有限元课设
有限元分析ANSYS理论与应用第四版课程设计
有限元分析ANSYS理论与应用第四版课程设计一、选题背景有限元分析是一种数值分析方法，广泛应用于各个领域。
它通过将复杂问题离散化为简单的有限元单元，然后计算每个单元中的变量，最终得到整个结构体系的解。
有限元分析在工程领域特别受欢迎，因为它可以模拟各种复杂情况，例如热传导、机械应力、电磁场等等。
而ANSYS是目前最为流行的有限元分析软件之一，也是工业界最广泛使用的有限元分析软件之一。
因此，学习ANSYS有限元分析对于工程学生来说非常重要。
同时，深入了解ANSYS的原理和应用，可以培养学生的分析和解决实际问题的能力。
因此，在毕业设计中选择有限元分析ANSYS理论与应用第四版课程设计，是十分有意义的。
二、任务介绍此次毕业设计的主要任务是：研究有限元分析ANSYS理论与应用第四版的内容，结合自己所学的工程知识，开展一个完整的课程设计。
具体任务包括以下几个方面：1. 学习有限元分析ANSYS理论与应用第四版的内容在开始课程设计之前，首先应当充分了解有限元分析ANSYS理论与应用第四版的内容。
学习过程中需要做到以下几点：•仔细研读ANSYS有限元分析的理论原理•阅读实例并模拟实例分析•练习使用软件进行有限元分析2. 独立设计一个有限元分析问题独立设计一个有限元分析问题，通过ANSYS软件进行模拟，从而体验有限元分析的具体过程。
设计问题的具体细节应满足以下几点：•选取合适的设计问题，并设计一个相应的结构模型•通过ANSYS软件对所设计的结构模型进行有限元分析•根据分析结果，解释结构中的应力分布和变形情况3. 形成课程设计报告将独立完成的有限元分析问题的报告形成课程设计报告。
具体要求如下：•完整介绍自己所设计的有限元分析问题，包括结构模型、参数设置等•描述有限元分析的具体过程•分析并解释分析结果，并对结果进行合理的解释和评估•总结有限元分析的理论和应用，提出未来研究的方向和思考三、学习方法和途径学习ANSYS有限元分析的理论和方法有多种途径和方法。
有限元课程设计实例
有限元课程设计实例一、课程目标知识目标：1. 理解有限元方法的基本原理，掌握其应用步骤及所需数学基础；2. 学会运用有限元分析软件进行简单物理模型的建立与求解；3. 掌握有限元分析中的网格划分、边界条件设置及结果解读等关键环节。
技能目标：1. 能够运用所学有限元知识，针对实际问题进行模型简化，建立合适的数学模型；2. 熟练操作有限元分析软件，完成前处理、计算及后处理等全过程；3. 培养学生的团队协作能力和解决问题的能力，学会在项目中分工合作。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对工程问题的好奇心和求知欲，激发学习兴趣；2. 增强学生的实践意识和创新意识，使学生在面对实际问题时敢于尝试、勇于挑战；3. 培养学生的责任感，使学生在分析问题时充分考虑工程实际，遵循科学规律。
本课程针对高年级学生，结合有限元课程特点，以实例为引导，注重理论知识与实践操作的紧密结合。
通过本课程的学习，使学生能够将有限元方法应用于工程实际问题，提高解决复杂问题的能力。
同时，培养学生团队协作、创新思维和工程素养，为未来的工程实践打下坚实基础。
二、教学内容本章节教学内容主要包括以下几部分：1. 有限元方法基本原理：介绍有限元方法的起源、发展及其在工程领域的应用，重点讲解有限元方法的基本概念、离散化过程和变分原理。
2. 有限元分析软件操作：以实际工程软件为工具，讲解软件的基本功能、操作界面、前处理、求解器和后处理等模块的使用。
3. 网格划分技术：讲解网格的类型、质量评判标准，以及不同类型的网格在有限元分析中的应用。
4. 边界条件设置：介绍边界条件的作用，讲解不同类型边界条件的设置方法，以及在实际工程问题中的应用。
5. 实例分析：结合教材内容，选取具有代表性的工程实例，指导学生完成从模型建立、网格划分、边界条件设置到结果解读的完整分析过程。
具体教学内容安排如下：第一周：有限元方法基本原理及离散化过程；第二周：变分原理及有限元方程的建立；第三周：有限元分析软件操作及网格划分技术；第四周：边界条件设置及实例分析。
《有限元及程程序设计》课程设计说明书
河北工程大学《有限元及程序设计》课程设计说明书课程设计题目：平面钢架有限元程序功能修改设计副标题：1增加非节点荷载为集中力偶、纵向均布力以及线性分布力时固端反力的计算功能2 结果以文件形式输出指导教师：班级：姓名：学号：摘要有限元法是现代工程数值分析中应用广泛的一种方法，本文根据线性有限元理论对受有五种不同荷载的三杆钢架进行静力分析，将结构离散为三个单元四个节点。
分别建立每个单元的单元刚度矩阵和节点荷载列阵，根据刚度集成法建立了结构的总刚度矩阵和节点荷载列阵，得出结构的平衡方程，并用对角线元素置一法引入边界条件，用高斯消元法求解平衡方程。
最后编写C程序求解此问题，并通过与手算的比较验证了程序的准确性，通过增加一个杆件说明程序的通用性键词：有限元法杆平面刚架刚度矩阵对角线元素置一法 C语言A b s t r a c tFinite Element Method (FEM) makes an extensive use in the numerical analysis of modern construction. In this paper, we study Static state of the Plane frame which is loaded by five different kinds of loads based on linear finite element theory loads; the structure is divided into three units and four nodes. The stiffness matrix array node load of each unit is set up, According to Stiffness integration method we establish the total stiffness matrix and load node array of the structure which is aimed drawing the balance equation of the structure, and then introduce the boundary conditions by buy-one-diagonal elements .we can use Gaussian elimination method for solving equilibrium equations. Finally, we program procedures for the preparation of C to solve this problem, and through comparison with the hand count to verify the accuracy of the procedure, by adding a bar to descript generic property of the procedureKey words: Finite Element Method (FEM) Planar rigid frame Buy-one-diagonal elements Stiffness matrices C language目录设计题目说明-------------------------------------------------4 1.