraphics和 AutoCAD等）的接口。
相关术语
应力分析在求应力的同时也能够求产品和结构的变形。
应变和变形 应变=变形量/变形前的长 应力的大小对判断产品和结构是否损坏很重要，而即使产品 没有破坏，但因为过大的变形，也有可能会破坏产品的功能 和性能。因而有必要用变形的结果来进行产品设计。
相关术语
简单的情况——材料力学：单根杆件
5. 程序运行介质——早期是在大中型计算机上开发和运行的，后来又发 展到工作站（EWS，Engineering Work Station）平台，都采用UNIX操 作系统。PC机的出现使计算机的应用发生了根本性的变化。目前国际上 著名的有限元程序研究和发展机构都纷纷将他们的软件移值到PC平台上。 最新高档PC机的求解能力已和中低档的EWS不相上下。
J
三维杆单元 (铰接) UX, UY, UZ
I
I
L
K
二维或轴对称实体单元
L
UX, UY
I
I P
M L
J
O 三维实体结构单元
N
UX, UY, UZ
K
P
M L
I
有限元分析与应用技术培训教材
借助于矩阵表示，把所有单元的刚度方程组合成整体的刚度方程，这是一组以节点物理量为未知量的线形方程组，引入边界条件求解该方程组即可。
添加标题
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1-3 有限元法基本思想
实例1(离散系统)结构离散
节点位移向量表示： 节点力向量表示： 节点1沿x方向的位移 、其余节点位移全为0时轴向压力为：
1-1工程和科学中典型问题
1-2 场问题的一般描述 --微分方程+边界条件
单击此处添加正文，文字是您思想的提炼，为了演示发布的良好效果，请言简意赅地阐述您的观点。您的内容已经简明扼要，字字珠玑，但信息却千丝万缕、错综复杂，需要用更多的文字来表述；但请您尽可能提炼思想的精髓，否则容易造成观者的阅读压力，适得其反。正如我们都希望改变世界，希望给别人带去光明，但更多时候我们只需要播下一颗种子，自然有微风吹拂，雨露滋养。恰如其分地表达观点，往往事半功倍。当您的内容到达这个限度时，或许已经不纯粹作用于演示，极大可能运用于阅读领域；无论是传播观点、知识分享还是汇报工作，内容的详尽固然重要，但请一定注意信息框架的清晰，这样才能使内容层次分明，页面简洁易读。如果您的内容确实非常重要又难以精简，也请使用分段处理，对内容进行简单的梳理和提炼，这样会使逻辑框架相对清晰。
应力场----弹性力学
单击此处添加正文，文字是您思想的提炼，为了演示发布的良好效果，请言简意赅地阐述您的观点。您的内容已经简明扼要，字字珠玑，但信息却千丝万缕、错综复杂，需要用更多的文字来表述；但请您尽可能提炼思想的精髓，否则容易造成观者的阅读压力，适得其反。正如我们都希望改变世界，希望给别人带去光明，但更多时候我们只需要播下一颗种子，自然有微风吹拂，雨露滋养。恰如其分地表达观点，往往事半功倍。当您的内容到达这个限度时，或许已经不纯粹作用于演示，极大可能运用于阅读领域；无论是传播观点、知识分享还是汇报工作，内容的详尽固然重要，但请一定注意信息框架的清晰，这样才能使内容层次分明，页面简洁易读。如果您的内容确实非常重要又难以精简，也请使用分段处理，对内容进行简单的梳理和提炼，这样会使逻辑框架相对清晰。
SolidWorksSimulation有限元分析培训教程
SolidWorksSimulation有限元分析培训教程SolidWorks Simulation是一种用于进行有限元分析的软件工具，它可以帮助工程师们在设计阶段，预测和模拟产品性能。
这样可以帮助他们提前发现和解决可能存在的问题，更加准确地评估产品的稳定性和可靠性。
在进行SolidWorks Simulation有限元分析之前，首先需要创建CAD模型。
然后，可以使用SolidWorks Simulation中的各种分析工具来模拟和测试产品的行为。
有限元分析是一种通过将复杂的结构分解成许多小的有限元来近似解决方程的方法。
这些有限元是通过将结构分割成离散的区域来建立的，每个区域都可以用简单的数学模型来表示。
然后，通过求解这些模型，可以预测产品在不同载荷下的响应和变形。
在进行分析之前，首先需要定义边界条件和载荷。
边界条件包括固定支撑点、连接约束等；载荷包括力、压力、温度等。
这些条件和载荷的定义将直接影响分析结果。
完成边界条件和载荷的定义后，可以对模型进行网格划分。
网格划分的目的是将有限元分析中所需的离散节点与连续物体的实际形状和尺寸相匹配。
划分网格后，可以通过求解有限元方程组来得到产品在给定条件下的响应和变形。
除了分析结果之外，SolidWorks Simulation还可以提供其他有用的信息，如应力分布、位移图、动画等。
这些信息可以帮助工程师们更好地理解产品的行为，并做出正确的决策。
1. SolidWorks Simulation的基本概念和界面介绍。
包括如何打开SolidWorks Simulation，如何导入CAD模型，如何创建分析模型等。
2.分析前的准备工作。
包括如何定义边界条件和载荷，如何选择适当的分析类型，如何进行网格划分等。
3.分析过程的设置和求解。
