《ANSYS 18.2有限元分析与应用实例 》案例目录
《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。
Ansys机械工程应用精华60例第8例 平面问题的求解实例—厚壁圆筒问题
8.3.4
创建实体模型
拾 取 菜 单 Main Menu → Preprocessor → Modeling → Create → Areas → Circle → By Dimensions。弹出如图 8-8 所示的对话框，在“RAD1” 、 “RAD2” 、 “THETA2”文本框中分 别输入 0.1、0.05 和 90，单击“OK”按钮。 77
第8例
平面问题的求解实例——厚壁圆筒问题
“Item, Comp”两个列表中分别选“Stress” 、 “Y-direction SY” ，单击“OK”按钮。 注意：该路径上各节点 X、Y 方向上的应力即径向应力r 和切向应力t。
图 8-15
映射数据对话框
8.3.12
作路径图
拾取菜单 Main Menu→General Postproc→Path Operations→Plot Path Item→On Graph。弹 出如图 8-16 所示的对话框，在列表中选“SR” 、 “ST” ，单击“OK”按钮。
8.3.6
施加约束
拾取菜单 Main Menu→Solution→Define Loads→Apply→Structural→Displacement→On Lines。弹出拾取窗口，拾取面的水平直线边，单击“OK”按钮，弹出如图 8-11 所示的对话 框，在列表中选择“ UY ” ，单击“ Apply”按钮，再次弹出拾取窗口，拾取面的垂直直线 边，单击“OK”按钮，在图 8-11 所示对话框的列表中选择“UX” ，单击“OK”按钮。
76
第8例
平面问题的求解实例——厚壁圆筒问题
图 8-3 单元类型对话框
图 8-4
单元类型库对话框
图 8-5
ansys有限元分析案例
ansys有限元分析案例ANSYS有限元分析案例。
在工程设计和分析领域，有限元分析是一种常用的数值模拟方法，它可以有效地预测结构在受力作用下的变形和应力分布。
而ANSYS作为目前应用最为广泛的有限元分析软件之一，具有强大的建模和仿真功能，被广泛用于航空航天、汽车、船舶、建筑等领域。
本文将通过一个实际案例，介绍如何使用ANSYS进行有限元分析。
案例背景：某工程结构在实际使用过程中出现了裂纹现象，为了找出裂纹的成因并进行有效的修复措施，我们决定利用ANSYS进行有限元分析。
首先，我们需要建立结构的有限元模型，然后施加相应的载荷和边界条件，最终得出结构的应力分布和变形情况，从而找出裂纹的位置和原因。
建立有限元模型：首先，我们需要将结构进行几何建模，并进行网格划分，将结构划分为有限元单元。
在建立模型的过程中，需要考虑到结构的几何形状、材料属性以及实际工况下的载荷和边界条件。
在ANSYS中，可以通过几何建模模块进行结构建模，然后选择合适的单元类型和网格划分方法，对结构进行离散化处理。
施加载荷和边界条件：在建立完有限元模型之后，我们需要定义结构的加载情况，包括静载荷、动载荷、温度载荷等。
同时，还需要定义结构的边界条件，如约束条件、支撑条件等。
这些载荷和边界条件的设置需要符合实际工况，并且需要考虑到结构的非线性、材料的非均质性等因素。
进行仿真分析：一切准备就绪后，我们可以进行仿真分析，通过ANSYS求解器对结构进行有限元分析。
在仿真分析过程中，ANSYS会根据定义的载荷和边界条件，对结构进行求解，并得出结构的应力分布、位移和变形情况。
通过对仿真结果的分析，可以找出结构中的弱点和故障部位，为后续的修复工作提供参考依据。
结果分析与修复措施：最后，我们需要对仿真结果进行深入分析，找出裂纹的具体位置和成因。
根据分析结果，可以制定针对性的修复措施，如增加加强筋、更换材料、改变结构设计等。
通过对仿真结果的分析，可以有效地指导后续的结构修复工作，并提高结构的安全性和可靠性。
ansys有限元分析作业经典案例
工程软件应用及设计实习报告实习时间：一．实习目的：1.熟悉工程软件在实际应用中具体的操作流程与方法，同时结合所学知识对理论内容进行实际性的操作.2.培养我们动手实践能力，将理论知识同实际相结合的能力，提高大家的综合能力，便于以后就业及实际应用.3.工程软件的应用是对课本所学知识的拓展与延伸，对我们专业课的学习有很大的提高，也是对我们进一步的拔高与锻炼. 二．实习内容（一）用ANSYS软件进行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）题目解释：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-File→Chang Jobname-3070611062，单击OK按钮.2.定义工作标题.执行Utility Menu-File→Change 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.图33.创建几何模型1. 