用有限元法进行手算----------------------------------------41.1化分单元，选取坐标系----------------------------------------------4 1.2求局部坐标系下各单元的单元刚度矩阵--------------------------------5 1.3求整体坐标系下各单元的单元刚度矩阵--------------------------------5 1.4求整体刚度矩阵----------------------------------------------------6 1.5求非节点荷载引起的等效节点荷载及节点荷载列阵----------------------6 1.6列整刚方程，求节点位移--------------------------------------------9 1.7求单元内力----- --------------------------------------------------101.7.1转换位移列阵- ---------------------------------------------------101.7.2求内力- --------------------------------------------------------111.8画内力图并列表--------------------------------------------132.程序设计与上机调试结果-------------------------------------142.1说明与结果- ------------------------------------------------------14 2.2程序设计中一些问题的描述- ----------------------------------------142.2.1数字描述--------------------------------------------------------142.2.2程序总框图------------------------------------------------------16主要结论-----------------------------------------------------16 设计心得体会---------------------------------------------------------16参考文献-----------------------------------------------------17附录C程序源代码及修改注释- --------------------------------17求图示平面刚架节点位移及各杆的内力错误!具体参数：面积弹性模量E=27/101.2mKN ⨯惯性矩I=421016667.4m-⨯1用有限元法进行手算1.1划分单元，标出单元号码及节点号码；选取整体坐标系O x y ，局部坐标系Oxy ，并标上单元的局部节点码i(1),j(2)，见下页图。
塔机平衡臂有限元分析ansys课程设计
塔机平衡臂的动力学分析
塔机平衡臂的有限元模型建立 动力学方程的建立与求解 模态分析结果及解释 动力学分析在塔机设计中的应用与展望
塔机平衡臂有限元分析结果的 后处理
有限元分析结果的可视化
可视化内容：包括应力、应 变、位移等结果的可视化
可视化方法：采用ANSYS的 图形界面进行后处理，生成 云图、等值线图等
塔机平衡臂的模态分析结果：通过模态分析可以得到塔机平衡臂的固有频率和模态 振型，这些结果可用于优化塔机平衡臂的结构设计，提高其稳定性和安全性。
塔机平衡臂模态分析的意义：模态分析对于塔机平衡臂的结构设计具有重要意义，通过优 化塔机平衡臂的结构设计，可以提高其工作性能和安全性，减少振动和共振等不利影响。
塔机平衡臂有限元分析ANSYS 课程设计
汇报人：
单击输入目录标题 塔机平衡臂有限元分析概述 塔机平衡臂模型的建立 塔机平衡臂的有限元分析 塔机平衡臂有限元分析结果的后处理 ANSYS软件操作实践
添加章节标题
塔机平衡臂有限元分析概述
有限元分析的基本概念
有限元分析是一 种数值分析方法， 通过将连续的物 理系统离散化为 有限个小的单元， 建立数学模型并 求解得到系统的
根据分析结果，优化塔机平衡臂的 材料选择和材料属性，以提高其承 载能力和耐久性。
添加标题
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根据分析结果，优化塔机平衡臂的 尺寸和形状，以减小应力集中和疲 劳损伤。
根据分析结果，优化塔机平衡臂的 连接方式和连接强度，以确保其整 体稳定性和可靠性。
ANSYS软件操作实践
ANSYS软件的基本操作
标。
塔机平衡臂的有限元分析意义
提高塔机设计的可靠性和安全 性
优化塔机结构，降低制造成本
有限元分析及应用课程设计
有限元分析及应用课程设计一、课程设计目的有限元分析是一种重要的数值计算方法，在各个领域都有广泛应用。
本课程设计旨在通过实际案例，掌握有限元分析的基本理论、方法和实现，并掌握有限元分析在实际工程中的应用。
二、课程设计内容1. 理论基础（1）有限元方法的基本概念有限元方法是一种数值计算方法，将连续体划分为有限数量的元素，求解每个元素上的方程，再通过组装得到整个结构的解。
学习该概念后，可以深入理解有限元分析的基本原理。
（2）有限元离散化有限元离散化是将连续的物理问题离散化为离散的数学问题，不同的物理问题有不同的离散化方法。
在学习此概念时，需掌握如何选择适当的离散化方法。
（3）有限元方程有限元方程是用来描述离散化后物理问题的方程。
在学习此概念时，需掌握有限元离散化后的方程表达式。
2. 有限元模型建立有限元模型建立包括模型前处理、有限元模型建立和模型验证等。
学习此内容后，可以掌握有限元模型建立的基本流程和方法。
3. 有限元分析有限元分析包括模型载入、应力分析和位移分析等。