包括如何设置参数，如何进行求解，如何查看分析结果等。
4.分析结果的解读和分析。
包括如何分析应力分布、位移图、动画等结果，如何识别问题和改进设计。
流体分析培训(2016)——【有限元分析 精品讲义】
圆柱绕流 二维圆柱低速定常绕流的流型只与Re数有关。在Re≤1时，流场中的惯性 力与粘性力相比居次要地位，圆柱上下游的流线前后对称，阻力系数近 似与Re成反比(阻力系数为10~60)，此Re数范围的绕流称为斯托克斯区； 随着Re的增大，圆柱上下游的流线逐渐失去对称性。
流 体 子 域 设 置
Lesson 6 EFD缩放
课程要点：
1. EFD缩放功能介绍 2. EFD缩放思路分析
EFD缩放其实是对结构局部关键位置进行精细计算的方法，比如我们第 三课中的电子散热设备，如何准确考察各种型号散热器在该设备中的散 热效果问题。
分析实例：散热器安装方案确定 问题描述：散热器如图分别按照方案A和方案B进行安装，运用EFD缩放技 术考察两种情况下散热效果。
计算机性能提高 计算力学 工程应用
加权残数法 ……
理论研究
数值方法
成本都是企业和工程师必须考虑的一个主要因素，很多人对分析的认识存在极 大的误区，认为仿真分析的成本就是电脑硬件成本和工程师的成本，其实仿真分析 的成本包含以下几个方面（中国企业的实际情况暂时不考虑软件的成本）：
1. 电脑硬件成本； 2. 工程师的工资和培训成本； 3. 工作计算的时间成本； 4. 实验场地和设备的硬件成本； 5. 实验人员的工资和培训成本。
研究方法
理论分析：根据实际问题建立理论模型、涉及微分体积法、速度势法、保角变换法 。 实验研究方法：根据实际问题利用相似理论建立实验模型，选择流动介质，设备包 括风洞、水槽、水洞、激波管、测试管系等。尽管通过实验的结果一般上来说是比 较可靠的，但是会受到模型尺寸以及边界条件等限制。 数值计算方法 ：根据理论分析的方法建立数学模型，选择合适的计算方法，包括有 限差分法、有限元法、特征线法、边界元法等，利用商业软件和自编程序计算，得 出结果，用实验方法加以验证，可以解决理论分析解决不了的复杂流动的问题，和 实验相比所需的费用和时间也比较少。
(完整版)SolidWorksSimulation有限元分析培训教程
/SOLIDWORKS © Dassault Systè mes | 机密信息 | 2/20/2020 | 参考： 3DS_Document_2012
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▪ 应力分量 ▪ 以一个受压条为例。P 点的应力状态可根据任意基准面
来描述。虽然合成应力总是相同，但应力分量的数值取 决于所选基准面。
Simulation中的单元类型
一阶（草稿质量）三角形壳单元 有三个节点（分布在角上），并且 每个节点有六个自由度，意味着它 的位移可完全由三个平移分量和三 个转动分量描述。
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Simulation中的单元类型
二阶（高质量）三角形壳单元 有六个节点：三个角节点和三个 中间节点。意味着位移可由三个 平移和三个转动组成。
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Simulation中的单元类型
实体单元示例
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将零件划分成小的四面体单元，并计算每一个 单元上的变形，从而解出整个零件的变形。
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Simulation中的单元类型
Simulation中 三维单元有：一阶实体四面体单元和二阶实体四面体单元； 二维单元有：一阶三角形壳单元和二阶三角形壳单元； 一维单元有：梁单元
培训教程(有限元仿真分析 )(4)
四 连接关系
运动关节
四 连接关系
运动关节
◆抗扭刚度(Torsional Stiffness)用来测量轴对扭力的阻力，只对柱关节和 扭转关节添加扭转刚度。 ◆扭转阻尼(Torsional Damping)用来测量对轴或沿转轴体产生角振动的抗 力对轴关节和转动关节添加扭转阻尼。 ◆行为(Behavior)用来指定几何体为刚性体或可变性体。 ◆弹球区(Pinball Region)用于关节连接面重合及其他位移约束引起过约束 求解失效的情况，也适用连接点出导致求解内存溢出的情况。 ◆关节停止(Stops)和锁定(Locks)是可选的约束，用于限制相对自由度的 自由运动。
四 连接关系
运动关节
运动关节（Joint）用于模拟几何体中两点之间的连接关系，每个点有6个自由度，两点 问的相对运动由6个相对自由度描述，根据不同的应用场合，可以在关节连接上施加合 适的运动约束。 关节坐标系。关节可用参考坐标系和运动坐标系来描述，双坐标系对于同时考虑 结构装配和设置有重要参考作用。 关节连接类型。关节的连接类型可以应用到体-体之间（Body—Body）或体-地之 间（Body—Ground）。体-体之间需要参考坐标系和运动坐标系，而体-地之间假设参”两个面间的接触类型,可用多点约束(MPC) 算法， 内部添加约束方程来关联接触面间的位移。MPC算法支持大变形计算。