选择ANSYS Main Menu: Preprocessor →Modeling →Create →Keypoints →In Active CS →依次输入四个点的坐标：input:1(0.3,0),2(0.5,0),3(0,0.5),4(0,0.3) →OK2. 生成管道截面.ANSYS 命令菜单栏: Work Plane>Change Active CS to>Global Spherical →ANSYS Main Menu: Preprocessor →Modeling →Create →Lines →In Active Coord →依次连接1,2,3,4点→OK 如图4图4Preprocessor →Modeling →Create →Areas →Arbitrary →By Lines →依次拾取四条边→OK →ANSYS 命令菜单栏: Work Plane>Change Active CS to>Global Cartesian 如图5图53.拉伸成3维实体模型Preprocessor →Modeling→operate→areas→along normal输入2，如图6所示图64.生成有限元网格Preprocessor →Meshing →Mesh Tool→V olumes Mesh→Tet→Free,.采用自由网格划分单元.执行Main Menu-Preprocessor-Meshing-Mesh-V olume-Free，弹出一个拾取框，拾取实体，单击OK按钮.生成的网格如图7所示.图75.施加载荷并求解1.施加约束条件.执行Main Menu-Solution-Apply-Structural-Displacement-On Areas，弹出一个拾取框，拾取前平面，单击OK按钮，弹出如图8所示的对话框，选择“U Y”选项，单击OK按钮.图8同理，执行Main Menu-Solution-Apply-Structural-Displacement-On Areas，弹出一个拾取框，拾取左平面，单击OK按钮，弹出如图8所示的对话框，选择“U X”选项，单击OK按钮.2.施加载荷.执行Main Menu-Solution-Apply-Structural-Pressure-On Areas，弹出一个拾取框，拾取内表面，单击OK按钮，弹出如图10所示对话框，如图所示输入数据1e8，单击OK按钮.如图9所示.生成结构如图10图9图103.求解.执行Main Menu-Solution-Solve-Current LS，弹出一个提示框.浏览后执行file-close，单击OK按钮开始求解运算.出现一个【Solution is done】对话框是单击close按钮完成求解运算.6.显示结果1.显示变形形状.执行Main Menu-General Posproc-Plot Results-Deformed Shape，弹出如图11所示的对话框.选择“Def+underformed”单选按钮，单击OK按钮.生成结果如图12所示.图11图122.列出节点的结果.执行Main Menu-General Posproc-List Results-Nodal Solution，弹出如图13所示的对话框.设置好后点击OK按钮.生成如图14所示的结果图13图143.浏览节点上的V on Mises应力值.执行Main Menu-General Posproc-Plot Results-Contour Plot-Nodal Solu，弹出如图15所示对话框.设置好后单击OK按钮，生成结果如图16所示.图15图167.以扩展方式显示计算结果1.设置扩展模式.执行Utility Menu-Plotctrls-Style-Symmetry Expansion，弹出如图17所示对话框.选中“1/4 Dihedral Sym”单选按钮，单击OK按钮，生成结果如图18所示.图17图182.以等值线方式显示.执行Utility Menu-Plotctrls-Device Options，弹出如图19所示对话框，生成结果如图20所示.图19图20结果分析通过图18可以看出，在分析过程中的最大变形量为418E-03m，最大的应力为994E+08Pa,最小应力为257E+09Pa.应力在内表面比较大，所以在生产中应加强内表面材料的强度.。
ANSYS 18.0有限元分析基础与实例教程课件第3章
四边形网络（默认）
三角形网络
图3-4 四边形单元形状的退化
图3-5 默认单元尺寸
2. 选择自由或映射网格划分
单元形状（MSHAPE）和网格划分类型（MSHEKEY）的设置共同影
响网格的生成，表3-2列出了ANSYS程序支持的单元形状和网格划分
类型。
表3-2 ANSYS程序支持的单元形状和网格划分类型
4．在节点处定义不同的厚度 可以利用下列方式对壳单元在节点处定义不同的厚度：
命令：RTHICK。 GUI：Main Menu > Preprocessor > Real Constants > Thickness Func 。
下面用一个实例来详细说明该过程，该实例的模型为10×10的矩形 板，用0.5×0.5的方形SHELL63单元划分网格。现在ANSYS程序里输 入如下命令流：