学习此内容后，可以掌握如何进行有限元分析和如何使用有限元分析软件。
4. 有限元分析结果处理有限元分析结果处理包括应力云图、变形结果图、位移云图等。
学习此内容后，可以对有限元分析结果进行处理和分析。
三、课程设计案例以杆件为例，进行有限元分析。
杆件如图所示：杆件按照以下步骤进行有限元分析：1. 算法概述建立杆件模型，生成并离散化有限元模型，求解位移和应力等结果。
2. 模型建立建立杆件模型，并进行离散化，得到如下右图所示的有限元模型：离散化3. 载入将力作用于杆件上，按照需求进行载入。
4. 分析进行应力分析和位移分析，得到结果如下：Max Von Mises Stress is 20.2 MpaMax Displacement is 5.6 mm5. 结果处理根据结果，可以较为直观地对模型进行分析，发现最大应力及位移点在工件上部，需要进行进一步加强。
有限元课程设计目的
有限元课程设计目的一、课程目标知识目标：1. 掌握有限元方法的基本原理，理解其应用于工程问题求解的数学背景；2. 学会建立有限元模型，包括网格划分、边界条件设置等关键步骤；3. 了解有限元分析在不同工程领域的应用，并能结合实际案例解释其重要性。
技能目标：1. 能够运用有限元软件进行简单的结构分析，包括静力分析和动力分析；2. 培养学生解决实际工程问题的能力，包括模型简化、参数选取和结果分析；3. 提高学生的团队协作和沟通能力，通过小组讨论和报告的形式，展示有限元分析的过程和结果。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对有限元分析的浓厚兴趣，激发其探索精神和创新意识；2. 增强学生的工程责任感，使其认识到有限元分析在确保工程安全和提高经济效益方面的重要性；3. 引导学生树立正确的价值观，认识到科技进步对国家和社会发展的贡献。
课程性质：本课程为应用数学与工程学科交叉的课程，旨在培养学生运用有限元方法解决实际工程问题的能力。
学生特点：学生已具备一定的数学和力学基础，具有较强的逻辑思维能力和动手操作能力。
教学要求：结合实际案例，采用讲授、实践和小组讨论相结合的教学方式，注重培养学生的实际操作能力和团队协作能力。
通过本课程的学习，使学生能够将有限元方法应用于实际工程问题的求解，为今后的工作和发展奠定基础。
二、教学内容1. 有限元方法基本原理：介绍有限元方法的数学基础，包括变分原理、加权余量法等，结合课本相关章节，让学生理解有限元方法的物理意义和数学表述。
- 教材章节：第二章 有限元方法的基本原理2. 有限元模型建立：讲解有限元模型建立的过程，包括几何建模、网格划分、边界条件施加等，并通过实例演示操作步骤。
- 教材章节：第三章 有限元模型的建立与网格划分3. 有限元分析类型：介绍静力分析、动力分析、热分析等常见有限元分析类型，结合实际工程案例，分析各种分析类型的适用场景。
- 教材章节：第四章 有限元分析的类型及应用4. 有限元软件应用：教授学生使用有限元分析软件，如ANSYS、ABAQUS 等，通过实际操作，使学生掌握软件的基本功能和操作流程。
有限元法基本原理及应用课程设计
有限元法基本原理及应用课程设计简介有限元法（Finite Element Method，FEM）是一种基于数值逼近的工程分析方法，已经成为现代工程设计中不可或缺的一部分，其在结构、流体、电磁等领域广泛应用。
本文主要介绍有限元法基本原理、方法及其在工程计算中的应用。
基本原理有限元法是将要分析的区域（物体）离散化成为若干个小的部分——有限元，这些小的部分可以是固体、流体或电磁场等。
将连续的区域离散化成为有限元后，可以得到一个巨大的矩阵，这个矩阵中有很多的未知数，利用解代数方程的方法求解这个用数值计算得到的矩阵，可以得到每一小块上的数值解，再利用数学方法进行插值回归即可得到计算区域内的解函数。
有限元法的基本流程如下： 1. 划分有限元网格； 2. 建立局部坐标系及本地变量； 3. 建立单元刚度矩阵和全局刚度矩阵； 4. 确定位移边界条件和荷载边界条件； 5. 求解结构刚度方程组； 6. 确定应力、应变及其他工程量。
有限元法的应用结构力学分析有限元法在结构力学分析中的应用，可以计算出构件的应力、应变、变形、自然振动频率和模态形态等，是一种全面分析结构的方法。
有限元法用于结构力学分析过程中，流体介质可以用等效边界方法、密闭法等方法进行处理。
针对工程中常见的均匀悬臂梁、不均匀悬臂梁、悬臂梁等，有限元法都能够比较容易的完成分析。
流体力学分析有限元法在流体力学分析中的应用，可以计算出流场的速度、压力、温度和经过流场的固体或液滴的流动运动情况和流体中的一些特殊现象等，是流体力学计算的主要方法之一。
有限元法在流体流动分析中的应用可以采用有限元法的稳定性运动和耦合运动，基于数值流体力学（Computational Fluid Dynamics，CFD）所设定的流体边界有限元法、流体的单元体系等实现。
电磁场分析有限元法在电磁场分析中的应用，可以计算出电磁场的电场强度、磁场强度、电势、电流分布和电容分布等，是电磁场计算的主要方法之一。
汽车结构有限元分析课程设计
汽车结构有限元分析课程设计1. 前言汽车的结构设计是汽车工程领域中的重要研究方向。
本文将在此背景下进行有限元分析课程设计，旨在让学生深入了解汽车结构设计领域，并通过有限元分析工具验证设计的可行性和优化方案的有效性。
2. 课程设计目标本课程设计旨在让学生实现以下目标：•掌握汽车结构设计的基本原理；•利用有限元分析工具对汽车结构进行模拟；•利用有限元分析工具分析汽车结构强度和刚度等性能指标，寻找设计方案的优化策略；•掌握有限元分析结果的评估方法。
3. 课程设计内容3.1. 理论学习在此课程设计中，我们将首先对汽车结构设计方面的相关理论进行学习和掌握，包括：•汽车结构设计的基本原理；•结构材料及其力学特性；•结构部件的连接和固定方式；•汽车结构设计中的常见问题和解决方案。
3.2. 有限元分析在学习理论基础后，我们将利用有限元分析工具对汽车结构进行模拟和分析。
具体工作包括：•建立汽车结构的有限元模型；•对模型进行网格划分和分析设置；•对结构进行强度和刚度等性能指标的分析；•对模型进行优化分析。
3.3. 结果评估最后，我们将探讨如何评估有限元分析的结果，包括：•如何对有限元分析结果进行可靠性判断；•如何对结果进行解读和分析；•如何对模型进行优化和改进。
4. 案例应用在此课程设计中，我们将以一款现有车型的结构分析为案例进行实践应用。
学生们可以利用该案例开展有限元分析工作，并进行数据分析和优化。
5. 结论汽车结构有限元分析课程设计是一个重要的汽车工程领域的实践课程，通过学习该课程，学生们能够深入了解汽车结构设计领域，并通过实践应用来掌握汽车结构设计方面的相关技能和知识。
有限元课程设计
有限元课程设计一、教学目标本节课的教学目标是使学生掌握有限元分析的基本概念、原理和方法，能够运用有限元软件进行简单的结构分析和优化设计。