接触问题法向刚度选择一般准则：
一般用“Program Controlled” 或Normal Stiffness Factor为1，弯曲为主时 Normal Stiffness Factor 设 置为0.01～0.1之间的数值。
一 结构静力分析概述
结构静力分析的六个基本假设
一 结构静力分析概述
其它分析的流程
SolidWorksSimulation有限元分析培训教程
SolidWorksSimulation有限元分析培训教程SolidWorks Simulation是一款强大的有限元分析软件，广泛应用于工程设计和分析领域。
本文将为您介绍SolidWorks Simulation有限元分析培训教程，帮助您更好地了解和掌握该软件。
首先，我们将介绍SolidWorks Simulation的基本概念和工作流程。
SolidWorks Simulation是一种基于有限元分析原理的虚拟仿真软件，可以帮助工程师预测产品在不同工况下的性能和行为。
它可以模拟各种物理现象，如结构应力、热传导、振动等，并提供详细的分析结果和可视化展示。
在使用SolidWorks Simulation进行有限元分析之前，我们需要进行准备工作。
首先，我们需要创建几何模型，可以使用SolidWorks软件进行建模。
然后，我们需要定义材料属性，包括材料的弹性模量、泊松比等参数。
接下来，我们需要设置边界条件和加载条件，以模拟实际工况。
在进行有限元分析之前，我们需要进行网格划分。
网格划分是将几何模型划分为小网格单元，用于数值计算。
SolidWorks Simulation提供了自动网格划分工具，可以根据用户定义的精度要求进行自动划分。
划分好网格后，我们可以进行材料和加载条件的分配。
完成准备工作后，我们可以进行有限元分析。
首先，我们可以进行静力分析，计算结构在静力工况下的应力和变形。
SolidWorks Simulation 提供了多种求解器，可以根据不同需求选择合适的求解器。
静力分析结果可以帮助我们评估结构的强度和刚度。
除了静力分析，SolidWorks Simulation还支持其他类型的分析。
例如，动力分析可以模拟结构在振动工况下的响应；热分析可以模拟结构在热传导工况下的温度分布。
这些分析可以帮助我们更全面地了解结构的行为和性能。
完成有限元分析后，我们可以查看分析结果并进行后处理。
SolidWorks Simulation提供了丰富的后处理工具，可以直观地展示分析结果。
Abaqus有限元仿真培训教程
Create Cut（创建切除）
Create Cut的方法依次为： Extrude、Revolve、Sweep、Loft和Circular hole。
Create Cut与Create Solid类似。现以Circular hole 为例说明如何Create Cut：
1、选择孔的类型：通孔或盲孔
2、选择草绘平面
Introduction to ABAQUS/CAE
分析时最常接触的一些参数：应力σ、应变ε、屈服强度σs、抗 拉强度σb、位移U
应力σ：单位面积上的内力称为应力。
应变ε：应变表示长度的相对变化量,是形变量与原来长度尺寸的比值, 即ε=ΔL/L,无量纲,常用百分数表示。
屈服强度σs ：是金属材料发生屈服现象时的屈服极限，即抵抗微量塑 性变形的应力。对于无明显屈服的金属材料，规定以产生0.2%残余变 形的应力值为其屈服极限。大于此极限的外力作用，将会使零件永久 失效，无法恢复，零件将会产生永久变形。
3、确定孔的方向（Flip反向）
4、选择基准边，并指定距离
Introduction to ABAQUS/CAE
5、设置孔的直径
倒角
Create Round or Fillet倒圆角与Creaste Chamfer倒直角。
现以Create Round or Fillet为例说明如何倒圆角： 1、选择要进行倒圆角的边（按住Shift，左键拾取可 进行多选） 2、指定圆角半径
Introduction to ABAQUS/CAE
在了解分析之前，我们先来熟悉一些 刚强度分析中的一些常识
静力学刚强度分析到底我们计算什么？ 可以简单理解为： 1.计算工件的刚度，即变形 2.计算工件的强度，即应力
有限元分析培训教材
分析的对象的一些行为 计算出的几何项 求解的自由度及应力 反作用力或节点力
1.分析的对象的一些基本的行为:
• • • • • 重力方向总是竖直向下的 离心力总是沿径向向外的 没有一种材料能抵抗 1,000,000 psi 的应力 轴对称的物体几乎没有为零的 环向应力 弯曲载荷造成的应力使一侧受压，另一侧受拉
映射网格划分&举例
映射网格划分
由于面和体必须满足一定的要求,生成映射网格不如生成自由网格容 易: – 面必须包含 3 或 4 条线 (三角形或四边形). – 体必须包含4, 5, 或 6 个面 (四面体, 三棱柱, 或六面体). – 对边的单元分割必须匹配. 对三角形面或四面体, 单元分割数必须为偶数.