Main Menu > Preprocessor > Meshing > Mesh Attributes > All Volumes（Picked Volumes）
2．分配默认属性 可以通过指向属性表的不同条目来分配默认的属性，在开始划分网格 时，ANSYS程序会自动将默认属性分配给模型。直接分配给模型的单 元属性将取代上述默认属性，而且，当清除实体模型图元的节点和单 元时，其默认的单元属性也将被删除。
1
自由网格和映射网格示意图如图3-1所示。 ELEMENTS
SEP 16 2004
1
12:44:54
ELEMENTS
SEP 16 2004 12:45:40
Y ZX
Y ZX
图3-1 自由网格和映射网格示意图
3.2 设定单元属性
在生成节点和单元网格之前，必须定义合适的单元属性，包括如
高耀东编著《ANSYS 18.2有限元分析与应用实例 》用SOLID185单元分析悬臂梁的剪切闭锁
SOLVE
!求解
FINISH
/POST1 PLNSOL, U,Y
!显示变形云图
FINISH
50
4
4
92
无
2
50
50
4
4
25
缩减积分
0.2
0.217
—
3
10
50
4
4
25
全积分
25
9.782
有
4
10
50
4
20
200
全积分
25
24.658
无
5
10
50
4
4
25
缩减积分
25
26.402
—
分析结果表明，梁最大挠度的有限元全积分解小于理论解，全积分解小于缩减积分解， 梁高度较小时，采用全积分和较大的单元尺寸时会发生剪切闭锁，计算误差较大。
!定义材料模型
BLOCK,0,L,0,H,0,B
!创建六面体
LESIZE, 1,,,4 $ LESIZE, 9,,,4 $ LESIZE, 2,,,25
!指定直线划分单元段数
VMESH, 1
!对体划分单元
FINISH
/SOLU DA,5,ALL
!在面上施加全约束，模拟固定端
KSEL,S,LOC,X,L $ FK,ALL,FY,-P/4 $ ALLS !在关键点上加集中力
实例 E6-1 用 SOLID185 单元分析悬臂梁的剪切闭锁
已知如图 6-9 所示的悬臂梁的长度 L=0.5m，矩形截面，材料为钢，作用在梁上的集中 力 P=500N。下面用 ANSYS 对梁的变形进行研究，分析剪切闭锁的影响。分析使用的单元 类型为 SOLID185，采用的参数和分析结果见表 6-3。其中，梁最大挠度的理论解采用以下 公式
第八章 ANSYS工程应用实例 有限元法基本原理及应用课件
1. ..... 2. .....
3. .....
输入UG模型: Utility Menu: File > Import > UG...
Procedure
1.选择将要输入的 UG文件
2. 选择输入指定的一 部分层，然后再输 入层号，或号的范 围。（缺省为全部 层）
4. 选择几何体类型: – 对体选择Solids – 对面选择Surfaces – 对线选择Wireframes
平面问题也是工程中常见的一大类问题，平面问 题的模型上可以大大简化而又不失精度。平面问题分 为平面应力问题和平面应变问题。所谓平面应力问题 ，就是只有平面应力（σx，σy，ζxy）存在，且仅为x ，y的函数的弹性力学问题。
一般平面类问题工程实例
高速旋转的光盘的应力分析实例
问题描述 标准光盘，置于52倍速的光驱中处于最大读取速度（约为10000 转/分），计算其应力分布。 标 准 光 盘 参 数 ： 外 径 ： 120mm ； 内 孔 径 ： 15mm ； 厚 度 ： 1.2mm；弹性模量1.6×104MPa；密度：2.2×103Kg/m3。 注：本实例中的单位为应力单位MPa，力单位为N，长度为mm。
– 对体选择Solids – 对面选择Surfaces – 对线选择Wireframes
实例
虎钳底座强度分析
问题描述 某机用虎钳底座的结构如图8.66所示，整个结构由HT200材料制成。 工作状态下，整个虎钳由相连接的机器部件支承，并通过2个Φ13的孔 螺栓固定。虎口平面即26х110的面承受垂直于该面的夹紧力，载荷类 型为集中载荷，大小为10KN。现需要对虎钳底座进行强度分析。已知 虎钳底座底部竖向受到约束，底面2个Φ13孔边各点不产生水平位移， 灰铸铁材料的弹性模量为110GPa，泊松比为0.26。
ANSYS 18.0有限元分析基础与实例教程课件第14章
14.1.2 非线性分析的基本信息
ANSYS程序的方程求解器计算一系列的联立线性方程来预测工程 系统的响应。然而，非线性结构的行为不能直接用这样一系列的线性 方程表示。需要一系列的带校正的线性近似来求解非线性问题。
2．应力刚化 结构的面外刚度有时候会受到面内应力的明显影响，这种面内应力与 面外刚度的耦合，即所谓的应力刚化，在面内应力很大的薄结构（例 如缆索、隔膜）中非常明显。
因为应力刚化理论通常假定单元的转动和变形都非常小，所以它是应 用小转动或者线性理论。但在有些结构里面，应力刚化只有在大转动 （大挠度）下才会体现，如图14-7所示结构。 3．旋转软化 旋转软化会调整（软化）旋转结构的刚度矩阵来考虑动态质量的影响， 这种调整近似于在小挠度分析中考虑大挠度圆周运动引起的几何尺寸 的变化，它通常与由旋转模型的离心力所产生的预应力[PSTRES] （GUI：Main Menu > Solution > Unabridged Menu > Analysis Type > Analysis Options）一起使用。