具体目标如下：1.知识目标：（1）了解有限元分析的基本原理和方法；（2）掌握有限元软件的操作和应用；（3）了解有限元分析在工程领域的应用。
2.技能目标：（1）能够运用有限元软件进行简单的结构分析；（2）能够根据分析结果进行优化设计。
3.情感态度价值观目标：（1）培养学生对工程技术的兴趣和热情；（2）培养学生团队合作意识和解决问题的能力。
二、教学内容本节课的教学内容主要包括有限元分析的基本概念、原理和方法，以及有限元软件的操作和应用。
具体内容包括：1.有限元分析的基本概念：介绍有限元分析的定义、发展历程和应用领域。
2.有限元分析的原理：讲解有限元分析的基本原理，包括离散化方法、刚度矩阵和质量矩阵的建立等。
3.有限元分析的方法：介绍有限元分析的主要方法，包括静态分析、动态分析和优化设计等。
4.有限元软件的操作和应用：讲解有限元软件的基本操作，如几何建模、网格划分、材料属性设置等，并通过实例演示有限元分析的过程。
三、教学方法本节课采用多种教学方法相结合的方式，以激发学生的学习兴趣和主动性。
主要教学方法包括：1.讲授法：讲解有限元分析的基本概念、原理和方法。
2.案例分析法：通过分析实际工程案例，使学生更好地理解有限元分析的应用。
3.实验法：让学生动手操作有限元软件，进行简单的结构分析和优化设计。
4.讨论法：鼓励学生积极参与课堂讨论，培养团队合作意识和解决问题的能力。
四、教学资源本节课的教学资源包括教材、有限元软件、多媒体资料和实验设备。
具体如下：1.教材：选用国内权威出版的有限元教材，为学生提供系统的理论知识。
2.有限元软件：为学生提供有限元软件的学习版本，方便学生进行实践操作。
3.多媒体资料：制作课件和教学视频，以图文并茂的形式展示有限元分析的过程和应用。
4.实验设备：准备计算机实验室，确保每个学生都能顺利地进行软件操作和实验。
有限元程序设计课程设计
有限元程序设计课程设计一、课程目标知识目标：1. 掌握有限元分析的基本原理，理解有限元方法在工程问题中的应用。
2. 学会使用至少一种有限元分析软件，并能正确进行前处理、计算及后处理操作。
3. 掌握编写有限元程序的基本步骤，理解数据结构、算法在有限元程序设计中的作用。
技能目标：1. 能够运用所学知识解决简单的工程问题，通过有限元方法进行力学分析。
2. 具备独立操作有限元软件的能力，完成模型建立、计算及结果分析的完整流程。
3. 能够根据实际问题需求，编写简单的有限元程序，提高编程实践能力。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对工程问题的探究精神，激发学生主动学习的兴趣。
2. 增强学生的团队合作意识，培养沟通协调能力，提高解决实际问题的能力。
3. 使学生认识到有限元技术在工程领域的重要价值，树立正确的科技观。
课程性质：本课程为专业选修课，旨在让学生掌握有限元程序设计的基本方法，提高解决工程问题的能力。
学生特点：学生具备一定的编程基础，对有限元分析有初步了解，但实践能力较弱。
教学要求：注重理论与实践相结合，强调学生动手实践，培养解决实际问题的能力。
通过本课程的学习，使学生能够将所学知识应用于工程实践，提高综合素养。
二、教学内容1. 有限元分析基本原理：包括有限元离散化方法、变分原理、刚度矩阵和质量矩阵的构建等。
教材章节：第一章 有限元分析概述，第二章 有限元离散化方法。
2. 有限元软件操作：介绍主流有限元软件的功能、操作流程，以ANSYS为例进行实践教学。
教材章节：第三章 有限元软件及其应用。
3. 有限元程序设计：讲解有限元程序设计的基本步骤、数据结构、算法实现等。
教材章节：第四章 有限元程序设计基础，第五章 数据结构及算法。
4. 实践案例：选取具有代表性的工程问题，指导学生运用有限元软件和编程技能解决问题。
教材章节：第六章 实践案例。
5. 课程项目：分组进行项目实践，要求学生完成项目报告和成果展示。
教材章节：第七章 课程项目与实践。
有限元课程设计报告
有限元课程设计报告一、教学目标本课程的教学目标是使学生掌握有限元分析的基本原理和方法，能够运用有限元软件进行简单的结构分析和优化设计。
具体分解为以下三个层面：1.知识目标：学生需要了解有限元分析的基本概念、原理和步骤，掌握有限元建模、求解和结果分析的方法。
2.技能目标：学生能够熟练使用有限元软件进行模型的建立、参数设置、求解和结果分析，具备一定的工程实践能力。
3.情感态度价值观目标：培养学生对新技术的敏感性和学习兴趣，增强其创新意识和团队协作精神。
二、教学内容根据教学目标，本课程的教学内容主要包括以下几个部分：1.有限元法的基本原理：包括有限元法的起源、发展及其在工程领域的应用。
2.有限元法的数学基础：包括有限元法的数学表述、刚度矩阵、质量矩阵等。
3.有限元软件的使用：以某一主流有限元软件为例，介绍其操作界面、基本功能和应用实例。
4.有限元分析实例：包括梁、板、壳等常见结构件的分析，以及温度、应力、位移等结果的解读。
5.有限元模型的优化设计：介绍优化设计的基本方法，以及如何在有限元软件中实现。
三、教学方法为了实现教学目标，本课程将采用以下几种教学方法：1.讲授法：用于讲解有限元法的基本原理、数学基础和优化设计方法。
2.案例分析法：通过分析实际案例，使学生掌握有限元软件的操作和结果分析。
3.实验法：让学生在实验室进行有限元软件的操作练习，提高其实际操作能力。
4.讨论法：分组讨论问题，培养学生的团队协作能力和创新思维。
四、教学资源为了支持教学内容和教学方法的实施，我们将准备以下教学资源：1.教材：选择一本适合本课程的教材，作为学生学习的主要参考。
2.参考书：提供一些相关领域的参考书，供学生深入研究。
3.多媒体资料：制作PPT、视频等教学课件，丰富教学手段。
4.实验设备：准备有限元软件的计算机、打印机等设备，以及必要的实验材料。
五、教学评估本课程的评估方式包括平时表现、作业、考试等多个方面，以全面客观地评价学生的学习成果。
热结构分析有限元程序设计课程设计
热结构分析有限元程序设计课程设计一、选题背景热结构分析是机械设计中常用的分析手段之一。
有限元分析是机械设计中最常用的工程分析方法之一。
本课程设计旨在结合有限元分析方法，设计热结构分析有限元程序，从而实现复杂结构的热分析。
二、研究内容1. 热力学基础在有限元分析中，需要掌握一定的热力学基础，包括热传导、热对流、热辐射等基本概念及其计算方法。
同时，还需要了解材料的热物性参数，对于热结构分析有限元程序的开发至关重要。
2. 有限元分析基础有限元分析是将一个实际的结构离散成若干小的单元，在每个单元内对物理量进行计算，最终得到整体的物理量分布情况。
在本课程设计中，需要掌握有限元分析的基本原理、单元类型、材料模型等。
