基于ANSYS有限元多载荷步结构的分析
《2024年ANSYS有限元分析软件在热分析中的应用》范文
《ANSYS有限元分析软件在热分析中的应用》篇一一、引言随着科技的不断进步，ANSYS有限元分析软件在工程领域的应用越来越广泛。
其中，ANSYS在热分析方面的应用具有很高的价值，能对复杂结构的温度分布、热应力等问题进行有效的数值模拟和分析。
本文旨在深入探讨ANSYS有限元分析软件在热分析中的应用。
二、ANSYS软件及其热分析功能ANSYS是一款广泛应用于机械、电气、流体等多领域的有限元分析软件。
其强大的功能主要得益于其精细的数值计算方法和广泛的适用性。
在热分析方面，ANSYS可以模拟各种复杂的热传导、热对流和热辐射问题，为工程师提供精确的数值结果和直观的图形展示。
三、ANSYS在热分析中的应用1. 模型建立与网格划分在ANSYS中进行热分析，首先需要建立准确的模型并进行网格划分。
ANSYS提供了强大的建模工具，可以方便地建立各种复杂的模型。
同时，其网格划分功能可以根据模型的特点和需求，自动或手动进行网格的生成和优化。
这为后续的热分析提供了可靠的数值基础。
2. 材料属性设定与载荷施加在热分析中，材料属性设定和载荷施加是关键步骤。
ANSYS 提供了丰富的材料库，可以根据实际需要选择合适的材料并进行属性的设定。
同时，根据问题的需求，可以在模型上施加各种类型的热载荷，如温度、热流等。
3. 求解与结果分析完成模型建立、网格划分、材料属性设定和载荷施加后，就可以进行求解了。
ANSYS采用先进的数值计算方法，可以快速得到求解结果。
同时，ANSYS提供了丰富的后处理功能，可以对求解结果进行可视化展示和分析。
例如，可以绘制温度分布图、热流图等，帮助工程师直观地了解问题的特点。
四、ANSYS在热分析中的优势相比传统的实验方法，ANSYS在热分析中具有以下优势：1. 准确性高：ANSYS采用先进的数值计算方法，可以模拟各种复杂的热传导、热对流和热辐射问题，得到的结果更加准确可靠。
2. 效率高：相比传统的实验方法，ANSYS可以在短时间内得到求解结果，大大提高了工作效率。
ansys14多载荷作用下的阶梯轴有限元分析
7多载荷作用下的阶梯轴有限元分析7.1 实践任务和目的阶梯轴是机械传动中的常见的部件，受力复杂、一般受到弯扭组合变形，对于装配有斜齿轮的阶梯轴还受拉力作用。
传统的材料力学精确分析很困难，对于轴上的键槽，轴肩等辅助定位和安装的结构都无法考虑。
本次实践用ANSYS 软件分析阶梯轴，如图7.1所示，轴材料为40Cr ，采用两个约束的简支梁结构支撑，根据材料力学知识可以得出两键槽中间部分受弯扭组合变形，轴承支承左端只受弯曲，大键槽受径向力FR1=2KN ，小键槽受径向力FR2=3KN ，作用在两端的转矩为Mn=2KN.M 。
其中轴的大截面D=40mm 、d=35mm ，求解出应力和位移的分布云图，其中材料参数：弹性模量E=210GPA ，泊松比0.3。
7.2实验环境Ansys14.0及其以上版本软件，win7以上版本操作系统7.3实践准备1）有限元建模的基本原则建模时需要考虑两条基本原则：一是保证计算结果的精度，二是控制模型的规模。
在保证精度的前提下，减小模型规模是必要的，它可在有限的条件下使有限元计算更好、更快地完成。
①保证精度原则适当增加单元数量，即划分比较密集的网格。
实际计算时，可以比较两种网格的计算结果，如果相差较大，可以继续增加单元数量。
如果结果变化不大，则可以停止增加。
在划分网格特别是在应力精度要求很高的区域时尽量划分比较规则的网格形状。
一般情况下，使单元形状为正多边形（等边三角形或正方形）和正多面体。
②控制规模原则模型规模是指模型的大小，直观上可用节点数和单元数来衡量，可以通过控制节点和单元数量来控制模型规模，此外，模型规模还受节点和单元编号的影响；在估计模型规模时，除了考虑节点的多少外，还应考虑节点的自由度数。
2）有限元建模的一般步骤不同问题的有限元建模过程和内容不完全相同，在具体实施分析之前，首先弄清分析对象的几何形状、约束特点和载荷规律，以明确结构型式、分析类型、计算结果的大致规律、精度要求、模型规模大小等情况，以确定合理的建模策略和分析方案。
ansys中子步和载荷步的含义与设置方法
在Ansys中，子步和载荷步是非常重要的概念，对于进行复杂仿真分析的工程师来说，深入理解并正确设置子步和载荷步是非常关键的。
接下来，我将从深度和广度的角度，结合自己的理解和经验，详细解释这两个概念的含义和设置方法。
1. 子步的含义与设置方法让我们来理解什么是子步。
在Ansys中，子步是为了确保仿真收敛而进行的时间步长分割。
当仿真过程中存在非线性行为或者材料模型的非线性影响较大时，我们就需要使用子步来有效地控制仿真的精度和稳定性。
在设置子步时，首先需要考虑仿真的时间范围，并根据具体情况进行合理的分割。
一般来说，我们可以根据仿真模型的非线性程度和材料特性来确定子步的数量和大小。
对于高度非线性的模型，需要细分子步以确保仿真的准确性；而对于较为线性的模型，则可以适当减少子步以提高仿真效率。
在设置子步时，还需要考虑到各个载荷的作用情况，以确保在每个子步内能够充分考虑不同载荷的影响。
通过合理设置子步，可以有效地控制仿真的收敛性，并且提高仿真结果的准确性。
2. 载荷步的含义与设置方法载荷步是指在Ansys中对载荷进行分段加载的方法。
在工程仿真中，往往会面对需要分段加载的情况，这时就需要使用载荷步来对载荷进行合理分段，并进行逐步加载以观察结构的响应。
在设置载荷步时，首先需要考虑加载的类型和大小，然后根据具体的分析目的来确定载荷的分段情况。
通常情况下，我们可以根据结构的承载能力和材料的特性来确定载荷的分段加载，并且可以根据仿真的结果来调整载荷步的设置，以得到更加准确的分析结果。
总结和回顾通过对子步和载荷步的含义和设置方法的详细解释，我们可以看到，在Ansys中合理设置子步和载荷步对于确保仿真的准确性和稳定性是非常重要的。
通过合理分割子步和载荷，我们可以更好地控制仿真的收敛性和精度，并且可以更加准确地模拟结构的响应情况。
个人观点和理解在我的实际工程仿真经验中，我发现合理设置子步和载荷步可以大大提高仿真的精度和效率。
学会使用AnsysWorkbench进行有限元分析和结构优化
学会使用AnsysWorkbench进行有限元分析和结构优化Chapter 1: Introduction to Ansys WorkbenchAnsys Workbench是一款广泛应用于工程领域的有限元分析和结构优化软件。
它的功能强大，能够帮助工程师在设计过程中进行力学性能预测、应力分析以及结构优化等工作。
本章节将介绍Ansys Workbench的基本概念和工作流程。
1.1 Ansys Workbench的概述Ansys Workbench是由Ansys公司开发的一套工程分析软件，主要用于有限元分析和结构优化。
它集成了各种各样的工具和模块，使得用户可以在一个平台上进行多种分析任务，如结构分析、热分析、电磁分析等。
1.2 Ansys Workbench的工作流程Ansys Workbench的工作流程通常包括几个基本步骤：（1）几何建模：通过Ansys的几何建模功能，用户可以创建出需要分析的结构的几何模型。