反作用力和节点力 (续)
在任意选取的单元字集中的节点力，应与作用在结构 此部分的已知载荷向平衡，除非节点的符号约定与自 由体图上所示的相反.
未选择的单元上的竖 直方向的节点总力...
…必须与被选择的 单元上施加的竖直 方向的载荷平衡
注意包含在约束方程中 自由度的反力，不包括 由这个约束方程传递的 力.
...映射网格划分
因此 ,映射网格划分包含以下三个步骤: – 保证 “规则的”形状, 即, 面有 3 或4 条边, 或 体有 4, 5, 或 6 个面. – 指定尺寸和形状控制 – 生成网格0
...映射网格划分
1.保证规则的形状
在许多情况下, 模型的几何形状上有多于4条边的面,有多于6个面 的体. 为了将它们转换成规则的形状, 您可能进行如下的一项或两 项操作: – 把面 (或体) 切割成小的, 简单的形状. – 连接两条或多条线 (或面) 以减少总的边数.
Abaqus仿真分析培训教程及abaqus中文培训(全)
Abaqus仿真分析培训教程及abaqus中文培训(全)Abaqus仿真分析培训教程及abaqus中文培训(全)Abaqus是一款专业的有限元分析软件，广泛应用于机械、航空、光电、医疗、电子、化工等领域。
其功能强大，具有良好的可扩展性和兼容性。
在工程领域中，Abaqus被广泛使用来分析和解决机械结构、材料性能、流体、热力学、电子器件等问题。
但是，对于初学者而言，Abaqus基础知识的学习和掌握存在一定的困难。
因此，这里介绍Abaqus仿真分析培训教程及Abaqus中文培训。
Abaqus仿真分析培训教程Abaqus的学习可以通过官方文档、书籍、视频教程、网上课程、培训班等途径。
本部分介绍一些Abaqus仿真分析培训教程，供初学者参考。
1.官方文档官方文档提供了Abaqus软件的理论基础、操作说明及示例。
其中，Abaqus Theory Manual讲解了Abaqus理论背景，通过对材料力学、杆件理论、壳体理论、有限元分析原理等的介绍，使学习者更好地了解Abaqus的基础知识。
Abaqus User Manual提供了软件使用的操作指南，其中包括Abaqus CAE、Abaqus Standard、Abaqus Explicit等的使用说明，可以较为完整地了解Abaqus软件的使用方法。
2.书籍Abaqus相关的最新书籍包括《Abaqus有限元分析教程》、《Abaqus有限元分析从入门到精通》、《Abaqus分析实战》等。
这些书籍从初学到高级使用者的不同层面进行了全面介绍。
图文并茂、通俗易懂，对于初学者而言是良好的入门指导。
3.视频教程和网上课程目前，国内外众多机构和个人都开设了Abaqus的网络课程和视频教程。
例如，Abaco公司提供的中英文视频教程和课程培训；北航CAE中心提供的Abaqus中文教程视频；廖雪峰老师的Abaqus有限元分析课程等。
其中，由于视频教程直观生动，步骤清晰，是入门学习Abaqus的良好资源之一。
有限元分析培训教材课件
有限元分析培训教材
注意包含在约束方程中 自由度的反力，不包括 由这个约束方程传递的 力.
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有限元分析及应用讲义
ANSYS网格划分精度估算
▪ 网格误差估算 ▪ 局部细化 ▪ P方法&举例
有限元分析培训教材
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有限元分析及应用讲义
ANSYS网格误差估计
ANSYS通用后处理包含网格离散误差估计. 误差估计是依据沿单元内边界的应力或热流的不连续性，是平均 与未平均节点应力间的差值.
有限元分析培训教材
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有限元分析及应用讲义
映射网格划分
▪ 有两种主要的网格划分方法: 自由划分和映射划分. ▪ 自由划分
– 无单元形状限制. – 网格无固定的模式. – 适用于复杂形状的面和体.
▪ 映射划分
– 面的单元形状限制为四边形,体的单元限制为六面 体 (方块).
– 通常有规则的形式,单元明显成行. – 仅适用于 “规则的” 面和体, 如 矩形和方块.
有限元分析及应用讲义
1.分析的对象的一些基本的行为:
• 重力方向总是竖直向下的 • 离心力总是沿径向向外的 • 没有一种材料能抵抗 1,000,000 psi 的应力 • 轴对称的物体几乎没有为零的 环向应力 • 弯曲载荷造成的应力使一侧受压，另一侧受拉
如果只有一个载荷施加在结构上，检验结果比较容易. 如果有多个载荷，可单独施加一个或几个载荷分别 检验，然后施加所有载荷检验分析结果.
