有限元分析实例
板结构有限元分析实例详解
板结构有限元分析实例详解板结构是一种常见的结构形式，广泛应用于建筑、航空航天、机械、电子等领域。
板结构的特点是结构主要由板和边界构件组成，受到外加载荷作用时，产生弯曲和剪切变形。
为了评估板结构的强度和稳定性，可以使用有限元分析方法进行分析。
本文将以一座大跨度板结构为例，详解板结构有限元分析的步骤及其相关实例。
首先，我们需要对板结构进行几何建模。
通常情况下，板结构可以简化为二维平面问题。
我们可以使用专业的有限元分析软件，如ANSYS、ABAQUS等，进行几何建模。
在建模过程中，需要确定结构的几何形状、边界条件、加载方式等参数。
以一块长方形板作为例子，我们可以在软件中创建一个二维平面，并定义板的几何尺寸和材料属性。
接下来，我们需要对板结构进行网格划分。
有限元分析方法将结构划分为许多小的单元，然后对每个单元进行分析计算。
在板结构分析中，常用的单元类型包括矩形单元、三角形单元、四边形单元等。
我们可以根据实际需要选择适当的单元类型和网格密度，并利用软件自动生成板结构的网格。
然后，我们需要为板结构定义边界条件。
边界条件包括支撑条件和加载条件两个方面。
支撑条件描述了板结构受力的边界，通常包括固定支撑、滑动支撑、自由支撑等情况。
加载条件描述了外力或外载荷施加在板结构上的方式和大小。
在我们的例子中，假设板结构的四个边界均为固定支撑，我们可以在软件中设置相应的边界条件。
之后，我们需要为板结构定义材料属性。
板结构的材料属性包括弹性模量、泊松比、密度等参数。
这些参数描述了板结构在受力时的材料性能和特性。
我们需要根据实际的材料情况，为板结构指定合适的材料属性，并在软件中进行设置。
最后，我们可以对板结构进行有限元分析计算。
在软件中，我们可以选择合适的求解器和分析方法，进行结构的静力分析、动力分析、稳定性分析等。
通过有限元分析，我们可以得到板结构在受力状态下的变形、应力分布、应变分布等结果。
总之，通过板结构的有限元分析，我们可以对结构的强度、稳定性、振动等性能进行评估和优化。
有限元分析实例
机械与动力工程学院
26
1.钢板弹簧的作用
承载
导向
减振
缓和冲击
国内外研究现状
钢板弹簧的垂直方向载荷的计算上常用计算方法：
三角形板法 :假设各弹簧片为一个整体的三角形板
国 内
板端接触法
:假设力在各片弹簧间的传递仅靠各片 端来完成
共同曲率法 :假定各片的弯曲具有共同的曲率
第二，在同一工况下，例如在标定功率工况下，当活 塞的活塞顶圆角半径的变化是5 mm , 6 mm , 3 mm , 2 mm时，活塞的最高温度变化为: 361.15℃~180.96℃ ,356.94℃~180.01℃, 369.78℃~182.24℃ , 373.88℃~183.7℃。这是因为当 活塞的活塞顶圆角半径变大时，燃烧室容积变大，压 缩比变小，活塞的整体温度降低了。当活塞的活塞顶 圆角半径变小时，燃烧室容积变小，压缩比变大，活 塞的整体温度升高了。所以在设计活塞的活塞顶圆角 时应在不影响其结构时尽可能的大一点。本文中活塞 顶圆角半径为6 mm的活塞是相对较好的。
满载应力分析（少片）
最大应力 =280.68MPa<材料许
用应力=1000MPa
结论
1.对板簧的结构与尺寸设计的强度方面的校核与有限元分析 表明校核的结果符合相关技术要求。
2.在相同条件以及同样寿命的前提下，使用少片变截面钢板 弹簧，重量大约比多片弹簧减少50%左右。
基于Workbench 对发动机活塞的温度场分析
有限元结课汇报
主讲人：尹振华
主 1、基于Workbench的曲柄连杆组动力学分析——
要 成
2、基于ANSYS刹车盘应力分析——
员 及
有限元实例分析
作业一：有限元分析实例实例：请对一个盘轴配合机构进行接触分析。
轴为一等直径空心轴，盘为等厚度圆盘，其结构及尺寸如图所示。
盘和轴为一种材料，材料参数为：弹性模量Ex=2.5E5，泊松比NUXY=0.3，摩擦系数MU=0.25，试采用有限元计算方法分析轴和盘在过盈配合时的应力应变分布以及将轴从盘心拔出时轴和盘的接触情况。
问题分析说明（1）本题主要分析装配过程中结构的静态响应，所以分析步选择通用静态分析步。
由于为过盈配合，属于大变形，故应考虑几何非线性的影响。
（2）模型具有轴对称性，所以可以采取轴对称模型来进行分析，先建立二维模型计算，再转换为三维模型计算，这样可以节省计算时间。
分析过程由两个载荷步组成, 第一个载荷步为过盈分析, 求解过盈安装时的情况。
第二个载荷步为将轴从盘心拔出时的接触分析, 分析在这个过程中盘心面和轴的外表面之间的接触应力。
它们都属于大变形问题, 属于非线性问题。
在分析时需要定义一些非线性选项来帮助问题的收敛。
（3）接触面之间有很大的相对滑动，所以模型要使用有限滑移。
模型建立的分析说明（1）进定义单元类型此项实例分析的问题中涉及到大变形, 故选用So li d185 单元类型来建立本实例入部件模块，的模型。
盘轴接触问题属于面面接触, 目标面和接触面都是柔性的,将使用接触单元T ARGET 170 和CO NTAT17 4来模拟接触面。
分别创建名为为part1、part2的部件。
（2）定义材料属性，在线性各向同性材料属性对话框中的EX (弹性模量) 文本框中输入 2 . 5E5,PRX Y (泊松比) 文本框中输入0 . 3,并将定义的材料属性赋予给part1和part2。
如下图所示。
（3）进入装配模块，创建两者间的装配关系。
（4）进入分析步模块定义名为step1和step2的两个分析步。
（5）进入相互作用模块，创建相互作用属性，设置摩擦系数；然后定义接触关系。
如下图所示。