（2）加载和边界条件：在这一步骤中，用户需要为结构定义外部加载和边界条件，如施加的力、约束和材料特性等。
（3）网格生成：网格生成是有限元分析的一个关键步骤。
在这一步骤中，Ansys Workbench会将几何模型离散化为有限元网格，以便进行分析计算。
（4）材料属性和模型：用户需要为分析定义合适的材料属性，如弹性模量、泊松比等。
此外，用户还可以选择适合的分析模型，如静力学、动力学等。
（5）求解器设置：在这一步骤中，用户需要选择适当的求解器和设置求解参数，以便进行分析计算。
（6）结果后处理：在完成分析计算后，用户可以对计算结果进行后处理，如产生应力、位移和变形等结果图表。
Chapter 2: Finite Element Analysis with Ansys Workbench本章将介绍如何使用Ansys Workbench进行有限元分析。
我们将通过一个简单的示例，演示有限元分析的基本步骤和方法。
ansys中载荷步、载荷子步、时间步的关系
ansys中载荷步、载荷子步、时间步的关系编辑整理：尊敬的读者朋友们：这里是精品文档编辑中心，本文档内容是由我和我的同事精心编辑整理后发布的，发布之前我们对文中内容进行仔细校对，但是难免会有疏漏的地方，但是任然希望（ansys中载荷步、载荷子步、时间步的关系）的内容能够给您的工作和学习带来便利。
同时也真诚的希望收到您的建议和反馈，这将是我们进步的源泉，前进的动力。
本文可编辑可修改，如果觉得对您有帮助请收藏以便随时查阅，最后祝您生活愉快业绩进步，以下为ansys中载荷步、载荷子步、时间步的关系的全部内容。
实际工况＝载荷步(时间步）＋载荷步（时间步）＋。
.。
.载荷步＝载荷子步（时间增量）＋载荷子步（时间增量）＋..。
.。
.实体加载和有限元模型加载的区别：实体加载是不能利用叠加，所以实体加载要手工叠加.对实体是覆盖，有限元模型加载是可以设置的。
有限元加载可以利用fcum进行叠加。
比如，第一个荷载步，对关键点1施加10kn,第二荷载步也对关键点1施加10kn，则这两个荷载步结果是完全一致的。
第一个荷载步,对节点1施加10kn,第二荷载步也对节点1施加10kn，而且用命令fcum，add则第二荷载步是20kn的结果。
加载与载荷步、子步及平衡迭代次数的说明加载与载荷步、子步及平衡迭代次数的说明：一、加载方式的区别实体加载和有限元模型加载的区别：实体加载是不能利用叠加，所以实体加载要手工叠加。
对实体是覆盖，有限元模型加载是可以设置的。
有限元加载可以利用fcum进行叠加.比如,第一个荷载步,对关键点1施加10kn，第二荷载步也对关键点1施加10kn,则这两个荷载步结果是完全一致的。
第一个荷载步,对节点1施加10kn,第二荷载步也对节点1施加10kn,而且用命令fcum，add则第二荷载步是20kn的结果。
实体加载方法的优点：a、几何模型加载独立于有限元网格，重新划分网格或局部网格修改不影响载荷；b、加载的操作更加容易,尤其是在图形中直接拾取时；无论采取何种加载方式,ANSYS求解前都将载荷转化到有限元模型，因此加载到实体的载荷将自动转化到其所属的节点或单元上;二、载荷步及子步这些概念主要用于非线性分析或载荷随时间变化的问题。
ANSYS多物理耦合场有限元分析详细步骤操作
ANSYS热分析
传导
• 传导引起的热通量流由传导的傅立叶定律决定：
q*
Knn
T n
heat flow rate per unit area in
direction n
Where,
Knn thermalconductivity in direction n
T temperature
• 对流一般作为面边界条件施加
TB
Ts
ANSYS热分析
热力学第一定律
• 能量守恒要求系统的能量改变与系统边 界处传递的热和功数值相等。
• 能量守恒在一个微小的时间增量下可以 表示为方程形式
Estored Ein thru the boundary Eout thru the boundary Egenerated 0
SHELL57 SHELL131
LINK31,32,33,34
Quadratic
PLANE77 PLANE35
SOLID90 SOLID87
SHELL132
• 材料特性
– 至少需要 Kxx — 稳态分析热传导系数。 – 如果是瞬态分析，则需要比热 (C) 。 – 优先设置为 “thermal” （热分析），在 GUI 方式中只显示热材料特性。
T
Dt
如果时间步长 太大, 就不能 得到足够的温度梯度。
t
一种方法是先指定一个相对较保守的初始时间步长，然后使用自动时间步长 按需要增加时间步。下面说明使用自动时间步长大致估计初始时间步长的方 法。
ANSYS热分析
时间步大小说明 (续)
在瞬态热分析中大致估计初始时间步长，可以使用Biot和Fourier数。 Biot 数 是无量纲的对流和传导热阻的比率:
基于有限元分析的结构强度与稳定性分析研究
基于有限元分析的结构强度与稳定性分析研究有限元分析是一种广泛应用于结构工程中的分析方法，它可以通过对结构的离散化，将一些连续的问题转化成一些离散的问题，并且可以通过计算机模拟进行数值求解。
基于有限元分析的结构强度与稳定性分析在工程设计中有着非常重要的作用，很多工程结构都需要经过这种分析方法来进行验证和检验。
1. 基本原理有限元分析的基本原理可以概括为：将复杂系统分解成许多简单的部分，每个部分我们都可以用简单的数学模型来描述。
最后我们将这些数学模型整合成一个整体模型，这个整体模型就是所谓的有限元模型。
在有限元模型中，每个部分我们可以用有限元来表示，有限元是把连续的实体离散成有限数量的区块，每个区块可以用简单的梁柱或壳单元等来表示。
然后将这些小区块以适当的约束条件连接在一起，形成一个整体的力学系统。
这样，在这个力学系统中，我们就可以通过有限元法来求解每个小区块的力学状态和组成整个结构的运动方程。
2. 结构强度分析结构强度是指结构在承受各种载荷作用下不发生破坏或超过许可变形的能力。
我们需要通过有限元分析来验证设计的质量和可靠性。
对于某一特定的结构，我们首先需要对其进行建模。
建模的步骤包括材料参数的设定、结构形状和尺寸的描述等等。
然后，利用有限元软件进行模拟，得到结构在各种载荷作用下的力学响应及应力情况，用以判断结构的稳定性和强度。
常规的结构强度分析主要有静力分析、模态分析和疲劳分析。
其中静力分析是指对于一个静止的结构，在一定的约束条件下，在不同作用力的条件下求解结构内部的应力和变形。
模态分析是指对于一个动态的结构，在不同的激励频率下，通过求解系统的振动情况来判断结构的稳定性。
疲劳是指结构在长时间或循环载荷下的破坏模式。
3. 结构稳定性分析除了强度分析，结构稳定性也是进行有限元分析的重要内容之一。
结构稳定性包括稳定性和屈曲分析等，主要是用于评估结构是否会发生塌陷、失效或崩溃等问，来判断结构的紧固和组装是否合适，排除现有的节点不实，固定形式不当。
基于ANSYS WORKBENCH的装配体有限元分析
基于ANSYS WORKBENCH的装配体有限元分析模拟装配体的本质就是设置零件与零件之间的接触问题。
装配体的仿真所面临的问题包括：（1）模型的简化。