在日常生活中，会经常遇到结构非线性。例如，无论何时用钉书 针钉书，金属钉书钉将永久地弯曲成一个不同的形状，如图14-1a)所 示；如果你在一个木架上放置重物，随着时间的迁移它将越来越下垂， 如图14-1b)所示；当在汽车或卡车上装货时，它的轮胎和下面路面间 接触将随货物重量而变化，如图14-1c)所示。如果将上面例子的载 荷—变形曲线画出来，将会发现它们都显示了非线性结构的基本特征： 变化的结构刚性。
Ansys机械工程应用精华50例第1例 关键点和线的创建实例—正弦曲线
ANSYS 机械工程应用精华30例（第2版）16第1例 关键点和线的创建实例——正弦曲线 本例提示通过正弦曲线的创建，本例介绍了关键点和线（直线、圆弧及样条曲线）的各种创建方法，以及这些方法的使用场合。
1.1 原理将圆的等分点向相应直线进行投影，则投影点的连线即为一条近似正弦曲线，如图1-1所示。
图1-1 正弦曲线创建原理1.2 创建步骤1.2.1 创建圆弧拾取菜单Main Menu →Preprocessor →Modeling →Create →Lines →Arcs →By Cent &第1例 关键点和线的创建实例——正弦曲线17Radius 。
弹出拾取窗口（图1-2）。
在拾取窗口的文本框中输入“0, 0”后回车，再输入“1”，然后单击“OK ”按钮；随后弹出如图1-3所示的对话框，在“Arc ”文本框中的输入“90”，单击“OK ”按钮。
图1-2 创建圆弧 图1-3 创建圆弧的对话框于是，创建了一条中心在（0, 0, 0）、半径为1、角度为90°的圆弧线。
1.2.2 激活全球圆柱坐标系拾取菜单Utility Menu →WorkPlane →Change Active CS to →Global cylindrical 。
活跃坐标系改变为全球圆柱坐标系后，会在状态行上显示“CSYS=1”。
1.2.3 创建关键点（1）拾取菜单Main Menu →Preprocessor →Modeling →Create →Keypoints →Fill between KPs 。
弹出拾取窗口，拾取圆弧的两个端点，然后单击“OK ”按钮；随后弹出如图1-4所示的对话框，在“NFILL ”文本框中输入“4”、在“NSTRT ”文本框中输入“3”、在“NINC ”文本框中输入“1”，单击“OK ”按钮。
于是，在已存在的两个关键点1和2间填充了一系列关键点。
填充关键点的数目由NFILL 决定即4个，关键点编号为NSTRT 、NSTRT+NINC 、NSTRT+2 NINC 、NSTRT+3 NINC 即3、4、5、6，在圆柱坐标系下且所选关键点1和2的极径相等，填充关键点为所选关键点1和2间圆弧的等分点。
《有限元教程》20例ANSYS经典实例
《有限元教程》20例ANSYS经典实例有限元方法在工程领域中有着广泛的应用，能够对各种结构进行高效精确的分析和设计。
其中，ANSYS作为一种强大的有限元分析软件，被广泛应用于各个工程领域。
下面将介绍《有限元教程》中的20个ANSYS经典实例。
1.悬臂梁的静力分析：通过加载和边界条件，研究悬臂梁的变形和应力分布。
2.弯曲梁的非线性分析：通过加载和边界条件，研究受弯曲梁的非线性变形和破坏。
3.柱体的压缩分析：研究柱体在压缩载荷作用下的变形和应力分布。
4.钢筋混凝土梁的受弯分析：通过添加混凝土和钢筋材料属性，研究梁的受弯变形和应力分布。
5.圆盘的热传导分析：根据热传导方程，研究圆盘内部的温度分布。
6.输电线杆的静力分析：研究输电线杆在风载荷和重力作用下的变形和应力分布。
7.轮胎的动力学分析：通过加载和边界条件，研究轮胎在不同路面条件下的变形和应力分布。
8.支架的模态分析：通过模态分析，研究支架的固有频率和振型。
9.汽车车身的碰撞分析：通过加载和边界条件，研究汽车车身在碰撞中的变形和应力分布。
10.飞机翼的气动分析：根据飞机翼的气动特性，研究翼面上的气压分布和升力。
11.汽车车身的优化设计：通过参数化建模和优化算法，寻找最佳的车身结构设计。
12.轮毂的疲劳分析：根据材料疲劳寿命曲线，研究轮毂在不同载荷下的寿命。
13.薄膜材料的热应力分析：根据热应力理论，研究薄膜材料在不同温度下的应变和应力。
14.壳体结构的模态分析：通过模态分析，研究壳体结构的固有频率和振型。
15.地基基础的承载力分析：通过加载和边界条件，研究地基基础的变形和应力分布。
16.水坝的稳定性分析：根据水力和结构力学，研究水坝的稳定性和安全性。
17.风机叶片的动态分析：通过加载和边界条件，研究风机叶片在不同风速下的变形和应力分布。
18.圆筒容器的蠕变分析：根据蠕变理论，研究圆筒容器在持续加载下的变形和应力。
19.桥梁结构的振动分析：通过模态分析，研究桥梁结构的固有频率和振型。
ANSYS有限元教程经典20例
ANSYS有限元教程经典20例ANSYS有限元分析软件是一种常用的工程仿真软件，被广泛应用于各个领域，包括机械工程、航空航天、建筑工程、汽车工程等。