（6）进入载荷模块，创建边界条件，依次定义名为BC -2（类型为：完全固定）、BC -3（类型为：位移/转角，约束U1、UR3），分析步均为Initial 。
有限元分析实例
一题描述图示为一厚壁圆筒，其内径r1=50mm，外径=100mm，作用在内孔上的压力p=10MPa，无轴向压力，轴向长度视为无穷。
要求计算厚壁圆筒的径向应力和切向应力沿半径r方向的分布。
二分析步骤1过滤界面拾取菜单Main Menu →Preference。
弹出图2话框，选择Structural项，单击OK按钮。
图2过滤界面对话框2创建单元类型拾取菜单Main Menu →Preprocessor →Element Type →Add/Edit/delete。
弹出图3对话框，单击Add按钮；弹出图3话框，在左侧列表中选择Structural Solid，在右侧列表中选择8node183，单击OK按钮；返回图4对话框，单击Options 按钮，弹出图5框，选择K3为Plane strain，单击OK按钮，单击图3close 按钮。
图3单元类型对话框图4 单元类型库对话框图5单元选项对话框3 定义材料特性拾取菜单Main Menu →Preprocessor →Material Models。
弹出图6话框在右侧列表中依次双击 Structural，Linear，Elasic，Isorropic，弹出图7对话框，在EX文本框中输入2e11，在PRXY文本框中输入0.3，单击OK按钮。
图6-7材料模型对话框4创建实体模型拾取菜单Main Menu →Preprocessor→Modeling →Create →Areas →Circle →By Dimensions。
弹出图8，在文本框中分别输入0.1,0。
05,90.单击OK按钮。
图8创建面对话框5划分单元拾取菜单Main Menu →Preprocessor→Meshing→Mesh Tool。
弹出图9对话框，单击Size Controls 区域中的Lines后的Set按钮，弹出拾取窗口，拾取面的任一直线边，单击OK按钮弹出图10对话框，在NDIV文本框中输入6，单击Apply按钮，再次弹出拾取窗口11取面的任一弧边，单击OK，再次弹出对话框，在NDIV文本框中输入8，单击OK按钮。
6工程结构实例有限元分析
G xz
17.0 7.4 0.37 0.62 3.6 3.6 16.9 2.808 83.46 27.2
75.0 1151.5 2000.0 1750.0 1616.7 1511.3 4500.0 1366.0 7709.0 2800.0
*注：泡沫块、膨胀胶膜的弹性模量和剪切模量的单位为 MPa ，其它材料均为 GPa ，密度 单位均为
为各向同性材料外，其它材料均为正交各向异性材料。
材料名称
泡沫块 膨胀胶膜 玻璃布 Kevlar 布
碳布 碳条 钛 Kevlar 带 1Cr18Ni3A 2618A
Ex
42.5 18.5 18.5 31.0 125.0 125.0 44.0 140.4 212.0 69.0
Ey
42.5 18.5 18.5 31.0 125.0 125.0 44.0 5.616 212.0 69.0
表 6 正交各向异性材料特性
序号 名称
材料
弹性模量 Ex
（MPa）
弹性模量 Ey
（MPa）
泊松比 xy
1
面板
玻璃钢
13700.0
2
芯层
铝蜂窝*
0.0383
13700.0 0.0383
0.15 0.9998
剪切模量 Gxy
（MPa） 300.0 0.0329
FRP蜂窝结构标志底板有限元分析
在表 6 中铝蜂窝的等效弹性模量、泊松比和剪切模量计算公式 如下：
某型机前机身结构静力有限元分析
某型机前机身结构静力有限元分析
通过MSC.Nastran对总体模型进行应力分析，得出总体模 型中最大壳单元应力为239MPa，最大梁单元应力为387MPa， 壳单元最大位移为19.9mm，梁单元最大位移为8.13mm。
在土木工程中有限元运用的实例
在土木工程中有限元运用的实例哎，说起土木工程里有限元法的运用啊，那可真是无处不在，用处多多。
你想啊，土木工程师们天天跟高楼大厦、桥梁隧道打交道，这些玩意儿结构复杂，受力情况也五花八门，光靠经验和直觉，那哪行？所以啊，有限元法就成了他们的得力助手。
我就拿我自己身边的事儿来说吧，前两年我参与了一个大型商业综合体的建设项目，那可真是个大工程，好几栋高楼，底下还有好几层的商业裙楼，再加上地下室，结构复杂得跟迷宫似的。
在设计阶段，我们团队就遇到了一个大难题，就是那个商业裙楼和塔楼交接的地方，受力特别复杂，各种剪力、弯矩、扭矩都搅和在一起，让人头疼不已。
这时候，有限元法可就派上用场了。
我们用专业的有限元分析软件，把整个结构模型建立起来，然后输入各种材料参数、荷载条件，接着就让软件去跑计算。
说实话，那软件跑起来可真是费时费力，得等上好几天才能出结果，但你别说，等结果一出来，那受力分布图、变形图、应力图，一目了然，清清楚楚。
你瞧，那交接处的受力情况，通过有限元分析，我们就能清楚地看到哪些地方应力集中，哪些地方变形过大，这样就能有针对性地优化设计方案。
比如说，我们发现某个部位的应力超出了材料的许用应力，那我们就得加强那里的配筋，或者调整结构尺寸，让应力分布得更均匀一些。
这样一来，整个结构的安全性就大大提高了，咱们心里也踏实多了。
再来说说桥梁工程吧。
我有一次去参观了一座刚建成的大桥，那桥可真壮观，横跨在一条大江之上，气势恢宏。
我跟大桥的设计师聊了聊，他告诉我，在设计这座桥的时候，他们也用了有限元法。
你想啊，那桥那么长，那么重，还得承受各种车辆荷载、风荷载，甚至还得考虑地震的影响，这受力情况得多复杂啊！设计师们就用有限元法对整个桥梁结构进行了详细的受力分析。