这一步包含的问题最多。
实际的装配体少的有十几个零件，多的有上百个零件。
这些零件有的很大，如车门板；有的体积很小，如圆柱销；有的很细长，如密封条；有的很薄且形状极不规则，如车身；有的上面钻满了孔，如连接板；有的上面有很多小突起，如玩具的外壳。
在对一个装配体进行分析时，所有的零件都应该包含进来吗？或者我们只分析某几个零件？对于每个零件，我们可以简化吗？如果可以简化，该如何简化？可以删除一些小倒角吗？如果删除了，是否会出现应力集中？是否可以删除小孔，如果删除，是否会刚好使得应力最大的地方被忽略？我们可以用中面来表达板件吗？如果可以，那么，各个中面之间如何连接？在一个杆件板件混合的装配体中，我们可以对杆件进行抽象吗？或者只是用实体模型？如果我们做了简化，那么这种简化对于结果造成了多大的影响，我们可以得到一个大致的误差范围吗？所有这些问题，都需要我们仔细考虑。
（2）零件之间的联接。
装配体的一个主要特征，就是零件多，而在零件之间发生了关系。
我们知道，如果零件之间不能发生相对运动，则直接可以使用绑定的方式来设置接触。
如果零件之间可以发生相对运动，则至少可以有两种选择，或者我们用运动副来建模，或者，使用接触来建模。
如果使用了运动副，那么这种建模方式对于零件的强度分析会造成多大的影响？在运动副的附近，我们所计算的应力其精确度大概有多少？什么时候需要使用接触呢？又应该使用哪一种接触形式呢？（3）材料属性的考虑。
在一个复杂的装配体中所有的零件，其材料属性多种多样。
我们在初次分析的时候，可以只考虑其线弹性属性。
但是对于高温，重载，高速情况下，材料的属性不再局限于线弹性属性。
此时我们恐怕需要了解其中的每一种材料，它是超弹性的吗？是哪一种超弹性的？它发生了塑性变形吗？该使用哪一种塑性模型？它是粘性的吗？它是脆性的吗？它的属性随着温度而改变吗？它发生了蠕变吗？是否存在应力钢化问题？如此众多的零件，对于每一个零件，我们都需要考察其各种各样的力学属性，这真是一个丰富多彩的问题。
基于ANSYS的汽车钢板弹簧有限元分析
基于ANSYS的汽车钢板弹簧有限元分析作者：徐建全郑永陈铭年来源：《海峡科学》2010年第12期[摘要] 采用APDL参数化有限元分析技术，对某轻型载货汽车的前钢板弹簧进行参数化建模。
应用ANSYS软件的非线性模块，考虑钢板弹簧实际工作过程中的大变形、片间接触和摩擦等多种非线性因素，建立了钢板弹簧的有限元模型，得到了钢板弹簧在不同载荷作用下的变形和应力分布。
[关键字] 钢板弹簧；有限元分析；ANSYS；接触单元引言钢板弹簧是历史最悠久的汽车部件之一，它结构简单、保养维修方便、制造成本低，与其它弹性元件比较，不仅起着弹性元件的作用，而且也能起着导向元件的作用，并且能传递各种力和力矩，其片间的接触、摩擦在弹簧振动时还将起到阻尼的作用，因此是目前汽车悬架特别是货车悬架广泛采用的一种弹性元件[1]。
长期以来，用于刚度计算及应力分析的方法主要有两种:共同曲率法和集中载荷法。
前者假设板簧受载后各簧片在同一截面上都具有相同的曲率，后者假设板簧各片仅在端部相互接触。
但这两种假设都与实际不完全相符,因此计算结果和实际相差较大[2-3]。
本文应用ANSYS 有限元软件对钢板弹簧进行有限元分析，应用点-面接触单元划分板簧片之间可能的接触面，对板簧两端的卷耳、中心螺栓和U型螺栓的约束做了合理的模拟，尽可能的按照实际受载情况对钢板弹簧加载，计算的结果与实际的更加接近。
1 钢板弹簧的有限元建模1.1 钢板弹簧有限元几何模型的建立本文所分析的某轻型载货汽车的前钢板弹簧由10片板簧组成，具体尺寸如表1所示。
其中，片宽都是70 mm，第1与第2片厚度为8 mm，第3片到第10片厚度为7 mm。
1.2 钢板弹簧的材料属性在几何模型建立后进行材料属性的定义，钢板弹簧的材料为60CrMnBa，弹性模量为2.05×105 MPa，泊松比为0.3，屈服极限为1 100 MPa，抗拉强度为1 250 MPa。
1.3 钢板弹簧的网格划分采用ANSYS软件中的SOLID95实体单元进行网格划分，它是SOLID45 (3维8节点)高阶单元形式，此单元能够容许不规则形状，并且不会降低精确性，特别适合边界为曲线的模型；同时，其偏移形状的兼容性好，SOLID95有20个节点，每个节点有3个自由度(X,Y,Z方向)，此单元在空间的方位任意，具有塑性、蠕变、辐射膨胀、应力刚度、大变形以及大应变的能力。
ANSYS WORKBENCH多载荷步的例子-APDL
本案例作者：技术邻海阔天空5技术邻正在举办ANSYS技术大赛，时间为8月1日至11月30日，有兴趣可以登录技术邻-点击“动态”-右侧有报名入口。
有一悬臂梁，长1米，截面尺寸为100mm*100mm，左端固定，顶面上施加分布力系。
载荷从1MPa，2MPa，3MPa渐渐增加。
要求结构的最大位移。
本问题可以直接在wb中用多载荷步来求解，这里说明如何使用插入APDL命令的方式实现。
【求解过程】1.打开ANSYS WORKBENCH14.52.创建结构静力学分析系统。
3.创建几何体。
双击geometry单元格，进入DM,选择mm单位。
创建长方体。
其尺寸设置是退出DM.4.划分网格。
双击MODEL,进入到MECHANICAL中，按照默认方式划分网格。
5.固定左端面。
6.添加APDL命令以分步加载。
下面使用APDL命令进行分步加载。
由于该命令最后要传递到经典界面中计算，而经典界面没有单位。
为保持统一性，都用毫米单位。
（1）设置单位（2）创建命名集。
由于在命令中要引用顶面这个面，为了能够正确引用，先需要给它一个名称，这需要使用命名集来完成。
选择上述顶面，创建命名集。
在弹出的对话框中设置名字：topface则树形大纲中出现了该命名集。
有了命名集，在后面就可以使用该名字了。
（3）插入APDL命令。
在数形大纲中先选择A5，再从工具栏中选择命令按钮则图形窗口变成了一个文本编辑器，此处可以输入命令。
该文本窗口内说了很多话，主要内容包含两点：第一，这些命令会在SOLVE命令刚执行前执行。
第二，注意这里用的单位是mm.现在我们向该文本窗口输入下列命令。
这段ADPL命令流的含义是：首先退出前面的某个处理器(finish)然后进入到求解器中（/solve），在1,2,3,个时间步，依次在顶面上施加1,2,3mpa的载荷(sf)，并将该载荷步写入到载荷步文件中（lswrite）,然后先后求解这三个载荷步（lssolve）。
最后退出求解器（finish）在上述命令流中，对于顶面加载时，用到了前面定义的命名集的名字。
基于ansys的旋转圆盘的有限元分析
基于ansys的旋转圆盘的模态分析班级：12研5班学号：2012103117姓名：孟欣2013年6月23日基于ansys的旋转圆盘的有限元分析学号：2012103117 姓名：孟欣摘要：是广泛应用于旋转机械装置中的基本结构元件，圆盘在高速旋转状态下会表现出与低速或非旋转状态下迥异的力学性能。
本文简要介绍了有限元法的基本思想、模态分析基本理论以及ANSYS模态分析的步骤。
利用ANSYS对旋转圆盘进行模态分析，得到相应的分析结果，为进一步研究提供了依据。