在学习和使用ANSYS软件时，经典的有限元教程是必不可少的参考资料。
下面将介绍ANSYS有限元教程的经典20例。
1.梁的静力分析：通过建立一个简单的梁模型，了解如何在ANSYS软件中进行静力分析，包括加载、边界条件和求解结果。
2.杆件的稳定性分析：通过建立一个杆件模型，学习如何进行稳定性分析，包括杆件的屈曲载荷计算和临界挤压载荷的求解。
3.圆盘的热传导分析：掌握如何对圆盘进行热传导分析，了解温度场分布和热流量传递的计算方法。
4.圆环的热膨胀分析：学习如何对圆环进行热膨胀分析，包括热应变场的计算和应力分布的求解。
5.空气透镜的光学分析：了解如何对空气透镜进行光学分析，包括折射率的计算和光线传播路径的模拟。
6.齿轮的接触应力分析：学习如何对齿轮进行接触应力分析，包括齿轮接触区域的模拟和接触应力的计算。
7.悬臂梁的模态分析：了解如何对悬臂梁进行模态分析，包括固有频率的计算和振型的确定。
8.悬臂梁的谐响应分析：学习如何对悬臂梁进行谐响应分析，包括外加振动载荷的模拟和悬臂梁的振动响应的计算。
9.悬臂梁的动力响应分析：掌握如何对悬臂梁进行动力响应分析，包括外加冲击载荷的模拟和悬臂梁的冲击响应的计算。
10.矩形板的模态分析：了解如何对矩形板进行模态分析，包括固有频率的计算和振型的确定。
11.矩形板的振动响应分析：学习如何对矩形板进行振动响应分析，包括外加振动载荷的模拟和矩形板的振动响应的计算。
12.矩形板的冲击响应分析：掌握如何对矩形板进行冲击响应分析，包括外加冲击载荷的模拟和矩形板的冲击响应的计算。
13.圆管的热传导分析：了解如何对圆管进行热传导分析，包括温度分布和热流量传递的计算。
14.圆管的热对流分析：学习如何对圆管进行热对流分析，包括对流换热系数的计算和热流量传递的模拟。
ansys有限元分析案例
ansys有限元分析案例ANSYS有限元分析案例。
ANSYS是一款广泛应用于工程领域的有限元分析软件，它可以对结构、流体、热传导、电磁场等多个领域进行仿真分析。
在工程设计和研发过程中，有限元分析可以帮助工程师们更好地理解和预测产品的性能，从而指导优化设计方案和减少试验次数，降低产品开发成本。
本文将通过一个实际案例，介绍ANSYS有限元分析的基本流程和方法。
案例描述：假设我们需要设计一个汽车座椅支架，在使用过程中需要承受乘客的重量和车辆行驶时的振动载荷。
为了确保座椅支架的安全性能，我们需要进行有限元分析，验证其在不同载荷下的受力情况和变形情况。
1. 几何建模，首先，我们需要在ANSYS中建立汽车座椅支架的三维几何模型。
可以通过ANSYS的几何建模工具，绘制支架的外形和内部结构，包括连接件和加强筋等。
在建模过程中，需要考虑到实际生产工艺和材料特性，确保模型的真实性和可靠性。
2. 材料属性，在进行有限元分析之前，需要为支架材料定义材料属性，包括杨氏模量、泊松比、密度等。
这些参数将直接影响支架在受力时的应力分布和变形情况。
根据实际材料的力学性能数据，可以在ANSYS中设置相应的材料模型。
3. 网格划分，有限元分析的核心是将实际结构划分为有限个小单元，然后在每个单元内进行力学方程的求解。
在ANSYS中，可以通过网格划分工具对支架模型进行网格划分，确保每个单元的尺寸和形状合理，并且能够准确地反映支架的几何特征。
4. 载荷和约束，在进行有限元分析之前，需要定义支架的载荷和约束条件。
对于汽车座椅支架来说，载荷包括乘客的重量和车辆行驶时的振动载荷，约束条件包括支架的固定支撑点和连接点。
在ANSYS中，可以通过载荷和约束工具对支架模型进行加载和约束设置。
5. 求解分析，一旦模型的几何、材料、网格、载荷和约束都设置完毕，就可以进行有限元分析的求解计算。
在ANSYS中，可以选择合适的求解器进行计算，根据模型的复杂程度和计算资源的限制，选择合适的求解策略和参数，进行力学方程的求解和数值计算。
ANSYS 18.0有限元分析基础与实例教程课件第2章
M
By Circumscr Rad or > By Inscribed Rad or > By Side Length
Main Menu > Preprocessor > Modeling > Create > Volumes > Prism >
RPR4 Hexagonal or > Octagonal or > Pentagonal or > Septagonal or > Square
相交：是把相重叠的图元形成一个新的图 元。
图2-4 粘接操作
2.1.4 拖拉和旋转
布尔运算尽管很方便，但一般需耗 费较多的计算时间，所以在构造模型时 ，可以采用拖拉或者旋转的方法建模， 如图2-5所示。它往往可以节省很多计算 时间，提高效率。
2.1.5 移动和复制
一个复杂的面或体在模型中重复出 现时仅需构造一次。之后可以移动、旋 转或者复制到所需的地方，如图2-6所示 。会发现在方便之处生成几何体素再将 其移动到所需之处，往往比直接改变工 作平面生成所需体素更方便。图中黑色 区域表示原始图元，其余都是复制生成 。
CYL5
Main Menu > Preprocessor > Modeling > Create > Circle > By End Points