P方法用于线弹性结构分析—实体和壳
体。
P单元由以下5种单元：
▪2-D Quadrilateral (Plane145)
▪2-D Triangle (Plane146)
▪3-D Brick (Solid 147)
patran培训教材(有限元分析)
目录第一章Patran基础知识 (2)第二章悬臂梁的有限元建模与变形分析 (17)第三章受热载荷作用的薄板的有限元建模与温度场求解 (31)第四章带孔平板的受力分析（平面） (36)第五章厚壁圆筒的受内压作用时的应力分析 (44)第六章受压力载荷作用时板的受力分析 (51)第七章板的模态分析 (57)第八章板的瞬态响应分析 (62)第九章板的频率响应分析 (67)第十章提取车架中性面的模态分析 (72)第一章Patran基础知识一．Patran的用户界面介绍Patran具有良好的用户界面，清晰、简单、易于使用且方便记忆，其用户界面如图1-1所示。
图1-1 patran界面按照各部分的功能，可将Patran界面划分为四个区域：菜单和工具栏区、操作面板区、图形编辑区、信息显示和命令行输入区。
下面，就分别对这几个区域进行介绍。
1.菜单和工具栏区如图1-2所示，patran 的界面上有一行菜单，两行工具栏。
图1-2 菜单工具栏Patran 的菜单是该软件的重要组成部分，使用菜单项，可以完成多设置和操作。
本来，菜单与各种工具是配合使用的，两者是不能独立区分的。
这里对菜单栏进行简单的介绍，一般情况下，Patran 有九个主菜单项，如图1-2所示，文件管理（File ）菜单主要用于Patran 数据库文件的打开/关闭，同时也用来从其他CAD 系统输入模型；组（Group ）菜单主要用于组的操作，作用类似CAD 系统中的“层”；视窗管理（Viewport ）菜单用于视窗设置；视图操作（Viewing ）菜单用于图形显示设置，包括了工具栏中一些工具的功能；元素显示管理（Display ）菜单用于设置各种元素的显示方式；参数设置（Preferences ）菜单用于选择求解器，定制用户自己的环境等操作；工具选项（Tools ）菜单中提供了许多非常有用的工具；在线帮助（Help ）菜单为使用者提供在线帮助。
工具栏各工具功能见表一：表一 Patran 工具栏各工具功能列表 菜单栏应用菜单按钮工具栏2.操作面板区，图形编辑区和信息显示和命令输入区由工具按钮和菜单选项打开的各种面板一般都显示在patran界面的右侧，即操作面板区。
SolidWorks_Simulation有限元分析培训教程
/SOLIDWORKS © Dassault Systè mes | 机密信息 | 3/3/2020 | 参考： 3DS_Document_2012
绪论 有限元简介
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/SOLIDWORKS © Dassault Systè mes | 机密信息 | 3/3/2020 | 参考： 3DS_Document_2012
▪ 应力分量 ▪ 以一个受压条为例。P 点的应力状态可根据任意基准面
来描述。虽然合成应力总是相同，但应力分量的数值取 决于所选基准面。
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/SOLIDWORKS © Dassault Systè mes | 机密信息 | 3/3/2020 | 参考： 3DS_Document_2012
主要内容
SolidWorks Simulation概述 有限元分析概述 SolidWorks Simulation的使用限制
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Simulation 发展历程——辉煌的历史
SRAC 创立
COSMOS/M – 第一款用于 PC 的 FEA 软件
发布 COSMOS 2008
/SOLIDWORKS © Dassault Systè mes | 机密信息 | 3/3/2020 | 参考： 3DS_Document_2012
两节点梁单元的形状在初始时为平 直的，但可以假定形状在变形发生 后为三次方的一个函数。 梁单元在每个端点处都有六个自由 度。
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/SOLIDWORKS © Dassault Systè mes | 机密信息 | 3/3/2020 | 参考： 3DS_Document_2012
草稿品质（一阶）及高品质单元（二阶）
Simulation中的单元类型
一阶（草稿质量）三角形壳单元 有三个节点（分布在角上），并且 每个节点有六个自由度，意味着它 的位移可完全由三个平移分量和三 个转动分量描述。
Abaqus仿真分析培训教程PPT教学课件
N
1bf
T (103kg)
1bf s2/in
s
s
MPa mJ (10-3J)
t/mm3 mm/s2
psi in 1bf 1bf s2/in4
第11页/共31页
1、几何建模 Part
2、划分网格 Mesh
分
3、特性设置 Property
析
流
4、建立装配体 Assembly
程
九
5、定义分析步 Step