关键字：有限元法；旋转圆盘；ansys;模态分析一•引言1 .有限元法概述有限元法是当今解决工程问题和数学物理问题中应用最广泛的数值计算方法，由于它具有对复杂几何构形的适应性，对各种物理问题的可应用性，建立在严格理论上的可靠性和适合计算机实现的高效性等特点，受到数学界和工程界的高度重视，现在已经发展成为CAD 和CAM的重要组成部分。
有限元法的基本思想是：把一个连续的结构化分成有限多个离散结构彼此只在有限个节点处相互连接的、有限大小的单元组合体来研究，作为真实结构的近似力学模型。
以后所有的分析计算就在这个离散的结构上进行。
有限元法之所以能够求解结构任意复杂的问题，并且计算结果可靠、精度高，其中原因之一在于它具有丰富的单元库，能够适应于各种结构的简化，从而能够非常方便地用有限元模型来描述分析对象。
2. ANSYS模态分析ANSYS软件是一个融结构、热、流体、电磁、声学于一体的大型通用有限元分析软件，拥有丰富和完善的单元库、材料模型库和求解器，保证了它能高效地求解各类结构问题，其良好的图形界面和程序结构，交互式的前后处理和图形软件，大大地减少了用户在创建模型、有限元求解以及结果分析和评价中的工作量。
ANSYS环境下的模态分析是一个线性分析。
模态分析用于确定设计中的结构或机器部件的振动特性，它是承受动态载荷结构设计中的重要参数，为进一步改进结构设计和深入研究提供理论依据。
基于ANSYS的挖掘机动臂吊具的有限元分析
基于ANSYS的挖掘机动臂吊具的有限元分析摘要：动臂的平衡吊具受力较复杂，且不规则，而简化成杆或者梁的模型计算其理论强度和实际工况误差较大，文章利用有限元通用软件ANSYS采用多载荷步的方法校核其强度。
关键词：动臂；吊具；有限元分析；ANSYS；多载荷步ANSYS软件是融结构、流体、电场、磁场、声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开发，它能与多数CAD软件接口，实现数据的共享和交换，如Pro／Engineer, NASTRAN, Alogor, I－DEAS, AutoCAD等，是现代产品设计中的高级CAE工具之一。
文章利用ANSYS 10.0对工程机械挖掘机的部件动臂的起吊吊具做了有限元分析，以便保证吊具的强度和可靠性。
1建立proe模型建立的proe模型如图1所示。
图中绿色的实体即起吊吊具，最上面的圆孔处用卸扣和吊链连接，此处省略。
将该吊具从PROE中导出成IGS格式的ANSYS可识别的通用实体文件。
IGES （Initial Graphics Exchange Specification）是一种被广泛接受的中间标准格式，用来在不同的CAD和CAE系统之间交换几何模型。
对于输入IGES文件，ANSYS 提供两种选项：①SMOOTH选项。
没有自动生成体的能力，模型输入后需要一些手工的修复，而且，它不支持增强的拓扑和几何修改工具，所以用户必须用标准的PREP7机和工具来修改模型。
②FACETED选项。
采用增强的数据库，自动合并和生成体，如遇到问题，会提醒用户并激活一组增强的拓扑和机和工具来修复模型，大多数应采用该选项，对大型复杂的几何模型，建议采用SMOOTH选项。
文章采用第二种格式导入，在Import IGES File对话框中选Defeature model 选项导入后如2图所示。
此处全局坐标用标准的笛卡尔坐标系，坐标系在PROE中导出IGES格式时候设置在最上面的孔处，导入时在ANSYS中默认此坐标系。
用ANSYS进行四连杆机构的有限元分析
用ANSYS进行四连杆机构的有限元分析作者：谭辉日期：08年3月6日分析目的1、利用ANSYS对典型的四连杆机构进行分析，主要包含各点的轨迹分析，例如X和丫方向的位移等。
2、为五连杆和六连杆机构的分析提供可行的分析方法以及原型代码。
问题简述分析主动杆1绕节点1旋转一周时节点4的运动轨迹，杆2和杆3为从动杆, 具体问题见下图：节点4, 5 （重合）5！分析思路1、 根据分析目的，在 ANSYS 选用linkl 单元进行单元建模，主要考虑 是linkl 单元具有X 和丫方向的自由度，可以获得各个节点的位移轨迹。
之后可以用梁单元等实现更高级的分析目的，例如获得杆上的力，位移， 加速度等相关信息。
2、 该模型结构简单，可以利用直接建模方法进行有限元系统建模，主 要命令：N , E 。
3、 利用自由度耦合对重合节点进行建模，例如节点2和节点3、节点4和节点5进行建模，主要命令：cpintf ,利用该命令可以一次性将重合节 点生成自由度耦合。
4、 利用表数组对于杆1 （主动杆）的节点2进行瞬态边界条件的载荷施 力□，分析类型为瞬态分析，主要命令：*dim ，d 等。
5、 生成节点位移的对应变量，从而获得节点 4的随时间的位移曲线， 主要命令：nsol, plvar 等。
符号注释结束上一次的分析！清除数据库，并读取启动配置文件！！设置图形显示的背景颜色！命令流如下行号命令 1 finish2 /clear,start33 /color,pbak, on ,1,5！/units,si设置单位制：国际单位制 ！*afun,deg设置三角函数运算采用度为单位 ！ /prep7！进入前处理模块！et,1,link1设置单元类型： link1 ！ mp,ex,1,2.07e11 设置材料的弹性模量 ！r,1,1 设置单元的实常数，面积为 1 ！ n,1,0,0,0 在（ 0， 0， 0）处建立节点 1 ！ n,2,3,0,0 在（ 3， 0， 0）处建立节点 2 ！ n,3,3,0,0 在（ 3， 0， 0）处建立节点 3，和节 ！ ！点 2 重合n,4,8,7,0 在（ 8， 7， 0）处建立节点 4 ！ n,5,8,7,0 在（ 8， 7， 0）处建立节点 4，和节！ ！点 4 重合n,6,10,0,0在（ 10，0，0）处建立节点 6 ！e,1,2建立单元 1（连接节点 1和 2） ！ e,3,4建立单元 2（连接节点 3和 4） ！ e,5,6建立单元 3（连接节点 5和 6） ！ cpintf,all,1e-3！对于重合节点一次性的建立耦合自 ！ 由度，容差 1e － 3/pnum,node,1 ！显示节点编号 ！/pnum,elem,1 显示单元编号 ！eplot显示单元6 7 8 91011 12 13 14 15 16 17 18 19 202122232425 26 27finish 退出前处理模块！/solu antype,trans time,1deltim,0.01 timint,on,all*dim,node_2_ux,table,100,1,1 *dim,node_2_uy,table,100,1,1 *do,i,1,100,1node_2_ux(i,0,1)=0.01*inode_2_ux(i,1,1)=distnd(1,2)*cos(3.6*i)-distnd(1, 2)node_2_uy(i,0,1)=0.01*inode_2_uy(i,1,1)=distnd(1,2)*sin(3.6*i) *enddod,1,all,0 d,6,all,0d,2,ux,%node_2_ux% d,2,uy,%node_2_uy%数组： node_2_uy28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49进入求解模块！