RPOLY
Main Menu > Preprocessor > Modeling > Create > Polygon > By Circumscr Rad or > By Inscribed Rad or > By Side Length
Main Menu > Preprocessor > Modeling > Create > Polygon >
ANSYS 18.0有限元分析基础与实例教程课件第12章
图12-12 Global Element Sizes对话框
图12-11 Plot Numbering Controls对话框
（3）施加位移约束。
从主菜单中选择 Main Menu > Solution > Define Losads > Apply > Structual > Displacement > On Nodes，弹出节点选取对话框，拾取 梁右端的节点，单击“OK”按钮。弹出“Apply U，ROT Nodes”对话框， “DOFs to be constrained”项中，选择“UX、UY”，单击“OK”关闭窗口。 加约束之后的模型如图12-15所示。
S—谱值 f—频率
12.1.2 动力设计分析方法（DDAM）
该方法是一种用于分析船装备抗振性的技术，它本质上来说也是
一种响应谱分析，该方法中用到的谱曲线是根据一系列经验公式和美 国海军研究实验报告（NRL-1396）所提供的抗振设计表格得到的。
12.1.3 功率谱密度（PSD）
功率谱密度（PSD）是针对随机变量在均方意义上的统计方法， 用于随机振动分析，此时，响应的瞬态数值只能用概率函数来表示， 其数值的概率对应一个精确值。
从主菜单中选择 Main Menu > Solution > Define Losads > Apply > Structual > Displacement > On Nodes，弹出节点选取对话框，拾取 梁左端的节点，单击“OK”按钮。弹出“Apply U，ROT Nodes”对话框， “DOFs to be constrained”项中，选择“UY”，单击“OK”关闭窗口，如图 12-14所示。加约束之后的模型如图12-15所示。
ANSYS有限元分析实例
有限元分析一个厚度为20mm的带孔矩形板受平面内张力，如下图所示。
左边固定，右边受载荷p=20N/mm作用，求其变形情况200100P20一个典型的ANSYS分析过程可分为以下6个步骤：①定义参数②创建几何模型③划分网格④加载数据⑤求解⑥结果分析1定义参数1.1指定工程名和分析标题(1)启动ANSYS软件，选择Jobname命令，弹出如图所示的[Change Jobname]对话框。
(2)在[Enter new jobname]文本框中输入“plane”，同时把[New log and error files]中的复选框选为Yes，单击确定(3)选择Title菜单命令，弹出如图所示的[Change Title]对话框。
(4)在[Enter new title]文本框中输入“2D Plane Stress Bracket”，单击确定。
1.2定义单位在ANSYS软件操作主界面的输入窗口中输入“/UNIT,SI”1.3定义单元类型(1)选择Main Menu→Preprocessor→Element Type→Add/Edit/Delete命令，弹出如图所示[Element Types]对话框。
(2)单击[Element Types]对话框中的[Add]按钮，在弹出的如下所示[Library of Element Types]对话框。
(3)选择左边文本框中的[Solid]选项，右边文本框中的[8node 82]选项，单击确定，。
(4)返回[Element Types]对话框，如下所示(5)单击[Options]按钮，弹出如下所示[PLANE82 element type options]对话框。
(6)在[Element behavior]下拉列表中选择[Plane strs w/thk]选项，单击确定。
(7)再次回到[Element Types]对话框，单击[close]按钮结束，单元定义完毕。
1.4定义单元常数(1)在ANSYS程序主界面中选择Main Menu→Preprocessor→Real Constants→Add/Edit/Delete命令，弹出如下所示[Real Constants]对话框。
ANSYS 18.0有限元分析基础与实例教程课件第13章
命令：NEQIT。
GUI：Main Menu > Solution > Unabridged Menu > Load Step Opts > Nonlinear > Equilibrium Iter。
因为大的时间增量会使迭代趋向于变得不稳定，使用线性搜索选 项来使计算稳定化。如图13-2所示。