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• 模型树 模型树使用户对模型
以及模型包含的对象有一 个图形上的直观概述。
结果树用于显示输出 odb数据以及XY数据的分 析结果。
两种树使得模型间操 作和管理对象更加直接和 集中。
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• 什么是模型数据库 (文件扩展名 .cae)? – 对于任意数量的模型，包含所有的模型信息。 – 一般包含一个模型或几个相关的模型。 – 在ABAQUS/CAE 中，一次只可以打开一个模型数据库。
1. Abaqus/CAE简介 2. 简单实例分析
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Abaqus是一组有限元分析模块。
Abaqus的核心是它的求解器模块，Abaqus/Standard和
Abaqus/Explicit, 是互相补充的、集成的分析模块： Standard
是通用的有限元分析模块，Explicit是显式的动力学有限元分析
模块。
Abaqus/CAE 将 分 析 模 块 集 成 于 Complete Abaqus
Environment，用于建模、管理、监控Abaqus的分析过程和结
果的可视化处理。
前处理+后处理
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Abaqus/CAE用户界面（版本：6.14）
UG有限元分析教程
UG有限元分析教程第1章⾼级仿真⼊门在本章中，将学习：⾼级仿真的功能。
由⾼级仿真使⽤的⽂件。
使⽤⾼级仿真的基本⼯作流程。
创建FEM和仿真⽂件。
⽤在仿真导航器中的⽂件。
在⾼级仿真中有限元分析⼯作的流程。
1.1综述UG NX4⾼级仿真是⼀个综合性的有限元建模和结果可视化的产品，旨在满⾜设计⼯程师与分析师的需要。
⾼级仿真包括⼀整套前处理和后处理⼯具，并⽀持⼴泛的产品性能评估解法。
图1-1所⽰为⼀连杆分析实例。
图1-1连杆分析实例⾼级仿真提供对许多业界标准解算器的⽆缝、透明⽀持，这样的解算器包括NX Nastran、MSC Nastran、ANSYS和ABAQUS。
例如，如果结构仿真中创建⽹格或解法，则指定将要⽤于解算模型的解算器和要执⾏的分析类型。
本软件使⽤该解算器的术语或“语⾔”及分析类型来展⽰所有⽹格划分、边界条件和解法选项。
另外，还可以求解模型并直接在⾼级仿真中查看结果，不必⾸先导出解算器⽂件或导⼊结果。
⾼级仿真提供基本设计仿真中需要的所有功能，并⽀持⾼级分析流程的众多其他功能。
⾼级仿真的数据结构很有特⾊，例如具有独⽴的仿真⽂件和FEM⽂件，这有利于在分布式⼯作环境中开发有限元（FE）模型。
这些数据结构还允许分析师轻松地共享FE数据去执⾏多种类型分析。
UG NX4⾼级仿真培训教程2⾼级仿真提供世界级的⽹格划分功能。
本软件旨在使⽤经济的单元计数来产⽣⾼质量⽹格。
结构仿真⽀持完整的单元类型（1D、2D和3D）。
另外，结构级仿真使分析师能够控制特定⽹格公差。
例如，这些公差控制着软件如何对复杂⼏何体（例如圆⾓）划分⽹格。
⾼级仿真包括许多⼏何体简化⼯具，使分析师能够根据其分析需要来量⾝定制CAD⼏何体。
例如，分析师可以使⽤这些⼯具提⾼其⽹格的整体质量，⽅法是消除有问题的⼏何体（例如微⼩的边）。
⾼级仿真中专门包含有新的NX传热解算器和NX流体解算器。
NX传热解算器是⼀种完全集成的有限差分解算器。
它允许热⼯程师预测承受热载荷系统中的热流和温度。
培训教程(有限元仿真分析 )(2)
A
映射同的顶点数。可被映射法替代。 应用较少，因为其单元形状和网格深度目前难以控制。
B
偏微分方程法
1974年，J. F. Thompson 椭圆型方程
Laplace
网格线光滑 可以处理复杂的边界线
Poisson 控制正交性 Thomas & Middlecoff
零件/装配/ 参数
CAE模型
参数
CAE结果
ANSYS Workbench的界面
主菜单包括：文件操作【 File 】，窗口显示【 View 】，工具【 Tools】， 单位制【 Units 】，帮助信息【 Help】
基本工具条包括：新建文件【New】，打开文件【Open】，保存文件【Save】， 另存为文件【Save As】，导入模型【Import】，紧凑视图模式【Compact Mode】
旋 平 缩 窗 局 转 移 放 口 部 缩 聚 放 焦
框 选 放 大 镜
上 一 图 面
下 轴 显 模 显 正 一 测 示 型 示 视 图 图 平 显 点 图 面 面 示
选 选 选 选 选 选 扩 择 择 择 择 择 择 展 方 点 线 面 体 选 式 择
恢复窗口布局
草绘（Sketching）工具
ANSYS Workbench的界面
工具箱（Toolbox）包括如下4个子组： ●Analysis System：可用在示意图中的预定义的模板。 ●Component System：可存取多种程序来建立和扩展分析系统。 ●Custom System：为耦合应用预定义分析系统。用户也可以建立自己的预定义系统。 ●Design Exploration：参数管理和优化工具。