设置分析类型为瞬态分析 ！ 设置分析结束时间为 1 ！设置时间步长为 0.01 ！打开时间积分！ ！设置节点 2的 X 方向的时间－位移 ！的表数据： node_2_ux设置节点 2的 Y 方向的时间－位移 ！的表数据： node_2_uy 进入表数据赋值循环 ！设定节点 2 的 X 方向位移的时间序 ！■ 列：0.01, 0.02, 0.03 ……设定节点 2 的 X 方向的位移序列 ！ 设定节点 2 的 Y 方向位移的时间序 !列：0.01, 0.02, 0.03 ……设定节点 2 的 Y 方向的位移序列 ！结束循环！ ！ 设定节点 1 的所有自由度为 0 ！ 设定节点 6 的所有自由度为 0！ ！将节点 2 的 X 方向的位移赋值为表 ！数组： node_2_ux将节点 2 的 Y 方向的位移赋值为表I !alls outres,all,all solve finish /post26 nsol,2,3,u,x nsol,3,3,u,y nsol,4,4,u,x nsol,5,4,u,y plvar,2,3,4,5 /image,save,tran s_curve,jpg finish /post1 /dscale,1,1 pldisp,2 finish/exit,save选择所有的对象 !计算并输出所有的数据!执行求解! 退出求解模块! ! 进入时间序列后处理模块! 将节点3的X 方向的位移设置为 2 I！#变量将节点3的Y 方向的位移设置为 3 ! #变量将节点4的X 方向的位移设置为 4 I! #变量将节点4的Y 方向的位移设置为 5 ! #变量打印2#、3#、4 #和 5#变量随时 I ! 间的变化曲线保存当前的曲线图形到文件： I ° trans_curve.jpg,方便用户看图 退出时间序列后处理模块! ! 进入通用后处理模块! 设置模型变形的显示比例为 1! 显示变形状态!退出通用后处理模块退出并保存数据库5051 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70几点思考1、为什么最终显示的变形和原来的图形完全重合了？答：因为杆1旋转了360度，在最后的载荷步计算完成和就和原来最初的模型重合了，但是可以用an time命令显示动画，就可以看出运动的效果。
ANSYS有限元分析基本步骤
2.2 有限元模型的建立
图2-1
11
2.2 有限元模型的建立
• 单击Isotropic;弹出Linear Isotropic Properties for Material Number 1对话框;见图2-2..在EX输入栏中输入弹 性模量;在PRXY输入栏中输入泊松比..如图2-2所示..
第2章
有限元分析基本步骤
1
基本步骤
2.1 ANSYS有限元分析典型步骤 2.2 有限元模型的建立 2.3 加载和求解 2.4 结果后处理
2
2.1 ANSYS有限元分析典型步骤
• ANSYS有限元典型分析大致分为三大步骤：
➢ 1建立有限元模型； ➢ 2加载和求解； ➢ 3结果后处理和结果查看..
3
图2-2
12
2.2 有限元模型的建立
• 2.2.4 创建有限元模型
➢ ANSYS提供了两种方法来构建有限元模型;一种是首先创建或 导入实体模型;然后对实体模型进行网格划分;以生成有限元模型 ；另一种是直接利用单元和节点生成有限元模型..第二种方法非 常困难;在实际工作中是不实用也不常用..
13
2.2 有限元模型的建立9来自2.2 有限元模型的建立
• 2.2.3 定义材料属性
➢ ANSYS中的所有分析都需要输入材料属性..例如;在进行结构分 析时;要输入材料的弹性模量和泊松比等..
➢ 定义材料属性的方法 • 单击Main Menu主菜单/Preprocessor前处理器/Material Props材料属性/Material Models材料模型;弹出Define Material Model Behavior定义材料模型对话框;单击右侧列表 框中的结构模型Structural/Linear线性/Elastic弹性/Isotropic 各向同性;表明要定义的材料是各向同性线弹性材料.. 如图21所示..
ansys有限元分析实用教程
ansys有限元分析实用教程ANSYS有限元分析实用教程有限元分析是一种工程数值分析方法，广泛应用于工程领域中的结构力学分析、热传导分析、流体力学分析等各个方面。
ANSYS作为一款常用的有限元分析软件，能够有效地对工程结构进行模拟和分析，得到结构的应力、位移、温度等相关信息。
本文将为大家提供一份有关ANSYS有限元分析的实用教程，希望能够帮助读者更加深入地理解和应用该软件。
一、软件介绍ANSYS是一款由美国ANSYS公司开发的通用有限元分析软件。
它能够对各种结构进行力学分析、热传导分析和流体力学分析，具有广泛的应用范围。
ANSYS软件提供了全面而强大的建模和分析工具，帮助用户模拟和分析工程结构的力学性能。
同时，软件还提供了可视化的结果展示，使用户能够直观地了解分析结果。
二、基本操作1. 创建几何模型在进行有限元分析之前，首先需要创建几何模型。
ANSYS提供了多种建模工具，包括绘制直线、圆弧、矩形等基本几何图形，以及从CAD软件导入模型。
根据实际需要，选择合适的建模工具，创建准确的几何模型。
2. 设定材料属性在进行分析之前，需要设定材料的力学性质。
ANSYS提供了各种常见材料的力学性质参数，例如弹性模量、泊松比、密度等。
根据实际情况，选择合适的材料属性，以便进行准确的分析。
3. 设定边界条件分析中，还需要设定结构的边界条件。
边界条件包括约束条件和加载条件两部分。
约束条件用于限制结构的自由度，加载条件用于模拟结构所受到的外界载荷。
根据具体情况，在ANSYS中设定合适的边界条件，以便准确模拟实际工况。
4. 网格划分在进行有限元分析之前，需要对几何模型进行网格划分。
网格划分是有限元分析的基础，它将结构离散为多个小单元，每个小单元称为一个单元。
ANSYS提供了多种网格划分算法，用户可以根据需求选择合适的划分方法。
划分完成后，还需要检查网格质量，确保每个单元的质量良好。
5. 进行分析完成以上步骤后，即可进行有限元分析。
Ansys多载荷步的理解
关于多载荷步的理解1.荷载步中荷载的处理方式无论是线性分析或非线性分析处理方式是一样的。
①对施加在几何模型上的荷载（如fk,sfa等）：到当前荷载步所保留的荷载都有效。
如果前面荷载步某个自由度处有荷载，而本步又在此自由度处施加了荷载，则后面的替代前面的；如果不是在同一自由度处施加的荷载，则施加的所有荷载都在本步有效（删除除外！）。
②对施加在有限元模型上的荷载（如f,sf,sfe,sfbeam 等）：a nsys缺省的荷载处理是替代方式，可用fcum,sfcum命令修改，可选择三种方式：替代（repl）、累加（add）、忽略（igno）。
当采用缺省时，对于同一自由度处的荷载，后面施加的荷载替代了前面施加的荷载（或覆盖）；而对于不是同一自由度的荷载（包括集中或分布荷载），前面的和本步的都有效。
当采用累加方式时，施加的所有荷载都在本步有效。
特别注意的是，fcum只对在有限元模型上施加的荷载有效。