3. 热结构分析有限元程序设计在热结构分析有限元程序设计中，需要设计符合热力学基础和有限元基础的计算模型，选择适当的求解方法，并考虑数值计算误差的控制。
同时，还需要开发用户友好的图形界面，方便用户输入和查看计算结果。
三、课程设计目标通过本课程设计，学生将掌握以下能力：1.掌握热力学基础，了解材料热物性参数。
2.掌握有限元分析的基本原理和常用分析方法。
3.能够独立开发热结构分析有限元程序，并对其进行调试和优化。
4.能够分析并解决热结构问题，为实际工程问题提供分析支持。
四、课程设计流程1.学生通过学习热力学基础和有限元分析基础，掌握热结构分析的基本理论。
2.学生在老师的指导下，独立设计热结构分析有限元程序，并进行程序实现。
3.学生独立完成程序编写之后，进行程序调试和优化，以保证程序的正确性和高效性。
4.最终，学生根据老师给出的实例进行热结构分析，并撰写课程设计报告。
五、课程设计要求1.学生要求独立完成热结构分析有限元程序的设计和实现。
2.程序要求考虑布置在分布式集群上，实现可扩展性和高效性。
3.程序要求开发一个图形界面，方便用户输入参数和查看计算结果。
4.课程设计报告要求详细介绍热结构分析有限元程序的设计和实现过程，并给出自己的分析结果。
《有限元分析》课程设计说明书
矩形梁的弹塑性分析（VM24）1原附件1.1帮助文档（VM24）VM24Plastic Hinge in a Rectangular Beam OverviewTest CaseA rectangular beam is loaded in pure bending. For anelastic-perfectly-plastic stress-strain behavior, show that the beamremains elastic at M = Myp = σypbh2/6 and becomes completely plastic atM = Mult = 1.5 Myp.Figure 24.1 Plastic Hinge Problem SketchMaterial PropertiesE = 30 x 106 psiυ = 0.3σyp = 36000 psiGeometricPropertiesb = 1 inh = 2 inIz= b h3/12 = 0.6667in4LoadingM = 1.0 Mypto 1.5Myp(Myp= 24000in-lb)Analysis Assumptions and Modeling NotesThe problem is solved by using two types of plasticity rules: •the bilinear kinematic hardening (BKIN)•the bilinear isotropic hardening (BISO)An arbitrary beam length is chosen. Because of symmetry, only half of the structure is modeled (since length is arbitrary, this means only that boundary conditions are changed). The load is applied in four increments using a do-loop, and convergence status is determined from the axial plastic strain for each load step in POST26.Results Comparison (for both analyses)1.Solution converges2.Solution does not converge (indicates that the structure hascollapsed). Moment ratios slightly less than 1.5 will also show a collapse since plasticity is monitored only at discrete integration points through the cross-section.1.2命令流文件/COM,ANSYS MEDIA REL. 10.0 (05/31/2005) REF. VERIF. MANUAL: REL. 10.0 /VERIFY,VM24/PREP7/TITLE, VM24, PLASTIC HINGE IN A RECTANGULAR BEAMC*** STR. OF MATLS., TIMOSHENKO, PART 2, 3RD ED., PG. 349, ART. 64C*** USING BILINEAR KINEMATIC HARDENING PLASTICITY BEHA VIOR TO DESCRIBEC*** THE MATERIAL NONLINEARITYANTYPE,STATICET,1,BEAM23R,1,2,(2/3),2 ! AREA = 2, IZZ = 2/3, H = 2MP,EX,1,30E6MP,NUXY,1,0.3TB,BKIN,1,1 ! BILINEAR KINEMATIC HARDENING TBTEMP,70TBDATA,1,36000,0 ! YIELD POINT AND ZERO TANGENT MODULUSN,1 ! DEFINE NODESN,2,10E,1,2 ! DEFINE ELEMENTD,1,ALL ! BOUNDARY CONDITIONS AND LOADSSA VE ! SA VE DATABASEFINISH/SOLUSOLCONTROL,0NEQIT,5 ! MAXIMUM 5 EQUILIBRIUM ITERATIONS PER STEPNCNV,0 ! DO NOT TERMINATE THE ANALYSIS IF THE SOLUTION FAILS! TO CONVERGEOUTRES,EPPL,1 ! STORE PLASTIC STRAINS FOR EVERY SUBSTEPCNVTOL,U ! CONVERGENCE CRITERION BASED UPON DISPLACEMENTS ANDCNVTOL,ROT ! ROTATIONS*DO,I,1,4F,2,MZ,(20000+(I*4000)) ! APPLY MOMENT LOADSOLVE*ENDDOFINISH/POST26NSOL,2,2,U,Y,UY2 ! NODE 2 DISPLACEMENTESOL,3,1,,LEPPL,1,EPPLAXL ! AXIAL PLASTIC STRAINPRV AR,2,3FINISH/CLEAR, NOSTART ! CLEAR