●程序忽略不是“pilot”节点的所有其他节点上的边界条件。 ●只有“pilot”节点能与其他单元相连 ●当定义了“pilot”节点后，不能使用约束方程（CF）或节点来耦合 （CP）来控制目标面的自由度，如果在刚性面上给定任意载荷或者约 束，必须定义“pilot”节点，是在“pilot”节点上加载，如果没有使 用“pilot”节点，只能有刚体运动。 在每个载荷步的开始，程序检查每个目标面的边界条件，如果下面的 条件都满足，那么程序将目标面作为固定处理： ●在目标面节点上没有明确定义边界条件或给定力 ●目标面节点没有和其他单元相连 ●目标面节点没有使用约束方程或节点耦合 在每个载荷步的末尾，程序将会放松被内部设置的约束条件。
●刚度矩阵的选择 （KEYOPT（6））
●时间步长控制
（KEYOPT（7））
●初始渗透影响
（KEYOPT（9））
●接触刚度修正
（KEYOPT（10））
ANSYS Workbench有限元分析实例详解(动力学)
5.6瞬态分 析之复合材 料
04
5.7转子动 力学之瞬态 分析
06
5.9总结
05
5.Байду номын сангаас声场之 瞬态分析
5.3.1准静态法之移动载荷瞬态分析 5.3.2瞬态法之移动载荷分析
5.4.1全刚性体（柔性体）零件全Joint连接的多体动力学 5.4.2刚柔性体零件全Joint连接的多体动力学 5.4.3刚柔性体零件Joint和Contact连接的多体动力学
5.5.1跌落冲击分析 5.5.2三辊弯曲成型分析 5.5.3接触磨损分析
作者介绍
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精彩摘录
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1.1动力学基本解 析
1.3低版本程序打 开高版本文件的过
程
2.1模态分析之计算 原理
2.2普通模态及自由 模态分析
2.3线性摄动模态分 析
2.4模态分析之拓扑 优化
1
2.5含阻尼的 模态分析
2
2.6模态之子 结构分析
3
2.7转子动力 学之模态分析
4
2.8声场模态 分析
5
2.9总结
2.2.1模态分析之固有频率研究 2.2.2模态分析之振型研究 2.2.3模态分析之线性叠加
2.3.1线性摄动模态分析之应力刚化和旋转软化 2.3.2非线性模态分析
2.4.1模态分析之拓扑优化基本实例 2.4.2齿轮减重拓扑优化设计基本实例
2.5.1复模态分析基本实例 2.5.2非对称复模态分析基本实例
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BEAM188
SOLID185 SOLID185 SOLID185 SOLID186 SURF154 SOLID186 TARGE170 CONTA174 PRETS179 BEAM188 SOLID186
SOLID186
页次
E16-1 E16-2* E16-3 E16-4 E16-5 E16-6 E16-7 E16-8* E16-9*
材料蠕变分析实例——受拉平板
PLANE182
接触分析实例——平行圆柱体承受法向载荷时的接触应力 分析
PLANE183 SOLID186 TARGE170
CONTA174
接触分析实例——组合厚壁圆筒
PLANE183 TARGE169
CONTA172
SHELL181
SOLID185 非线性分析实例——将钢板卷制成圆筒（柔体-柔体接触） MPC184
用云图显示线单元数据 面操作 通过存储祯创建动画 坐标系以及选择操作应 用实例
描
述
用 ANSYS 软件提取单元及结构刚度矩阵
用 SOLID185 单元分析悬臂梁的剪切闭锁
厚壁圆筒的体积闭锁分析
观察沙漏
平面桁架的受力分析
关键点和线的创建实例——正弦曲线
一些特殊线的创建。包括：过一个已知关键点作一个已知 圆弧的切线、作两条圆弧的公切线、作一组折线、按函数 关系作曲线——正弦曲线、圆锥阿基米德螺旋线、圆锥对 数螺旋线和创建椭圆线
SOLID186
60
斜齿圆柱齿轮的固有频率分析
SOLID185
有预应力模态分析实例—弦的横向振动
LINK180
循环对称结构模态分析实例——转子的固有频率分析
SHELL181
完全法分析实例——单自由度系统的受迫振动 模态叠加法分析实例——悬臂梁的受迫振动
MASS21 COMBIN14 SOLID186
E16-10 E16-11
E17-1* E17-2 E17-3 E17-4
E17-5* E17-6 E17-7*
静力学分析实例
模态分析实例 谐响应分析 瞬态动力学分析
E17-8 E17-9 E17-10 E17-11 E17-12* E18-1 E18-2 E18-3 E18-4 E18-5
E18-6
BEAM188
70
谱分析实例——地震谱作用下的结构响应分析 结构非线性分析——盘形弹簧载荷和变形关系分析
SHELL181 BEAM188 PLANE183
特征值屈曲分析实例——压杆稳定性问题
BEAM189
非线性屈曲分析实例——悬臂梁
BEAM189
材料非线性分析实例——自增强厚壁圆筒承载能力研究 PLANE183
应用实例目录
序号 E2-1 E6-1 E6-2 E6-3 E10-1* E11-1*
E11-2
E11-3 E11-4 E11-5* E11-6* E11-7 E11-8 E12-1*
E12-2
E12-3 E12-4
E12-5 E12-6 E12-7 E12-8 E12-9 E12-10 E13-1