2.线性分析的荷载步从荷载步文件中可以看到，本步的约束条件和荷载情况，而其处理与上述是相同的。
由于线性分析叠加原理是成立的，或者讲每步计算是以结构的初始构形为基础的，因此似乎可有两种理解。
1、每个荷载步都是独立的：你可以根据你本步的约束和荷载直接求解（荷载步是可以任意求解的，例如可以直接求解第二个荷载步，而不理睬第一个荷载步:lssolve,2,2,1），其结构对应的是你的约束和荷载情况，与前后荷载步均无关！（事实上，你本步可能施加了一点荷载，而前步的荷载继续有效，形成你本步的荷载情况）2、后续荷载步是在前步的基础上计算的（形式上！）。
以荷载的施加先后出发，由于本步没有删除前面荷载步的荷载，你在本步仅仅施加了一部分荷载, 而结构效应是前后荷载共同作用的结果。
不管你怎样理解，但计算结果是一样的。
（Ansys 是怎样求解的，得不到证实。
是每次对每个荷载步进行求解，即[K] 不变，而[P] 是变化的，且[P] 对应该荷载步的所有荷载向量呢或是[P] 对应一个增量呢不用去管他，反正结果一样）也有先生问，想在第N步的位移和应力的基础上，施加第N+1步的荷载，如何对线性分析是没有必要的，一是线性分析的效应是可以叠加的，二是变形很小（变形大时不能采用线性分析）。
基于ANSYS的四杆机构分析详细
ANSYS作业一．问题描述图1所示平行四边形机构，曲柄长200mm，连杆长l根据各自学号后2位乘以10，各杆截面为40x5，其中宽度为40，厚度为5。
现在连杆上表面加1MPa的三角分布的压力（铰接结构自习设计，加载面去除2端铰接结构），求各杆的强度和变形。
要求按报告格式写，写出主要步骤、注意事项、关键程序、结果及其评价（材料按Q235A），铰接处结构是否合理。
二．有限元分析本文采用ANSYS编程语言APDL，编制参数化程序。
简介方便，便于重复分析，节省大量的工作量。
1.定义材料、单元finish/clear/prep7 ！进入前处理器et,1,solid185 ！定义8节点实体单元solid185 mp,ex,1,2.08e5 ! 弹性模量mp,prxy,1,0.277 ! 泊松比mp,dens,1,7.86e-6 ! 密度et,2,conta173 ！定义接触单元conta173et,3,targe170 ！定义目标单元targe170 keyopt,2,5,3 ！设置接触单元选项keyopt,2,7,1keyopt,2,9,0keyopt,2,12,02.四杆机构建模参数p0=1 ！载荷a=40 ！连杆截面宽度b=5 ！连杆截面厚度l1=200 ！曲柄长度l2=90 ！连杆长度3.四杆机构参数化建模block,0,b,8,l1-8,0,a ！生成长方体块block,0,b,0,8,0,10block,0,b,0,8,a-10,ablock,0,b,l1-8,l1,0,10block,0,b,l1-8,l1,a-10,avadd,all ！将以上长方体布尔相加得到曲柄block,8,l2-8,0,b,0,a ！生成长方体块block,0,8,0,b,10,30block,l2-8,l2,0,b,10,30vadd,1,2,3 ！将以上长方体布尔相加得到机架vgen,2,6,6,0,l2-5 ！复制曲柄得到第四杆vgen,2,4,4,0,,l1-5 ！复制机架得到连杆wpoffs,2.5,2.5,0 ！工作平面沿x、y正向各平移2.5mm cylind,0,2,0,40,0,360 ！在铰接处画圆柱半径2mm、长度40mm vsbv,6,3,sepo ！布尔运算、曲柄减去圆柱生成曲柄铰链孔cylind,0,2,0,40,0,360 ！生成曲柄铰链的销vsbv,4,3,sepo ！布尔运算、机架减去圆柱生成机架铰链孔cylind,0,2,0,40,0,360vgen,2,3,3,0,l2-5 ！将圆柱销复制得到另外三个铰接出圆柱vsbv,6,4,sepo ！布尔运算得到铰链孔vgen,2,3,3,0,l2-5 ！生成圆柱vsbv,1,4,sepo ！布尔运算得到铰链孔vgen,2,3,3,0,l2-5 ！生成销vgen,2,3,3,0,,l1-5vsbv,5,4,sepo ！布尔运算得到铰链孔vgen,2,3,3,0,,l1-5 ！生成圆柱vsbv,2,4,sepo ！布尔运算得到铰链孔vgen,2,3,3,0,,l1-5 ！生成销vgen,2,3,3,0,l2-5,l1-5vsbv,5,4,sepo ！布尔运算得到铰链孔 vgen,2,3,3,0,l2-5,l1-5 ！生成圆柱vsbv,6,4,sepo ！布尔运算得到铰链孔 vgen,2,3,3,0,l2-5,l1-5 ！生成销四杆机构实体模型如图1所示：图1（a ） 图1（b ） 图1（c ）图1. 四杆机构、铰链处销实体模型4. 有限元网格划分wpoffs,-2.5,-2.5,0 ！工作平面移动到总体坐标系原点处 wpoffs,8,195,0 ！移动工作平面wprota,,,90 ！工作平面绕y 轴旋转90°vsbw,all ！用工作平面切割连杆与机架一端 wpoffs,,,l2-16 ！移动工作平面vsbw,all ！用工作平面切割连杆与机架另一端 wpoffs,,,-(l2-16) ！移动工作平面 wpoffs,,-3,0 ！移动工作平面wprota,,90 ！工作平面绕x 轴旋转90° vsbw,all ！用工作平面切割体 wpoffs,,,184 ！移动工作平面vsbw,all ！用工作平面切割体 esize,1,0, ！设置网格大小 mshape,1,3D ！设置单元形状 mshkey,0 ！网格划分方式vsweep,all ！扫略生成网格四杆机构有限元模型如图2所示：图2（a ） 图2（b ）图2（c）图2. 四杆机构有限元网格模型5.添加接触对asel,s,area,,3,4,1 ！选择第一个铰接处接触面（凸面）nsla,s,1 ！选择接触面上所有节点cm,jiechu1,node ！做成名为jiechu1的节点集合allsel,all ！选择所有asel,s,area,,69,70,1 ！选择第一个铰接处目标面（凹面）asel,a,area,,135,136,1asel,a,area,,21,23,2nsla,s,1 ！选择目标面上所有节点cm,mubiao1,node ！做成名为mubiao1的节点集合allsel,allasel,s,area,,11,12,1 ！选择第二个铰接处接触面（凸面）nsla,s,1 ！选择接触面上所有节点cm,jiechu2,node ！做成名为jiechu2的节点集合allsel,allasel,s,area,,18,26,8 ！选择第二个铰接处目标面（凹面）asel,a,area,,51,52,1asel,a,area,,77,78,1nsla,s,1 ！选择目标面上所有节点cm,mubiao2,node ！做成名为mubiao2的节点集合allsel,allasel,s,area,,20,22,2 ！选择第三个铰接处接触面（凸面）nsla,s,1 ！选择接触面上所有节点cm,jiechu3,node ！做成名为jiechu3的节点集合allsel,allasel,s,area,,111,112,1 ！