他们考虑了各种可能的荷载组合，还模拟了桥梁在各种极端条件下的变形和应力分布。
这样一来，他们就能准确地评估出桥梁的承载能力和安全性，确保大桥在各种情况下都能稳稳当当的。
CATIA有限元分析报告计算实例完整版
CATIA有限元分析报告计算实例完整版CATIA有限元分析是一种重要的工程分析方法，主要用于预测结构或零部件在特定载荷下的应力、应变和变形情况，从而指导设计改进和优化。
有限元分析通常需要进行大量的计算和数据处理，因此需要专业软件和工程知识来完成。
下面将介绍CATIA有限元分析报告的计算实例，以帮助理解其应用方法和结果展示。
1.问题描述假设我们需要对一个简单的梁进行有限元分析，以评估其在受到特定载荷时的应力情况。
该梁的尺寸为1000mm*100mm*10mm，材料为钢，载荷为1000N。
我们希望得到在梁上各个位置的应力分布情况，并据此判断结构是否安全。
2.模型建立首先在CATIA中建立梁的三维模型，包括尺寸、材料属性等信息。
然后选择适当的有限元分析模块，如ABAQUS或ANSYS，并将模型导入到该软件中进行网格划分和边界条件设置。
3.网格划分在有限元分析中，需要将结构划分为多个小单元（单元网格），以便进行数值计算。
通过划分网格可以更准确地模拟结构的行为，并得到更可靠的结果。
在CATIA中，可以通过设置单元种类、密度和边界条件等参数来进行网格划分。
4.载荷和约束设置在有限元分析中，需要定义结构的载荷（如力、压力等）和约束条件（如固定支撑、弹簧支撑等）。
在这个例子中，我们需要将1000N的载荷作用在梁的一个端点上，并在另一端点设置固定支撑。
5.求解和结果分析将载荷和约束条件设置完毕后，可以开始进行有限元分析求解。
软件将根据模型的几何形状、材料性质和加载情况，计算出结构在各个节点处的应力、应变等数据。
最后，可以根据计算结果生成报告，并进行结果分析和结构安全评估。
6.结果展示有限元分析报告通常包括结构的应力云图、变形云图、最大应力值等信息。
通过这些图表可以直观地了解结构在不同载荷下的响应情况，从而做出合理的结构设计和改进决策。
在这个例子中，我们可以展示梁上各个位置的应力分布情况，并与钢材的屈服极限进行比较，以评估结构的安全性。
有限元分析实例范文
有限元分析实例范文假设我们正在设计一个桥梁结构，希望通过有限元分析来评估其受力情况和设计是否合理。
首先，我们需要将桥梁结构进行离散化，将其分为许多小的有限元单元。
每个有限元单元具有一定的材料性质和几何形状。
接下来，我们需要确定边界条件和加载条件。
例如，我们可以在桥梁两端设置固定边界条件，然后通过加载条件模拟车辆的载荷。
边界条件和加载条件的选择需要根据实际情况和设计要求来确定。
然后，我们需要选择适当的有限元模型和材料模型。
有限元模型选择的好坏将直接影响分析结果的准确性。
材料模型需要根据材料的弹性和塑性性质来选择合适的模型。
接下来，我们可以使用有限元软件将桥梁结构的离散化模型输入计算。
有限元软件将自动求解结构的受力平衡方程，并得出结构的应力和位移分布。
通过分析这些结果，我们可以评估桥梁结构的强度、刚度和稳定性等性能。
最后，根据有限元分析结果进行设计优化。
如果发现一些部分的应力过大，我们可以对设计进行调整，例如增加材料厚度或增加结构的增强筋。
通过不断优化设计，我们可以得到一个满足强度和刚度要求的桥梁结构。
需要注意的是，有限元分析只是工程设计中的一个工具，分析结果需要结合实际情况和工程经验来进行判断。
有限元分析的准确性也取决于离散化的精度、边界条件和材料模型等的选择。
总之，有限元分析是一种重要的工程分析方法，可以用于评估结构的受力情况和设计是否合理。
通过有限元分析，我们可以优化结构的设计，提高结构的性能和安全性。
希望以上例子对你对有限元分析有所了解。
有限元分析实例
有限元模态分析题目一：有一直梁尺寸如图1所示，材料为黄铜，要求用命令流求出该梁的第一、二阶自由伸缩模态，划分网格时要求每个单元格为1mm（六面体，长方体）。
图1梁有限元分析图：直梁一阶自由伸缩模态f=21560Hz直梁二阶自由伸缩模态f=43090Hz注：模态图中白色网格部分是原始静止位置***** INDEX OF DATA SETS ON RESULTS FILE *****SET TIME/FREQ LOAD STEP SUBSTEP CUMULATIVE1 16324. 1 1 12 18484. 1 2 23 21560. 1 3 34 23131. 1 4 45 25635. 1 5 56 26811. 1 6 67 34727. 1 7 78 36216. 1 8 89 36252. 1 9 910 43090. 1 10 10直梁命令流：finish/clear/PREP7et,1,solid45mp,dens,1,8400 !材料密度mp,ex,1,1.0e11 !输入弹性模量mp,ey,1,1.0e11mp,ez,1,1.0e11mp,PRXY,1,0.3 !泊松比mm=0.001block,0,80*mm,0,4*mm,0,6*mmvsel,all/Replotnummrg,kp,1.0e-6vsel,allmshkey,1 ! key: 0 自由网格划分 1 映射网格划分 2 如果可能的话使用映射，否则自由mshape,0 ! key: 0 四边形（2D），六面体（3D） 1 三角形(2D), 四面体(3D)esize,0.001vmesh,all/Replotfinish!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!/soluanty,modalmodopt,LANB,10,15000mxpa,10allselsolveFINISH/post1!set,list,2!set,1,1pldisp,2 !/dscale,1,0.00045/replot题目二：有一圆环尺寸如图2所示，材料为黄铜，要求用命令流求出该梁的第二、三、四阶面内弯曲模态，划分网格时要求每个单元格为1mm（六面体，长方体）。