PREVIOUS DATABASE BEFORE STARTING PART2/PREP7C*** USING BILINEAR ISOTROPIC HARDENING PLASTICITY BEHA VIOR TO DESCRIBEC*** THE MATERIAL NONLINEARITYRESUMETBDELE,BKIN,1 ! DELETE NONLINEAR MATERIAL TABLE BKINTB,BISO,1,1 ! BILINEAR ISOTROPIC HARDENING TBTEMP,70TBDATA,1,36000,0 ! YIELD POINT AND ZERO TANGENT MODULUSFINISH/SOLUSOLCONTROL,0NEQIT,5 ! MAXIMUM 5 EQUILIBRIUM ITERATIONS PER STEPNCNV,0 ! DO NOT TERMINATE THE ANALYSIS IF THE SOLUTION FAILS! TO CONVERGEOUTRES,EPPL,1 ! STORE PLASTIC STRAINS FOR EVERY SUBSTEPCNVTOL,U ! CONVERGENCE CRITERION BASED UPONDISPLACEMENTS ANDCNVTOL,ROT ! ROTATIONS*DO,I,1,4F,2,MZ,(20000+(I*4000)) ! APPLY MOMENT LOAD SOLVE*ENDDOFINISH/POST26NSOL,2,2,U,Y,UY2 ! NODE 2 DISPLACEMENT ESOL,3,1,,LEPPL,1,EPPLAXL ! AXIAL PLASTIC STRAIN PRV AR,2,3/OUT,vm24,vrt/OUTFINISH*LIST,vm24,vrt2.设计题目图1受纯弯曲的悬臂梁的弹塑性弯曲问题描述如图1所示，一矩形悬臂梁梁受纯弯曲问题。
有限元分析基础课程设计
有限元分析基础课程设计1. 课程背景1.1 课程简介有限元分析是一种数值分析方法，可以用于解决工程应用中的各种问题。
有限元方法已经在工程设计和科学研究中得到广泛应用。
这门课程将重点介绍有限元分析的基本原理，包括离散化方法、材料本构关系、装配方法、求解方法和后处理方法等。
1.2 先修课程•工程数学（高等数学、线性代数和概率论与数理统计等）；•工程力学、材料力学等基础力学课程；•计算机程序设计（C/C++或Matlab等相关编程语言）。
2. 课程目标本课程旨在让学生：1.掌握有限元分析的基本原理；2.学会使用商业有限元软件进行工程分析；3.了解有限元分析的应用前景。
3. 课程大纲3.1 有限元基础•数学基础(向量、矩阵、微积分等)；•物理基础(应力、应变、力学平衡方程等)；•有限元离散化基本概念。
3.2 有限元分析•有限元材料本构关系；•刚度矩阵和荷载向量的组装；•求解方程组；•后处理及应用。
3.3 应用案例•基础应用：悬臂梁的有限元分析、平板的有限元分析、轴对称体的有限元分析等；•工程应用：汽车碰撞仿真、航空发动机的有限元分析、人体骨骼的有限元分析等。
4. 课程评估4.1 课程作业悬臂梁的有限元分析或平板的有限元分析，学生可以使用商业有限元软件或自编程序进行计算。
4.2 期末考试考试内容包括有限元方法的基本原理、离散化方法、材料本构关系、装配方法、求解方法和后处理方法等。
5. 教学方法本课程采用理论教学、案例分析、计算机仿真等多种教学方法。
理论教学主要采用讲授和讨论相结合的方式，案例分析将从实际问题入手，使学生能够领会有限元分析的具体应用过程。
6. 参考书目1.有限元法基础，郑凤来，北京理工大学出版社；2.有限元应用，PCHu 等著，清华大学出版社；3.细说有限元，萨克雷著，高等教育出版社。
7. 结语有限元分析作为一项重要的数值计算方法，在工程应用领域已经发挥出了重要的作用。
本课程将为学生们深入了解有限元分析提供一定的指导和帮助，让学生们能够掌握有限元分析的基础知识并运用其解决实际问题。
结构有限元课程设计
结构有限元课程设计一、教学目标本课程旨在通过有限元分析的基本概念和原理，使学生能够理解并应用结构有限元方法进行工程问题的分析。
通过本课程的学习，学生将掌握结构力学的基本知识、有限元法的原理及其在工程结构分析中的应用。
•掌握结构力学的基本概念和原理。
•理解有限元法的基本思想和步骤。
•熟悉有限元软件的使用和操作。
•能够应用有限元法进行简单的结构分析。
•能够独立完成有限元模型的建立和计算。
•能够对分析结果进行合理的解释和评价。
情感态度价值观目标：•培养学生的创新意识和解决问题的能力。
•培养学生的团队合作精神和沟通技巧。
•增强学生对工程伦理和可持续发展的意识。
二、教学内容本课程的教学内容主要包括结构力学基础知识、有限元法的基本原理、有限元模型的建立和分析方法。
1.结构力学基础知识：包括梁、板、壳等基本结构的受力分析及其强度、刚度和稳定性问题的解决方法。
2.有限元法的基本原理：介绍有限元法的起源、发展及其基本思想，有限元的基本方程和求解方法。
3.有限元模型的建立和分析方法：包括有限元模型的建立、网格划分、边界条件和加载的施加、求解和结果分析等步骤。
三、教学方法为了提高学生的学习兴趣和主动性，本课程将采用多种教学方法相结合的方式进行教学。
1.讲授法：通过教师的讲解，使学生掌握结构力学和有限元法的基本概念和原理。
2.案例分析法：通过分析实际工程案例，使学生了解有限元法在工程中的应用和解决实际问题的能力。
3.实验法：通过有限元软件的操作实验，使学生熟悉有限元软件的使用和掌握有限元模型的建立和分析方法。
四、教学资源为了支持教学内容和教学方法的实施，丰富学生的学习体验，我们将选择和准备适当的教学资源。
1.教材：选择适合本课程的教材，包括结构力学和有限元法的理论知识和案例分析。
2.参考书：提供相关的参考书籍，供学生深入学习和参考。
3.多媒体资料：制作多媒体课件和教学视频，帮助学生更直观地理解和掌握课程内容。
4.实验设备：提供有限元软件和计算机设备，供学生进行实验操作和练习。
有限元程序课程设计
2
王顺金：有限元程序课程设计
2.问题有限元分析教学程序 本程序可对二维弹性力学问题行有限元分析计算。计算采用的单元形式为 四边形四节点单元或者四边形八节点单元，对于对称和非对称矩阵采用变带宽 存储方法，最终输出结果为单元各节点的位移。
二、平面 4、8 节点有限元公式及计算原理
2.1 基本公式 （1）有限元平衡方程
4 1 (1 i )i y i 1 4 i 14 1 |J| (1 i )i x i i 1 4
其中：
4 4 4 4 1 1 1 1 | J | ( (1 i ) i x i )( (1 i ) i y i ) - ( (1 i ) i x i )( (1 i ) i y i ) i 1 4 i 1 4 i 1 4 i 1 4