选择第三个铰接处目标面asel,a,area,,121,122,1asel,a,area,,75,76,1nsla,s,1 ！选择目标面上所有节点cm,mubiao3,node ！做成名为mubiao3的节点集合allsel,allasel,s,area,,7,8,1 ！选择第四个铰接处接触面nsla,s,1 ！选择接触面上所有节点cm,jiechu4,node ！做成名为jiechu4的节点集合allsel,allasel,s,area,,97,100,1 ！选择第四个铰接处目标面asel,a,area,,14,16,2nsla,s,1 ！选择目标面上所有节点cm,mubiao4,node ！做成名为mubiao4的节点集合allsel,allr,1,,,1,0.1 ！定义接触属性：刚度渗透量等r,2,,,1,0.1r,3,,,1,0.1r,4,,,1,0.1type,2 ！生成第一个铰接处的接触对mat,1real,1cmsel,s,jiechu1,nodeesurf,toptype,3mat,1real,1cmsel,s,mubiao1,nodeesurf,toptype,2 ！生成第二个铰接处的接触对mat,1real,2cmsel,s,jiechu2,nodeesurf,toptype,3mat,1real,2cmsel,s,mubiao2,nodeesurf,toptype,2 ！生成第三个铰接处的接触对mat,1real,3cmsel,s,jiechu3,nodeesurf,toptype,3mat,1real,3cmsel,s,mubiao3,nodeesurf,toptype,2 ！生成第四个铰接处的接触对mat,1real,4cmsel,s,jiechu4,nodeesurf,toptype,3mat,1real,4cmsel,s,mubiao4,nodeesurf,top接触对模型如图3所示：图3（a）接触单元图3（b ）目标单元图3（c ）接触单元放大 图3（d ）目标单元放大图3. 四个铰链处接触对6. 加载与求解nsel,s,loc,x,5,l2-5 ！选择机架上所有节点，施加全约束 nsel,r,loc,y,0,5 d,all,allnsel,s,loc,x,8,l2/2,1！按坐标选择连杆上表面从左端点至中间位置的所有节点（铰接处除外） nsel,r,loc,y,199.9,200,0.1*get,nmax,node,,num,max, ！提取当前激活的最大节点数目编号nmax *get,nmin,node,,num,min, ！提取当前激活的最小节点数目编号nmin *dim,t1,array,nmax,1,1, ！定义名为t1的数组*do,j,nmin,nmax ！循环，j 从nmin 到nmax *if,nsel(j),eq,1,then ！if 判断 t1(j)=p0*abs(nx(j)-8)*1/l2/2！连杆从左端点到中间位置的载荷位置函数（一次函数）*else t1(j)=0*endif*enddo ！结束循环sffun,pres,t1(1)sf,all,pres,0 ！添加连杆上表面从左端点至中间位置的载荷local,12,0,l2,200,0 ！定义局部坐标系编号为12，远点位于连杆右端点上表面处csys,12allsel,allnsel,s,loc,x,(-1)*l2/2,-8,1nsel,r,loc,y,-0.1,0,0.1！按坐标选择连杆上表面从右端点至中间位置的所有节点（铰接处除外）*get,nmax,node,,num,max,*get,nmin,node,,num,min,*dim,t2,array,nmax,1,1,*do,i,nmin,nmax*if,nsel(i),eq,1,thent2(i)=p0*(abs(nx(i)+8)/l2/2)！连杆从右端点到中间位置的载荷位置函数（一次函数）*elset2(i)=0*endif*enddosffun,pres,t2(1)sf,all,pres,0allsel,allnummrg,node ！节点融合/solu ！进入求解器antype,static ！静态分析autots,on ! 使用自动时间步长neqit,200 ! 最大迭代次数200pred ! 跨越荷载步时不作预测nropt,full,,off ! 完全牛顿拉夫逊法，不使用自适应下降因子LNSRCH,onNLGEOM,on ! 考虑集合非线性EQSLV,PCG ！采用预条件共轭梯度迭代方程求解器nsubst,20,100,20 ！载荷步的子步数为20allsel,alloutpr,basic,all ！输出选项solve ！求解四杆机构加载以及约束如图4、5所示：图4. 机架全约束图5. 连杆上表面渐变的三角形分布载荷三．查看结果1.查看应力，应力图如图6、7所示。
ANSYS结构分析报告教程篇
ANSYS结构分析报告教程篇ANSYS结构分析基础篇⼀、总体介绍进⾏有限元分析的基本流程：1.分析前的思考1)采⽤哪种分析(静态，模态，动态...）2)模型是零件还是装配件(零件可以form a part形成装配件，有时为了划分六⾯体⽹格采⽤零件，但零件间需定义bond接触)3)单元类型选择(线单元，⾯单元还是实体单元)4)是否可以简化模型(如镜像对称，轴对称)2.预处理1)建⽴模型2)定义材料3)划分⽹格4)施加载荷及边界条件3.求解4.后处理1)查看结果(位移，应⼒，应变，⽀反⼒)2)根据标准规范评估结构的可靠性3)优化结构设计⾼阶篇：⼀、结构的离散化将结构或弹性体⼈为地划分成由有限个单元，并通过有限个节点相互连接的离散系统。
这⼀步要解决以下⼏个⽅⾯的问题:1、选择⼀个适当的参考系，既要考虑到⼯程设计习惯，⼜要照顾到建⽴模型的⽅便。
2、根据结构的特点，选择不同类型的单元。
对复合结构可能同时⽤到多种类型的单元，此时还需要考虑不同类型单元的连接处理等问题。
3、根据计算分析的精度、周期及费⽤等⽅⾯的要求，合理确定单元的尺⼨和阶次。
4、根据⼯程需要，确定分析类型和计算⼯况。
要考虑参数区间及确定最危险⼯况等问题。
5、根据结构的实际⽀撑情况及受载状态，确定各⼯况的边界约束和有效计算载荷。
⼆、选择位移插值函数1、位移插值函数的要求在有限元法中通常选择多项式函数作为单元位移插值函数，并利⽤节点处的位移连续性条件，将位移插值函数整理成以下形函数矩阵与单元节点位移向量的乘积形式。
位移插值函数需要满⾜相容（协调）条件，采⽤多项式形式的位移插值函数，这⼀条件始终可以满⾜。
但近年来有⼈提出了⼀些新的位移插值函数，如：三⾓函数、样条函数及双曲函数等，此时需要检查是否满⾜相容条件。
2、位移插值函数的收敛性（完备性）要求：1）位移插值函数必须包含常应变状态。
2）位移插值函数必须包含刚体位移。
3、复杂单元形函数的构造对于⾼阶复杂单元，利⽤节点处的位移连续性条件求解形函数，实际上是不可⾏的。
ansys workbench有限元总结
该零件在给定载荷谱的作用下，可以承受6. 238×l03次循环。