有限元分析实例
有限元分析实例引言有限元分析（Finite Element Analysis，简称FEA）是一种工程分析方法，能够将连续体结构分割成有限个小单元，通过在每个小单元内建立方程模型，最终求解整个结构的力学行为。
本文将以一个实例来介绍有限元分析的基本过程和步骤。
实例背景我们将以一个简单的杆件弯曲问题为例来进行有限元分析。
假设有一根长度为L、截面积为A的杆件，材料的弹性模量为E，截面的转动惯性矩为I。
我们希望通过有限元分析来计算杆件在一定加载条件下的弯曲变形。
有限元网格的划分首先，我们需要将杆件划分成有限个小单元，即有限元网格。
常用的网格划分方法有三角形划分、四边形单元划分等。
根据具体问题的要求和复杂度，选择合适的划分方法。
单元的建立划分好网格后，我们需要在每个小单元内建立方程模型。
在弯曲问题中，常见的单元模型有梁单元、壳单元等。
在本实例中，我们选择梁单元作为杆件的单元模型。
对于梁单元，我们需要定义每个节点的位移和约束条件。
根据杆件的几何尺寸和材料属性，可以利用应变能量原理和几何相似原理，得到每个节点的位移和约束条件。
材料特性和加载条件的定义在进行有限元分析之前，我们需要定义材料的特性和加载条件。
对于本实例中的杆件，我们需要定义弹性模量E、截面积A和转动惯性矩I。
加载条件可以包括集中力、均布力、弯矩等。
在本实例中，假设杆件受到均布力，即沿杆件轴向的受力分布是均匀的。
单元方程的建立和求解在定义了材料特性和加载条件之后，我们可以根据每个梁单元的位移和约束条件，建立每个单元的方程模型。
常见的方程模型有刚度矩阵方法、位移法等。
根据所选的单元模型，选择合适的方程模型进行计算。
通过对每个单元的方程模型进行组装，我们可以得到整个结构的方程模型。
将加载条件带入，可以求解出整个结构在给定加载条件下的位移、应力等参数。
结果分析根据求解得到的位移信息，我们可以绘制出结构的变形图。
通过变形图，可以直观地观察到结构在弯曲条件下的变形情况。
ABAQUS有限元分析实例详解
ABAQUS有限元分析实例详解有限元分析（Finite Element Analysis，简称FEA）是一种工程分析方法，它将连续物体分割为无数个小的有限元单元，并在每个有限元上分别进行力学方程求解，最终得到整个物体的力学性能。
ABAQUS是目前使用最广泛的有限元分析软件之一，本文将详细介绍ABAQUS有限元分析的实例。
一、准备工作在进行ABAQUS有限元分析之前，首先需要准备以下工作：1.模型准备：将需要分析的物体建模为几何模型，并进行网格划分，划分成有限元单元，以便进行分析。
2.边界条件：设定物体的边界条件，即模拟施加在物体上的外力或约束条件，如支撑条件、加载条件等。
3.材料属性：设定物体的材料属性，包括弹性模量、泊松比等。
4.分析类型：选择适合的分析类型，如静态分析、动态分析、热分析等。
二、材料建模在进行ABAQUS有限元分析时，需要将材料的力学性质进行建模。
通常有以下几种材料建模方法：1.线弹性模型：认为材料的应力-应变关系在整个材料的应力范围内都是线性的，即满足胡克定律。
2.非线性弹性模型：考虑材料的应变硬化效应，即材料的刚度随加载的增加而增大。
3.塑性模型：考虑材料的塑性行为，在达到屈服点后，材料会发生塑性变形。
4.屈服准则模型：通过引入屈服准则，将材料的屈服破坏进行建模。
5.破坏模型：考虑材料的破坏行为，通常采用层间剪切应力、最大主应力等作为破坏准则。
三、加载和约束在进行ABAQUS有限元分析时，需要模拟实际工程中施加在物体上的外部载荷和约束条件。
常见的加载和约束方式有以下几种：1.固定支撑：将物体的一些边界固定，使其不能发生位移。
2.约束位移：设定物体一些节点的位移值，模拟实际固定住的情况。
3.压力加载：施加在物体上的压力载荷。
4.弯曲加载：施加在物体上的弯曲载荷。
5.温度加载：通过施加温度场来模拟温度载荷。
四、求解过程在进行ABAQUS有限元分析时，求解过程主要有以下几个步骤：1.指定分析步数：指定分析的总时间和分析步数，也可以根据需要进行自适应时间增量控制。
《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。
有限元分析实例2
有限元分析梁的有限元分析试分析图中梁：梁承受均布载荷：1.0e5 P a图1 梁的载荷图梁截面分别采用以下三种截面（单位：m）：矩形截面：圆截面：工字形截面：B=0.1, H=0.15 R=0.1 w1=0.1，w2=0.1，w3=0.2,t1=0.0114，t2=0.0114，t3=0.0071.1进入ANSYS程序→ANSYSED 6.1 →Interactive →change the working directory into yours →input Initial jobname: beam→Run1.2设置计算类型ANSYS Main Menu: Preferences →select Structural → OK1.3选择单元类型ANSYS Main Menu: Preprocessor →Element Type→Add/Edit/Delete…→Add…→select Beam 2 node 188 →OK (back to Element Types window)→Close (the Element Type