分析类型 Electric (ANSYS) Explicit Dynamics (ANSYS) Fluid Flow (CFX) Fluid Flow (Fluent) Hamonic Response (ANSYS) Linear Buckling (ANSYS) Magnetostatic (ANSYS) Modal (ANSYS) Random Vibration (ANSYS) Response Spectrum (ANSYS) Shape Optimization (ANSYS) Static Structural (ANSYS) Static Structural (SAMCEF) Steady-State Thermal (ANSYS) Thermal-Electric (ANSYS) Transient Structural(ANSYS) Transient Structural(MBD) Transient Thermal(ANSYS)
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五 载荷与边界条件
惯性载荷
1．加速度：Acceleration
2．重力加速度：Standard earth Gravity
♣施加在整个喂型上，单位是长度比上时间的平方。 ♣加速度可以定义为分量或矢量的形式。 ♣物体运动方向为加速度的反方向。
3．角加速度：Rotational Velocity
♣根据所选的单位制系统确定它的值。 ♣重力加速度的方向定义为整体坐标系或局部坐标系的其中一个坐标轴方向。 ♣物体运动方向与重力加速度的方向相同。 ♣整个模型以给定的速率绕轴转动。 ♣以分量或矢量的形式定义。 ♣输入单位可以是弧度每秒(默认选项)，也可是度每秒。
与面正交的方向施加在面上，指向面内为正，反之为 负。单位是单位面积的力。
2．静水压力：Hydrostatic Pressure
在面(实体或壳体)上施加一个线性变化的力，模拟结构 上的流体载荷。流体可能处于结构内部或外部，另外还需 指定：加速度的大小和方向、流体密度、代表流体自由面 的坐标系。壳体则需要指定顶面/底面。
四 连接关系
接触类型
对于理想无限大的Knormal , 零穿透. 但对于罚函数法， 这在数值计算中是不可能，但是只要Xpenetration 足够 小或可忽略，求解的结果就是精确的。
四 连接关系
接触类型
Pure Penalty 和Augmented Lagrange 公式使用积分点探测，Normal Lagrange 和MPC 公式 使用节点探测(目标法向)。节点探测在处理边接触时会稍好一些，但是，通过局部网格细化， 积分点探测也会达到同样的效果。
四 连接关系
信息检查
四 连接关系
连接矩阵图
信息检查
颜色标签
五 载荷与边界条件
载荷和约束是以所选单元的自由度的形式定义的。
载荷总论
ANSYS Workbench里四种结构载荷： ●惯性载荷 也可以称为加速度和重力加速度裁荷。这些载荷孺施加在整个模型上，对于惯 性计算时需要输入模型的密度，并且这些就专指施加在定义好的质量点上的力 (Point Mass)。 ●结构载荷 也称集中力和压力，指施加在系统部件上的力或力矩。 ●结构约束 防止在某一特定区域上移动的约束。 ●热载荷 热载荷会产生一个温度场，使模型中发生热膨胀或热传导。
对于特定的“绑定”和“不分离”两个面间的接触类型,可用多点约束(MPC) 算法， 内部添加约束方程来关联接触面间的位移。MPC算法支持大变形计算。
接触问题法向刚度选择一般准则：
一般用“Program Controlled” 或Normal Stiffness Factor为1，弯曲为主时 Normal Stiffness Factor 设 置为0.01～0.1之间的数值。
粗糙的（ Rough）
和无摩擦类似。表现为完全的摩擦接触，没有相对滑动。只适用于面接触。不会自动消除间隙。这 种情况相当于接触体间的摩擦系数为无穷大，可用于非线性接触。
摩擦（ Frictional）
在发生相对滑动前，两接触面可以通过接触区域传递一定数量的剪应力。模型在滑动发生前定义一 个等效的剪应力，作为接触压力的一部分。一旦剪应力超过此值，两个面将发生相对滑动。只适用 于面接触。摩擦系数可以是任意非负值，可用于非线性接触。
Finite Element Analysis Training
有限元分析培训
传统设计过程 设计 CAD
制造
重新设计循环
试验
批量生产
CAE驱动设计过程
概念设计 设计
CAD
CAE
制 造
试 验
批量生 产
优化循环
导入或建立几何模型
HyperMesh、ANSA、Patran、SimXpert、 MEDINA、FEMAP等
三 几何再处理
构造几何
Path
Surface
三 几何再处理
远端控制点
四 连接关系
四 连接关系
绑定（ Bonded）
接触类型
AWB Mechanical默认的接触设置。如果接触区域被设置为粘结，不允许面或线间有相对滑动或分离。 可以将此区域看作被连接在一起。因为接触长度／面积是保持不变的，所以这种接触可以用作线性 求解。如果接触是从数学模型中设定的，程序将填充所有的间隙，忽略所有的初始渗透。
Nastran
ANSYS
Samcef Linear
OptiStruct
FEPG
（国产）
MSC
非线性分析
Marc
ADINA