E13-2 E13-3 E13-4 E13-5 E13-6
单元生死技术应用——隧道开挖
水箱 在结构上直接施加温度载荷进行热应力计算——双金属片 用直接法计算热应力实例——液体管路 用多物理场求解器（MFS 方案）计算热应力——液体管路 运用 CFX 软件分析冷热水混合三通管
运用单向流固耦合分析水流通过变径管
用表格型数组施加载荷——施加随位置变化的压力载荷 用表格型数组施加载荷实例——施加随时间变化的力载荷 简谐响应的迭加——结构同时作用多个正弦载荷时的响应 分析 宏的创建实例——计算实体的体积、面积、长度 优化设计实例——液压支架四连杆机构尺寸优化
TARGE170 CONTA175 PLANE183 PLANE77 SOLID90 MESH200 SOLID185 SOLID65 PLANE77
SOLID186
PLANE13 PLANE77 PLANE183
PLANE183 SOLID186 SURF154 PLANE183 MASS21 COMBIN14 SHELL181 BEAM188 MASS21
E18-12 E18-13
E18-14
E19-1 E19-2 E19-3 E19-4 E19-5
E19-6
E20-1 E20-2
瞬态热分析 热应力计算
流体动力学分析 流固耦合分析 APDL 语言
E20-3 E20-4 E20-5
优化设计
支梁
单元生死技术应用——厚壁圆筒自增强后精加工 单元生死技术应用——焊接模拟
圆轴扭转分析
使用单元 PLANE182 SOLID185 PLANE182 PLANE182 LINK180
-
-
PLANE182 SOLID185 MESH200 LINK11 BEAM188 BEAM189 PLANE182 PLANE183 SOLID186
SHELL181
SOLID185 PLANE182 SOLID186
瞬态动力学分析实例——凸轮机构 施加初始条件——将单自由度系统的质点从平衡位置拨开 施加初始条件实例——抛物运动
PLANE182 SOLID185 MASS21 COMBIN14
SOLID185
瞬态动力学分析实例——连杆机构的运动学分析 瞬态动力学分析实例——车辆通过桥梁
MPC184 BEAM188
谱分析 结构非线性分析
材料非线性分析 状态非线性分析
E18-7
E18-8
E18-9 E18-10 E18-11
复杂静定桁架的内力计算
LINK180
悬臂梁的静力学分析
BEAM188
空间桁架桥的静力学分析
BEAM188
连续梁的内力计算
BEAM189
用自由度释放创建梁单元的铰接连接
BEAM189
薄板弯曲问题的理论解和有限元解的对比
对称性应用实例——作用任意载荷的对称结构
均匀分布的压力载荷、线性分布的压力载荷 在容器中施加静水压力 用表格数组进行函数加载——静水压力 用函数编辑器定义表面载荷 转矩的施加
在单个螺栓联接施加预紧力载荷、汽缸缸体和端盖间螺纹 联接的受力分析
作刚架的弯矩图 计算实体单元某个面上的剪力、弯矩等内力 展成法加工齿轮模拟
圆柱面的创建
按函数关系作曲面——双曲抛物面
体的创建及工作平面的应用实例——相交圆柱体
复杂形状实体的创建实例——螺栓
斜齿圆柱齿轮的创建
直齿锥齿轮齿廓曲面的创建
几何模型的单元划分实例——面
回转体、底座、直齿圆柱齿轮轮齿、容器接管
LINK11 单元的应用 BEAM188、BEAM189 单元的应用——基本应用、约束扭 转、创建渐变截面梁、自定义梁截面——双金属片 PLANE182、PLANE183 单元的应用——平面应力问题、 轴对称问题 循环对称结构在离心力作用下的应力和变形分析 SHELL181 单元的应用——基本应用、用绑定接触创建有 限元模型 实例 受压薄板 受压薄板
SHELL281
壳单元结果与其他类型单元结果的对比—简支梁
SHELL181
平面问题的求解实例—厚壁圆筒问题
PLANE183
空间问题的求解实例—扳手的受力分析 用实体单元计算转轴的应力
PLANE182 SOLID185 SOLID186
在连杆上施加轴承载荷 均匀直杆的固有频率分析
PLANE183 SOLID186
E13-7
E14-1 E14-2 E14-3 E15-1*
知识点 有限元理论
入门实例 几何模型创建
单元划分 常见形状几何实体的单 元划分 常用单元类型的创建和 应用 路径图实例
直接生成有限元模型 自适应网格划分实例 子模型技术实例 对称和反对称约束 载荷工况 在梁单元上施加压力载 荷 压力梯度及加载 函数加载 函数加载 用表面效应单元施加切 向压力 施加预紧力载荷
TARGE170
CONTA173
SOLID185
非线性分析实例——将钢板卷制成圆筒（刚体-柔体接触） TARGE170
80
CONTA173
Pห้องสมุดไป่ตู้ANE183
接触分析实例——斜齿圆柱齿轮传动分析
SOLID186 TARGE170
CONTA174
利用 MPC 技术对 SOLID-SHELL 单元进行连接实例——简 SOLID186 SHELL181
MPC184 BEAM188
注：*为初级实例，提供 GUI 操作步骤和截屏录像。