window)1.4定义材料参数ANSYS Main Menu: Preprocessor →Material Props →Material Models →Structural→Linear→Elastic→Isotropic→input EX:2.1e11, PRXY:0.3→ OK1.5定义截面ANSYS Main Menu: Preprocessor →Sections →Beam →Common Sectns→分别定义矩形截面、圆截面和工字形截面：矩形截面:ID=1,B=0.1，H=0.15 →Apply →圆截面：ID=2,R=0.1 →Apply →工字形截面：ID=3,w1=0.1，w2=0.1，w3=0.2，t1=0.0114，t2=0.0114，t3=0.007→OK1.6生成几何模型生成特征点ANSYS Main Menu: Preprocessor →Modeling →Create →Keypoints →In Active CS→依次输入二个点的坐标：input:1(0,0),2(10,0)，3（5,1）→OK 生成梁ANSYS Main Menu: Preprocessor →Modeling →Create →Lines →lines →Straight lines →连接两个特征点，1(0,0),2(10,0) →OK1.7 网格划分ANSYS Main Menu: Preprocessor →Meshing→Mesh Attributes→Picked lines →OK→选择: SECT:1（根据所计算的梁的截面选择编号）；Pick Orientation Keypoint(s):YES→拾取：3#特征点(5,1) →OK→Mesh Tool →Size Controls) lines: Set →Pick All(in Picking Menu) →input NDIV:5→OK (back to Mesh Tool window) → Mesh →Pick All(in Picking Menu) → Close (the Mesh Tool window)1.8 模型施加约束✓最左端节点加约束ANSYS Main Menu: Solution→Define Loads →Apply→Structural →Displacement→ On Nodes→pick the node at (0,0) → OK→select ALL DOF → OK✓最右端节点加约束ANSYS Main Menu: Solution→Define Loads →Apply→Structural →Displacement→ On Nodes→pick the node at (10,0) → OK→select UY,UZ,ROTX → OK✓施加y方向的载荷ANSYS Main Menu: Solution→Define Loads →Apply→Structural →Pressure→ On Beams→Pick All→VALI:100 → OK1.9 分析计算ANSYS Main Menu: Solution →Solve →Current LS→OK(to close the solve Current Load Step window) →OK1.10 结果显示ANSYS Main Menu: General Postproc →Plot Results→Deformed Shape…→select Def + Undeformed→OK (back to Plot Results window) →Contour Plot→Nodal Solu →select: DOF solution, UY, Def + Undeformed, Rotation, ROTZ ,Def + Undeformed→OK。
CATIA有限元分析计算实例1
有限元分析计算实例11.1例题1 受扭矩作用的圆筒11.1－1划分四面体网格的计算（1）进入【零部件设计】工作台启动软件。
单击【开始】→【机械设计】→【零部件设计】选项，如图11－1所示，进入【零部件设计】工作台。
图11－1 单击【开始】→【机械设计】→【零部件设计】选项单击后弹出【新建零部件】对话框，如图11-2所示。
在对话框内输入新的零件名称，在本例题中，使用默认的零件名称【1】。
点击对话框内的【确定】按钮，关闭对话框，进入【零部件设计】工作台。
（2）进入【草图绘制器】工作台在左边的模型树中单击选中【平面】, 如图11-3所示。
单击【草图编辑器】工具栏内的【草图】按钮，如图11-4所示。
这时进入【草图绘制器】工作台。
图11－2 【新建零部件】对话框图11－3 单击选中【平面】（3）绘制两个同心圆草图点击【轮廓】工具栏内的【圆】按钮，如图11-5所示。
在原点点击一点，作为圆草图的圆心位置，然后移动鼠标，绘制一个圆。
用同样分方法再绘制一个同心圆，如图11-6所示。
图11－4 【草图编辑器】工具栏图11－5【轮廓】工具栏下面标注圆的尺寸。
点击【约束】工具栏内的【约束】按钮，如图11-7所示。
点击选择圆，就标注出圆的直径尺寸。
用同样分方法标注另外一个圆的直径，如图11-8所示。
图11－6 两个同心圆草图图11－7 【约束】工具栏双击一个尺寸线，弹出【约束定义】对话框，如图11－9所示。
在【直径】数值栏内输入100，点击对话框内的【确定】按钮，关闭对话框，同时圆的直径尺寸被修改为100。
用同样的方法修改第二个圆的直径尺寸为50。
修改尺寸后的圆如图11-10所示。
图11－8 标注直径尺寸的圆草图图11－9 【约束定义】对话框（4）离开【草图绘制器】工作台点击【工作台】工具栏内的【退出工作台】按钮，如图11-11所示。