Samcef Mecano
Fluent
Star-CD Star-CCM+
XFlow
PowerFlow
流体分析
LS-DYNA
Mห้องสมุดไป่ตู้C
显式分析
Dytran
Radioss
MADYMO
有限元分析系列课程 ANSYS Workbench篇 第四讲
结构静力分析
一 结构静力分析概述
杆系结构 杆-梁系问题
（线体模型）
细长杆件构成的系统，主要受力为轴向拉压（二力杆） ，主 要变形为轴向变形。如桁架结构。 在杆系基础上增加考虑了弯曲、扭转等效应 ，线位移和角位 移都考虑。 研究对象为薄板。受平行于板面且不沿厚度变化的面力或约 束。 研究对象为等截面薄板。受平行于横截面且不沿长度变化的 面力或约束。 构件的几何形状、约束及外力都对称于空间的某一个（或多 个）轴，通过该轴的平面称为对称面，所有的应力、应变和 位移也关于该轴对称。多采用圆柱坐标系（r， θ ，z）。
梁系结构
结 构 静 力 分 析
平面应力问题
平面问题
（面体模型）
平面应变问题
轴对称问题
3D问题
线体的截面和方向，在DesignModeIer里进行定义。
一 结构静力分析概述
结构静力分析的六个基本假设
●连续性假设。是指将可变形固体视为连续密实的物体，即组成固体的质点无空隙地充满整个物 体空间。固体内部任何一点的力学性质都是连续的，例如密度、应力、位移和应变等，就可以用 坐标的连续函数来表示（因而相应地被称为密度场、应力场、位移场和应变场等），而且变形后 物体上的质点与变形前物体上的质点是一一对应的。这一假设意味着构件变形时材料既不相互离 开，也不相互挤入，时刻满足变形协调条件，而且，无论取多么小的一个体积研究都是可能的。 ●均匀性假设。认为所研究的可变形固体是内同一类型的均匀材料所构成的。因此，其各部分的 物理性质那是相同的，并不因坐标位置的变化而变化。例如，固体内各点的弹性性质都相同。根 据均匀性假定，在研究问题的时候，就可以从固体中取出任一单元来进行分析，然后将分析的结 果用于整个物体。 ●各向同性假设。假定可变形固体内部任意一点在各个方向上都具有相同的物理性质，因而， 其弹性常数不随坐标方向的改变而改变。 ●弹性假设。在一定的温度下，应力和应变之间存在一一对应的关系，且应力不超过它的屈服应 力点；与加载过程无关，与时间无关；载荷卸载后结构可恢复到原来状态，不产生残余应力和残 余应变。 ●小变形假定。假定固体在外部因素（外力、温度变化等）作用下所产生的变形，远小于其自身 的几何尺寸。即要求结构的变形挠度远小于结构的截面尺寸。 ●缓慢加载和卸载过程。即载荷的施加和卸载过程足够慢，可以看作静态过程，而不至于引起 结构的动响应（如动应力、动应变等）。在这个过程中，结构的内外力满足平衡方程。
四 连接关系
运动关节
运动关节（Joint）用于模拟几何体中两点之间的连接关系，每个点有6个自由度，两点 问的相对运动由6个相对自由度描述，根据不同的应用场合，可以在关节连接上施加合 适的运动约束。 关节坐标系。关节可用参考坐标系和运动坐标系来描述，双坐标系对于同时考虑 结构装配和设置有重要参考作用。 关节连接类型。关节的连接类型可以应用到体-体之间（Body—Body）或体-地之 间（Body—Ground）。体-体之间需要参考坐标系和运动坐标系，而体-地之间假设参 考坐标系固定，仅用运动坐标系。
5．轴承载荷： Bearing Load
使用投影面的方法将力的分量按 照投影面积分布在压缩边上。不允许 存在轴向分量。每个圆柱面上只能使 用一个轴承载荷。施加该载荷时，若 圆柱面是两个半圆面，一定要选中它 的两个半圆柱面。 轴承载荷可以矢 量或分量的形式定义。
三 几何再处理
模型检查
三 几何再处理
虚拟拓扑
三 几何再处理
虚拟拓扑
三 几何再处理
构造几何
构造几何（Construction Geometry）可以指定路径或者表面对象，用于将结果映射 到路径或者表面。
路径（Path） 使用路径，可以再指定的空间曲线上获得需要的结果（沿 路径的应力，应变等曲线关系）。 定义方式： ♣指定起点和终点： 直接定义两点：Two Point 网格与X轴相交：X Axis Intersection ♣指定边：Edge 用于映射线体结果。离散点包括线体网格划分的 所有节点，可以是多条连续边。 表面（Surface） 以表面形式创建的构造几何，可以显示出切平面的效果。 定义方式： →Step1：选中模型树中Model(B4)，单击Construction Geometry →Step2：在构造几何工具栏中选择Surface对象 →Step3：定义局部坐标系，该局部坐标系的X-Y平面用于切平面。
四 连接关系
运动关节
四 连接关系
运动关节
◆抗扭刚度(Torsional Stiffness)用来测量轴对扭力的阻力，只对柱关节和 扭转关节添加扭转刚度。 ◆扭转阻尼(Torsional Damping)用来测量对轴或沿转轴体产生角振动的抗 力对轴关节和转动关节添加扭转阻尼。 ◆行为(Behavior)用来指定几何体为刚性体或可变性体。 ◆弹球区(Pinball Region)用于关节连接面重合及其他位移约束引起过约束 求解失效的情况，也适用连接点出导致求解内存溢出的情况。 ◆关节停止(Stops)和锁定(Locks)是可选的约束，用于限制相对自由度的 自由运动。