13.疲劳，（静载荷）静应力应力循环比r=1，（恒定振幅载荷）脉动循环变应力r=0，（恒定振幅载荷）对称循环变应力r=-1，（非恒定振幅载荷）非对称循环变应力-1<r<1.疲劳强度因子0.8，设计寿命10e6，疲劳敏感曲线最小基本载荷变化幅度为50％，最大基本载荷变化幅度为200％，寿命云图，安全系数云图，雨流分析法（雨流阵列图和损伤阵列图）是用于把不规律应力历程转化为用于疲劳计算的循环的一种技术。疲劳是由于重复加载引起的，恒定振幅载荷（Constant amplitude load）是指最大和最小的应力水平恒定，比如对称循环载荷，否则称为变化振幅或者非恒定振幅载荷（Non-constant amplitude load）需要历程数据，比如随机载荷疲劳分析，应力范围 定义为 ，平均应力 定义为 ，应力幅或交变应力 是 ，应力比R是 ，当施加的是大小相等且方向相反的载荷时，发生的是对称循环载荷。这就是σm=0，R=-1的情况。当施加载荷后又撤除该载荷，将发生脉动循环载荷。这就是σm=σmax/2，R=0的情况。
No Separation（不分离）: 这种接触方式和绑定类似。它只适用于面。不允许接触区域的面分离，但是沿着接触面可以有小的无摩擦滑动。
Frictionless（无摩擦）: 这种接触类型代表单边接触，即，如果出现分离则法向压力为零。只适用于面接触。因此，根据不同的载荷，模型间可以出现间隙。它是非线性求解，因为在载荷施加过程中接触面积可能会发生改变。假设摩擦系数为零，因此允许自由滑动。使用这种接触方式时，需注意模型约束的定义，防止出现欠约束。程序会给装配体加上弱弹簧，帮助固定模型，以得到合理的解。无摩擦约束给施加面上提供了垂直方向的限制。
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基于ANSYS有限元多载荷步结构的分析
摘要多载荷步结构分析是ANSYS有限元分析的关键部分，本文以二维悬臂梁杆为例，分析了其在不同时刻的载荷下的应力分布，总结了多载荷步问题的求解方法。
关键字ANSYS ；有限元分析；多载荷步
0引言
ANSYS是当前使用最广泛，功能最强大的有限元软件，对工程结构在各种外荷载作用下可进行全面分析，并能对结构的变形、位移及应力分布结果通过图像和图表表示，为系统的优化提供可靠依据。
而在整个有限元分析中，如何正确施加载荷以及选择合适的求解方式至关重要，直接影响到分析结果的正确性。
1ANSYS载荷分析
ANSYS中将载荷分为六大类：自由度约束、集中力载荷、面载荷、体载荷、惯性载荷以及耦合场载荷。
为获得模型分析的正确计算结果就要对施加的载荷做相关的配置，在单载荷步系统中，载荷通过一个载荷步施加即可满足求解。
而对于实际大多数的有限元模型分析中，载荷的加载为多载荷步，需要多次施加不同的载荷步才能满足要求。
2多载荷步求解
对于多载荷步的问题，有两种可行的方法：
1）顺序求解法。
先加载第一个载荷步，然后求解。
接着加载第二个载荷步，再求解。
以此类推；
2）多载荷步文件法。
为每一个载荷步设置一个载荷文件，然后让ANSYS 自动依次读取每个载荷步文件并求解。
显然第二种方法自动化程度较高，本文采取第二种方法以一端固定的悬臂梁杆为例进行分析。
从零时刻起，给悬臂梁杆右部自由端施加随时间变化的应力，在ANSYS中施加多载荷步，确定不同时刻的应力分布。
力的载荷历程如图1.
本例为实体静态分析，多载荷步之间的联系是时间，因此在每个载荷步结束点赋予时间值。
根据图1，在0s～5s时间内，集中力从0开始线性增加到5000N，接着该力不变持续的时间段为5s～10s，在最后的10-15S的时间段跳跃到50000N。
根据时间的不同，将载荷分为3步。
0s～5s为第一步加载过程，5s～10s为第二步加载过程，10s～15s为第三步加载过程。
这其中的每一步为一个载
荷步。
①在ANSYS建立有限元模型，划分有限元网格，如图2，并施加左端固定的边界条件。
本例中的载荷为自由度约束和集中力载荷。
自由度载荷施加于悬臂梁杆左端，集中力载荷施加在右端。
②施加第一个集中力载荷，在Ansys中单击Solution（求解）→Define（定义载荷）→Apply（加载）→Structural（结构）→Fo rce/Moment（力/力矩）→On Keypoints（在关键点上），在弹出的对象拾取对话框中拾取悬臂梁右上端的节点，在Apply F/M on kpts对话框中设置力的方向为Y方向，大小为-5e3。
时间增量为5S。
③定义第一个载荷步结束时刻为5S。
Solution（求解）→Load Step Opts（载荷步设置）→Time/Frequenc（时间/频率）→Time and Substep Options（时间-时间步长），设置终止时间为5S。
由于0-5S的力是线性加载的，所以第一个载荷步的加载为斜坡式加载。
④创建第一个载荷步文件。
Solution（求解）→Load Step Opts（载荷步设置）→Write LS File（写载荷步文件），定义第一个载荷步文件编号为1。
⑤施加第二个载荷步的集中力载荷5000N，定义载荷步结束时间为10S。
由于在5-10S时间段内，力的加载恒定不变，载荷步的加载方式为阶跃式加载，时间增量为5S。
创建第二个载荷步文件，编号为2。
⑥施加第三个载荷步的集中力载荷50000N，定义载荷步结束时间为15S。
由于在10-15S时间段内，力跳跃到50000N，所以载荷步的加载方式为阶跃式加载，时间增量为5S。
创建第三个载荷步文件，编号为3。
⑦在创建了载荷文件后指定输出控制。
单击Solution（求解）→Load Step Opts （载荷步设置）→Output Ctrls（输出控制）→Solu Printout（求解答应），设置输出所有计算结果及指定每个子步结束后输出的求解结果。
⑧ANSYS读取载荷步文件并进行求解。
单击Solution（求解）→Solve（求解）→From LS File（根据载荷步文件求解），设置起始和结束载荷步文件1和3，设置载荷步文件编号增量为1。
⑨求解结束后，进入后处理器，查看求解结果。
单击General Postproc（通用后处理）→Read Results（读入结果文件）→By Time/Freq（根据时间/频率），在弹出Read Results by Frequency（通过时间/频率来选择结果文件）对话框中输入读取求解结果的时间点为5，输出结果如图3，将输入读取求解结果的时间点为15，输出结果如图4。
可以看到，悬臂梁杆在5秒时刻在Y轴方向上的应变分布如图3，可看出此时的最大应变值为1.20009，10秒时的外力不变，因此应变分布和图3一致。
15
秒时的应变分布如图4，最大应变值为12.0009，可见是5秒时的10倍。
、
3结论
多载荷步加载问题ANSYS有限元分析的核心内容，一般为顺序求解法和载荷步文件法。
第一种方法优点是直接，只需通过菜单方式实现所有设置，在每个载荷步定义好之后执行SOLVE命令即可。
但它的缺点是在交互使用时必须等到每一步求解结束后才能定义下一载荷步；而载荷步文件法在用户远离PC机或者其他终端设备时，依然可以很方便的进行批处理求解。
参考文献
[1]杨桂通.弹塑性力学引论.北京：清华大学出版社，2004.
[2]邓凡平.ANSYS12有限元分析自学手册.北京：人民邮电出版社，2010.
图3
图4。