退出【草图绘制器】工作台，进入【零部件设计】工作台。
图11－10 修改直径尺寸后的圆图11－11【工作台】工具栏（5）拉伸创建圆筒点击【基于草图的特征】工具栏内的【凸台】按钮，如图11-12所示。
ANSYS有限元分析实例
ANSYS有限元分析实例1.悬臂梁的结构分析悬臂梁是一种常见的结构，其呈直线形式，一端固定于支撑点，另一端自由悬挂。
在这个分析中，我们将使用ANSYS来确定悬臂梁的最大弯曲应力和挠度。
首先，我们需要创建悬臂梁的几何模型，并给出其材料属性和加载条件。
然后，在ANSYS中创建有限元模型，并进行网格划分。
接下来，进行力学分析，求解材料在给定加载下的应力和位移。
最后，通过对结果的后处理，得出最大弯曲应力和挠度。
2.螺旋桨的流体力学分析螺旋桨是一种能够产生推力的旋转装置，广泛应用于船舶、飞机等交通工具中。
螺旋桨的流体力学分析可以帮助我们确定其叶片的受力情况和推力性能。
在这个分析中，我们需要建立螺旋桨的几何模型，并给出流体的流速和压力条件。
然后，我们在ANSYS中创建螺旋桨的有限元模型，并进行网格划分。
通过求解流体场方程，计算叶片上的压力分布和受力情况。
最后，通过对结果的后处理，得出叶片的受力情况和推力性能。
3.散热片的热传导分析散热片是一种用于散热的装置，广泛应用于电子设备、电脑等领域。
散热片的热传导分析可以帮助我们确定散热片在给定热源条件下的温度分布和散热性能。
在这个分析中，我们需要建立散热片的几何模型，并给出材料的热导率和热源条件。
然后，我们在ANSYS中创建散热片的有限元模型，并进行网格划分。
通过求解热传导方程，计算散热片上各点的温度分布。
最后，通过对结果的后处理，得出散热片的温度分布和散热性能。
以上是三个ANSYS有限元分析的实例，分别涉及结构分析、流体力学分析和热传导分析。
通过这些实例，我们可以充分展示ANSYS在不同领域的应用，并帮助工程师和科研人员解决工程问题，提高设计效率和产品性能。
有限元分析实例ppt课件
Stress distribution
Reaction
有限元分析典型流程
§3-5 有限元分析法存在的问题及发展方向
• 有限元模型的建立 有限元网格的自动划分与动态划分－自适应网格
• 求解过程的优化 减少计算量，降低分析成本。
• 有限元分析结果的判读和评定 采用等值线图、明暗色彩、动态图形、过程模拟
机进行分析计算的重要工具。
但是当时限于国内大中型计算机很少，大约只有杭州汽轮机厂的 Siemens7738和沈阳鼓风机厂的IBM4310安装有上述程序，所以用户 算题非常不方便，而且费用昂贵。PC机的出现及其性能奇迹般的提高， 为移植和发展PC版本的有限元程序提供了必要的运行平台。可以说国内 FEA软件的发展一直是围绕着PC平台做文章。在国内开发比较成功并拥 有较多用户（100家以上） 的有限元分析系统有大连理工大学工程力学 系的FIFEX95、北京大学力学与科学工程系的SAP84、中国农机科学研 究院的MAS5.0和杭州自动化技术研究院的MFEP4. 等。但正如上面所述， 国外很多著名的有限元分析公司已经从前些年对PC平台不屑一顾转变为 热衷发展，对国内FEA程序开发者来说发展PC版本不再具有优势。
单元类型选择
Element type：
3结点三角形平面应力单元
单元特性定义 Element properties：
材料特性：E, µ 单元厚度：t
网格划分
Mesh 1
Total number of elements:356 Total number of nodes:208
Mesh 2
Total number of elements:192 Total number of nodes:115
Rotor Dynamics（转子动力学分析） ：转子动力学分析主要解决旋转机械
有限元分析实例2
29 9
VM144, BENDING OF A COMPOSITE BEAM
分析结果比较
SHELL99 model Displacement, in StressxTOP , psi StressxBOT , psi SHELL99 model (with node offset) Displacement, in StressxTOP , psi StressxBOT , psi SOLID46 model Displacement, in StressxTOP , psi StressxBOT , psi Target 0.832 2258. 1731. Target 0.832 2258. 1731. Target 0.832 2258. 1731. Analysis 0.832 2258. 1731. Analysis 0.832 2258. 1731. Analysis 0.832 2258. 1731. Ratio 1.000 1.000 1.000 Ratio 1.000 1.000 1.000 Ratio 1.000 1.000 1.000
80°F
0.014 Btu/(hr-in2°F) 80°F
建模、划分网格、加载边界条件和初始条件
铸件凝固过程中的热焓变化
1 ENTH FOR MATERIAL 2
200 180 160 140 120
ENTH
ENTH
100 80 60 40 20 0 0 250 500 750 1000 1250 1500 1750 2000 2250 2500 2750 3000 3250
(边界上给定温度） (边界上给定热流密度） (边界上给定对流换热）
微元升温所需热量应与传入微元的热量和微体内 部产生的热量平衡。
山岭隧道受力有限元分析ANSYS实例教学