（3）单元刚度矩阵计算
K K e 11 K 21
k11 k12 k13 k14 k15 k16 k17 k18 k 21 k 22 k 23 k 24 k 25 k 26 k 27 k 28 k 31 k 32 k 33 k 34 k 35 k 36 k 37 k 38 K12 k 41 k 42 k 43 k 44 k 45 k 46 k 47 k 48 K 22 k 51 k 52 k 53 k 54 k 55 k 56 k 57 k 58 k 61 k 62 k 63 k 64 k 65 k 66 k 67 k 68 k 71 k 72 k 73 k 74 k 75 k 76 k 77 k 78 k 81 k 82 k 83 k 84 k 85 k 86 k 87 k 88
E v v 2 ； 0 1- v 1- v
有限元课程设计matlab
有限元课程设计matlab一、课程目标知识目标：1. 学生能理解有限元分析的基本原理，掌握运用MATLAB进行有限元建模和求解的基本步骤。
2. 学生能够运用MATLAB软件进行简单物理场的有限元模拟，并解释模拟结果。
3. 学生掌握如何将实际问题抽象为有限元模型，并能够运用MATLAB进行模型参数的设定和调整。
技能目标：1. 学生能够独立操作MATLAB软件，进行有限元模型的构建和求解。
2. 学生能够通过MATLAB编程实现有限元模型的自动化处理，包括前处理、求解和后处理。
3. 学生通过解决实际问题，提高数值分析能力和计算机应用能力。
情感态度价值观目标：1. 学生培养对科学研究的兴趣，特别是在工程计算和仿真领域。
2. 学生通过解决实际问题，体会数学和工程结合的美，增强对工程问题的探究欲望。
3. 学生通过团队合作解决问题，培养协作精神和解决问题的能力。
本课程针对高年级本科生或研究生，他们具备一定的数学基础和编程能力。
课程性质偏重实践，旨在通过MATLAB这一工具将有限元理论应用于具体问题的求解。
课程目标旨在使学生不仅掌握理论知识，而且能够实际操作，将理论知识转化为解决实际问题的技能。
通过课程学习，学生应能够将所学知识应用于未来的学术研究或工程实践中。
二、教学内容1. 有限元方法基本原理回顾：包括有限元离散化、单元划分、形函数、刚度矩阵和载荷向量等概念。
- 教材章节：第二章 有限元方法基础2. MATLAB编程基础：介绍MATLAB的基本操作、数据结构、流程控制、函数编写等。
- 教材章节：第三章 MATLAB编程基础3. MATLAB中的有限元工具箱使用：学习如何使用MATLAB内置的有限元工具箱进行建模和求解。
- 教材章节：第四章 MATLAB有限元工具箱介绍4. 有限元模型构建与求解：结合实际问题，学习如何构建有限元模型，并进行求解。
- 教材章节：第五章 有限元模型构建与求解5. 实例分析与上机操作：通过案例分析，让学生实际操作MATLAB软件，解决具体的有限元问题。
有限元分析课程设计(已做完)
有限元分析课程设计（已做完）
有限元分析是一种利用计算机辅助进行结构分析和优化设计的方法。
它能够以数值模拟的方式对结构进行力学行为和性能的预测，为工程师提供重要的设计指导。
在本次课程设计中，我选择了一个简单的桥梁结构作为研究对象，通过有限元分析的方法对其进行优化设计。
课程设计分为以下几个步骤：建立有限元模型、施加边界条件、求解结果、分析结果和进行优化设计。
在建立有限元模型时，我首先选择了适当的网格划分方法，将桥梁结构划分成小的单元，每个单元内的节点用来计算力学行为。
然后，我根据桥梁结构的几何形状和材料性质，确定了适当的单元类型和材料属性。
在施加边界条件时，我考虑了桥梁结构在现实中的受力情况，如受到自重、行车荷载等。
我选择了合适的边界约束条件，使得计算过程中结构能够保持稳定，并且利用荷载模拟软件施加了相应的荷载。
最后，在优化设计中，我利用有限元分析软件提供的优化算法，进行了桥梁结构的形状优化和材料优化。
通过改变结构的形状或材料特性，我可以得到更满足要求的桥梁结构，提高其性能和效益。
在整个课程设计过程中，我深入学习了有限元分析的理论和方法，并通过实际案例进行了实践。
通过这个课程设计，我不仅对有限元分析的原理有了更深入的了解，也学会了如何应用有限元分析软件进行结构设计和优化。
总的来说，通过这个有限元分析课程设计，我不仅提高了自己的分析和设计能力，也获得了更深入的工程应用知识。
这些知识将对我的未来职业发展和学术研究产生积极的影响。
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1.绪论
1.1有限元概述
有限元方法是解决工程和数学物理问题的数值方法，也称为有限单元法，是矩阵方法在结构力学和弹性力学等领域中的应用和发展。
由于它的通用性和有效性，有限元方法在工程分析中得到了广泛的应用，已成为计算机辅助设计和计算机辅助制造的重要组成部分。
在科学研究和工程设计中，基于建模与仿真的数字化已经成为当今科技发展的必然趋势，有限元分析已成为该领域的最重要方法之一。
随着有限元理论和计算机硬件的发展，有限元软件越来越成熟，已逐渐成为工程师实现工程创新和产品创新的得力助手和有效工具。
ANSYS软件是融结构、流体、电磁场、声场和热场分析于一体的大型通用有限元分析软件，可广泛应用于航空航天、机械工程、土木工程、车辆工程、生物医学、核工业、电子、造船、能源、地矿、水利、轻工等一般工业和科学研究。
它能与多数CAD软件接口，实现数据共享和交换，如Pro/E、UG及AUTOCAD等。
经过近40年的发展及完善，ANSYS软件已经成为国际上最知名、应用领域最广泛、使用人员最多的软件之一，是实施有限元分析的最重要平台之一。
有限元法是机械设计制造及自动化专业的一门重要的专业基础课。
ANSYS 有限元软件包是一个多用途的有限元法计算机设计程序，可以用来求解结构、流体、电力、电磁场及碰撞等问题。
因此它可应用于以下工业领域：航空航天、汽车工业、生物医学、桥梁、建筑、电子产品、重型机械、微机电系统、运动器械等。
本课程实训的目的，是深化学生对理论教学中的概念、理论和方法的理解，同时通过一些工程实例的研究，掌握应用有限元软件对简单机械结构和零部件进行建模、分析和评价的方法，培养分析和解决工程问题的能力。
1.2自选题
我选择的题目是研究板上开槽时板的变形以及应力应变的异同，讨论槽对板强度以及应力集中的影响。
1.3练习题
我选做了四个练习题，分别为角支架的静力学分析、平面梁结构的内力计算、压力问
题的静力分析、机翼模型的模态分析。
2.开槽板的有限元分析
2.1问题描述
基本数据:板长300mm ，宽100mm ，厚5mm ，2
5/102mm N E ⨯=，泊松比0.27；a c 边
固定，ab 边受垂直于边的向下均布载荷p =20N/mm.
2． 模型建立
2.1利用前处理器的moldling 功能建立板的几何模型。
1）用create 画出基本几何要素。
2.2定义材料性质，实常数，单元类型，最后单元划分。
1）开方槽时的单元划分情况。
1
X
Y Z
DEC 19 2012
22:45:08
ELEMENTS
2.3定义载荷,将cd 边位移设置为0（即将cd 边固定），在ab 边上施加均匀分布载荷p =20N/mm.
1
X
Y Z
DEC 19 2012
23:08:19
ELEMENTS NFOR
3． 计算分析。
3.1位移分析
1）开方槽时的变形情况
1
X
Y Z
DEC 19 2012
22:59:13
DISPLACEMENT STEP=1SUB =1TIME=1
DMX =1.763
3）分析：由上面ansys 软件分析结果我们可以清楚地看到离固定边越远的地方位移越大，此外，开圆形槽时最大位移为1.678mm ，而开方形槽时最大位移为1.731mm 。
3.2 应力应变分布
1
MN
MX
X
Y Z
.513E-07.754E-03.001508.002262.003017.003771.004525.005279.006033
.006787
DEC 19 2012
23:04:18
NODAL SOLUTION STEP=1SUB =1TIME=1
EPTOEQV (AVG)DMX =1.763SMN =.513E-07SMX =.006787
1
MN
MX
X
Y Z
.010268141.562283.114424.666566.218707.77849.322990.8741132
1274
DEC 19 2012
23:00:25
NODAL SOLUTION STEP=1SUB =1TIME=1
SEQV (AVG)DMX =1.763SMN =.010268SMX =1274
3)应力应变分析：
由以上分析运算结果我们可以清楚地看到在ab 边上施加均布载荷
时在离固定边较近的上下槽底部应力最大，应变也最大，即靠近约束的两个槽底部为危险截面，a，c点应力也比较大，在远离固定边的部位应力应变都很小几乎可以忽略。
对比开方形槽和圆形槽的应力应变分布图可以看到开方形槽时应力集中部位为方槽的两个底角，最大应变0.006787，最大应力
1274N/mm；开圆形槽时应力应变最大的截面在半圆弧中点，最大应变0.005787，最大应力1157N/mm。
可见开圆形槽能够能够减小应力集中，提高零件强度。
4．结束语
通过ansys上机实验，我深刻地体会到了有限元分析的思想和它在我们专业结构分析方面的优势。
有限元分析的基本思想是用较简单的问题代替复杂问题后再求解。
它将求解域看成是由许多称为有限元的小的互连子域组成，对每一单元假定一个合适的(较简单的）近似解，然后推导求解这个域总的满足条件，从而得到问题的解。
这个解不是准确解，而是近似解，但是这个近似解是在相同的条件下用满足要求的微小单元替代求得的，所以它具有很高的精度。
从以上上机实验我们可以看到，有限元分析主要经过三步，也可用八个字概括：化整为零，集零为整。
首先建立模型，将模型离散化，然后对每个单元按要求求解，最后由单元求解结果得出实际问题的整体结果。
上面实验实例分析让我们不难看出ansys求解结构问题相对于传统力学求解方法具有更高的优势，高效，直观，精确，可靠。
传统力学求解时要根据条件列出力学微分方程，然后通过大量的数学计算最后得出结果，不但计算量大，而且对于数学能力不好的机械人员，分析相当困难，如果有一步出错将会使整个分析完全错误，而用ansys可以省略大量复杂的数学运算和避免数学能力不足的问题，而且计算机处理结果更加可靠和精确。
参考文献
[1] 韩清凯。
机械结构有限单元法基础。
北京：科学出版社，2013.3。
[2] 王俊民。
弹性力学学习方法解题指导。
上海：同济大学出版社，2000。
[3] 吴家龙。
弹性力学。
北京：高等教育出版社，2009。
附录
附录一角支架的静力学
附1.1问题描述
下面将要分析的是一个简单的、单一载荷步的角支架结构静态分析的例子。
该角支架左上侧的圆孔的整个圆周被约束（焊接），而其右下侧的圆孔的底部则作用有线性分布的压力载荷（见下图）。
问题的目的是演示典型 ANSYS 的分析过程。
角支架的尺寸见上图所示，支架材料是 A36 钢，其弹性模量为
30×10（注：psi 是压力单位，定义为英镑/平方英寸，145psi=1MPa），泊松比为 0.27。
附1.2有限元模型
附
1.3：计算结果位移云图如下：
应力云图如下：
2.空间梁的静力学分析
问题描述
有一曲轴结构及其简化的力学模型如图所示，其中，m =Tr=N =2.7e6N.m，T =3000N ，R=2400N ，a= 300mm，b =3mm，r=900mm，h=12mm，d1=5mm，d2=8mm。
对该曲轴进行分析，画出弯矩图和剪力图。
附录3：平面梁结构的内力计算
附3.1：问题描述
一简支梁结构如图所示，其中，m =40kN.m，q =10kN/m，F=20kN。
其中梁宽B=0.08m，梁高H=0.15m，梁长L=5m。
对该梁进行分析，画出弯矩图和剪力图。
材料力学解析解：最大弯曲应力σ=1.042e8(Pa) ，最大剪应力τ=6.25e6(Pa) 。
附3.2：有限元模型
剪力图如下
弯矩图如下：
4.轴承座有限元分析
沈阳理工大学课程设计专用纸
No14
沈阳理工大学。