山岭隧道受力ANSYS有限元分析实例教学目录一、问题重述 (1)二、模型的建立 (3)2.1模型绘制 (3)2.2模型参数选取 (3)2.3模型网格划分 (3)2.4计算外荷载（计算DK5+632断面） (4)2.5施加荷载与约束 (7)三、求解模型与受拉地基弹簧的修正 (8)四、求解结果 (10)4.1弯矩、轴力应力云图 (10)4.2关键节点内力 (10)五、附录 (11)附录1 全部节点等效荷载表 (11)附录2 全部节点内力表 (13)附录3 剪力图 (16)一、问题重述隧道起讫里程为DK4+843.5~DK6+430，全长1586.5m ，DK5+632处采用暗挖法施工，该断面的地层及结构等信息见下图。
(a) 纵断面图（单位：m ）(b) 横断面图（单位：cm ）里程 D K 5+632300°∠65°根据地质资料得：围岩级别为Ⅳ级，隧道上方土体重度依次从上往下取γ1 =18 kN/m3，γ2=23kN/m3。
请采用荷载-结构模式对该断面衬砌结构（仅二次衬砌）进行受力分析：（1）试求隧道围岩压力和有限元模型的等效节点力（不考虑重力）？（要求：单元长度取0.3m，画出单元和节点图，编制表格列出各节点的等效节点力）。
（2）采用有限元软件计算结构内力，绘制弯矩图和轴力图，列出特征部位的内力二、模型的建立2.1模型绘制在ANSYS建模，以二次衬砌中轴线为轮廓，隧道断面模型如下图：图2.1 隧道断面尺寸示意图（cm）二次衬砌采用Beam188梁单元模拟，地基弹簧采用Combin14弹簧单元模拟。
隧道纵向计算长度取为1m，二次衬砌参数选取如下表：2.3模型网格划分单元长度取0.3m，网格划分后，单元图、节点图分别如下：图2.2 离散化-节点图图2.3离散化-单元图2.4外荷载的计算（计算DK5+632断面） 2.4.1 验算坑道高度与跨度之比1232644.3032120.902 1.71232723.553212H B ++++==++++＜式中，H 表示坑道高度，B 表示坑道跨度根据我国《铁路隧道设计规范》，可以采用统计法计算。
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5)对活塞进行网格划分，选择[Mesh]一 [Generate Mesh],图形区显示程序自动生成 的六面体网格模型，如图:
6)施加边界条件。加载标定功率工况下活塞的第 三类边界条件，根据下表对活塞各部分进行施加 边界条件。
7)设置需要的结果，选择【Solution(A6 )】，在 工具栏中选择【Thermal】一【Temperature】
5、施加载荷
根据曲柄连杆工 作情况，综合第一类 自由约束和第三类表 面载荷对有限元模型 进行载荷定义。载荷 施加具体如图4，大 小为0.3MPa。
6、运动参数设定
曲柄转速设置 为2.09 rad/s
三、分析结果
1、Total Deformation（总变形 ）
根据分析报告，总变形的最大 值为1.9232mm，在整个运动过程 中其分布呈抛物线状，变形最大 且对结构有危险的是曲柄与连杆、 连杆与活塞杆连接处。这也是设 计中需要校核和加强的地方。
满载应力分析（少片）
最大应力 =280.68MPa<材料许
用应力=1000MPa
结论
1.对板簧的结构与尺寸设计的强度方面的校核与有限元分析 表明校核的结果符合相关技术要求。
2.在相同条件以及同样寿命的前提下，使用少片变截面钢板 弹簧，重量大约比多片弹簧减少50%左右。
基于Workbench 对发动机活塞的温度场分析
位移的最大值=32mm, 装配完成后多片板簧弧高 95.5mm，在设计的装 配弧高101.2±6mm范
围内。
计算结果分析
装配后应力分析
最大应力 =207.468MPa<材料许
用应力=1000MPa
计算结果分析
满载应力分析
最大应力 =203.823MPa<材料许
用应力=1000MPa
计算结果分析
2）对于盘周可以弹性分配摩擦表面和风道的厚度，适当 增加风道厚度，使其在功能上更偏向满足散热性的要求， 这样也可以减少刹车盘重量。
3）对于连接处可以适当改变设汁重点，将其放在如何能 更好的隔绝从盘周传导来的热量上，比如增大连接处传热 路径，减小连接处厚度等。
Nanjing Tech University
多片钢板弹簧有限元模型的建立
加载及边界条件的定义
工况一:
施加预负荷，模拟中间夹紧螺栓夹紧各叶 片时弹簧的变形、应力响应等。位移载荷 大小等于自由状态下各片的间隙之和。
工况二:
施加工作负荷，模拟在板簧的特定长度处 施加弹簧作用力的情况，数值为销子对弹
簧的工作力，大小为9496.2 N。
位移分析
计算结果分析
轻型货车普通变截面 钢板弹簧有限元分析
机械与动力工程学院
26
1.钢板弹簧的作用
承载
导向
减振
缓和冲击
国内外研究现状
钢板弹簧的垂直方向载荷的计算上常用计算方法：
三角形板法 :假设各弹簧片为一个整体的三角形板
国 内
板端接触法
:假设力在各片弹簧间的传递仅靠各片 端来完成
共同曲率法 :假定各片的弯曲具有共同的曲率
添加材料的热传导率，活塞的材料 为铝合金，其热传导率为226w/m·℃。
3)导入活塞的UG三维立体图。将之 前在UG中画的活塞图进行格式转换， 将其另存为IGS的格式，再将其导入 Workbench中，进行分析。 4)在Workbench界面中选择 [Setup]一[Edit]，进入[Mechanical] 分析环境，对活塞进行材料设置，如 图:
很多轿车的前后轮都采用盘式制动器
16
通风盘式制动器
由CATIA建立的刹车盘的模型并取五分之一模型 如图所示。
将做好的刹车盘模型以part类型保存并导入ANSYS 软件中，并对模型进行前处理网格划分
刹车盘制动时受到摩擦力、夹紧力和固定力的作 用，所受力在任何一个时刻都是不同的，所有力 的位置和方向周期性变化，大小也随时叫不断变 化。
标定功率工况下的活塞温度场分布图
5
6
m
m
m
m
3
2
m
m
m
m
结果分析
通过分析不同活塞顶圆角半径的活塞在两种工况下 的温度场可知:
第一，活塞顶部的温度是最高的，由上至下活塞的 温度逐渐降低，裙部的温度最低。活塞的第一环槽的 温度是比较高的，这就容易造成润滑油的变质甚至可 能有碳化的发生，使得活塞环发生粘结，使环槽迅速 磨损、变形，严重时将造成发动机汽缸套擦伤，甚至 拉缸。所以在选取活塞的材料时，要选择抗热性好的 材料。在选择冷却方式时，最好选择活塞底部喷油的 方式。
由已知参数，分别对 九片自由簧片进行单 独三维建模。所有簧 片均为等截面等宽度 簧片。利用Pro/E进 行参数化建模。
多片钢板弹簧有限元模型的建立
网格划分
使用材料 弹性模量
各向同性的线弹 性材料60Si2Mn （硅锰弹簧钢）
210 GPa
泊松比
0.26
摩擦系数
0.2
最大许用应 力应力
b 1000 MPa
精益设计
国
外
强调考虑结构的大变形
准确模拟片间的接触状态
钢板弹簧的设计参数
普通多片式钢板弹簧
:主要用于货车和大客车上
线性特性
矩形断面簧片
:易制造，应用广，多用于轻型车
钢板弹簧的设计参数
梯形端部 上卷耳
制造简单 强度高，制作费用低
钢板弹簧的设计参数
多片 少片
多片钢板弹簧三维模型的建立
钢板弹簧自由状态下的三维模 型建立
第二，在同一工况下，例如在标定功率工况下，当活 塞的活塞顶圆角半径的变化是5 mm , 6 mm , 3 mm , 2 mm时，活塞的最高温度变化为: 361.15℃~180.96℃ ,356.94℃~180.01℃, 369.78℃~182.24℃ , 373.88℃~183.7℃。这是因为当 活塞的活塞顶圆角半径变大时，燃烧室容积变大，压 缩比变小，活塞的整体温度降低了。当活塞的活塞顶 圆角半径变小时，燃烧室容积变小，压缩比变大，活 塞的整体温度升高了。所以在设计活塞的活塞顶圆角 时应在不影响其结构时尽可能的大一点。本文中活塞 顶圆角半径为6 mm的活塞是相对较好的。
Introduction
Workbench是ANSYS公司提出的协同仿真 环境，解决企业产品研发过程中CAE软件的 异构问题。提供了全新的“项目视图 （Project Schematic View）”功能，将整个 仿真流程更加紧密的组合在一起，通过简单 的拖拽操作即可完成复杂的多物理场分析流 程。Workbench 所提供的CAD双向参数链接 互动、项目数据自动更新机制、全面的参数 管理、无缝集成的优化设计工具等，是 ANSYS 在“仿真驱动产品设计”方面达到前 所未有的高度。
主要内容
一.利用UG建模
改变活塞顶的倒圆角分别为 5mm,6mm,3mm,2mm
5mm
6mm
3mm
2mm
二.workbench热分析
1)在工具箱中将稳态热分析系统【Steady-State Thermal】 直接拖入至工程图解中。
2)定义工程数据【Engineering Data]: 必须定义材料的导热系数，可以是 单一材料的，也可以是多种材料的， 根据零件的实际情况而定。导热系 数既可以是各向同性的，也可是各 向异性的，既可是常数也可是与温 度有关的数据。
装配图
2、定义材料为Structural steel(结构钢)
工程数据Engineering Date里材料属性设置为结构钢，弹性模量为 2.1E11，泊松比为0．3，密度为7850kg／m3。
3、定义部件的接触与运动约束
4、网格划分
将简化后的曲柄连杆 CAD 三维模型导入 Workbench平台建立 Static Structural静力学分 析模的前处理模块中进 行网格化，采用自动划 分自由网格，单位选择 为（mm,t,N,s,mv,mA）， 共划分了21953个节点， 10856个单元。如图
分析结果
2、Equivalent (von-Mises) Stress（等效应力）
根据分析报告，等效应力最大 值为65.418MPa，且等效应力在整 个运动行程中呈周期性变化。在等 效应力云图中，等效应力主要分布 在活塞杆上。因此，曲柄连杆在工 作时，其主要承受的应力在与活塞 直接相连的杆上。
分析结果
基于ANSYS刹车盘应力分析
➢制动距离有时也用在良好路面条件下，汽车以 100km/h的初速度制动到停车的最短距离来表示。
车型 捷达 别克GL8 桑塔纳2000 帕萨特 奥迪A6 1.8T 宝来1.8T 宝马745i
制动距离/m 48.8 45.8 45.0 43.9 42.3 40.0 37.1
3、Total Velocity（总速度）
由分析报告可知，曲柄连杆 在仿真中运动总速度为最大值 为298.99mm/s
分析结果
4、Total Acceleration（总加速度）
由分析报告可知，曲柄连杆 在仿真中运动总加速度为最大值 为632.27 mm/s²。
结论ห้องสมุดไป่ตู้
通过有限元分析软件workbench仿真，对 曲轴进行有限元分析，得到理想的仿真结 果，这对于发动机曲轴的设计与改进，提 高发动机设计水平及提高发动机整机性能 有着重要意义，是既经济又有效的科学化 方法。
盘周应力
盘周摩擦表面 上的机械应力 并不明显，与 帽盘接连孔外 侧的应力相比 非常小。只有 机械应力作用 于盘周不致出 现破坏
连接位置处应力
可以看出连接 处应力并不大， 有应力位置只 在刹车盘受摩 擦力和夹紧力 一侧，应力大 小也随周期变 化。机械应力 对连接处没有 过多要求
结论
1）除了盘帽安装孔外侧机械应力较大外，其他位背应力 均较小，初步设计能满足结构稳定性。