有限元三维实体单元与壳单元的组合建模问题研究

三维实体建模与机构仿真

公共选修课申报机械工程系唐继武课程名称：《三维实体建模与机构仿真》一、课程内容：（一）基础模块 1、三维CAD概述掌握用户界面、设计元素库、拖放式操作、不同的零件编辑状态、元素的属性、工具栏、显示工具、多视窗显示、属性表、尺寸修改、三维球、定位锚、智能尺寸标注及绘图项目。 2、三维实体设计基础掌握使用包围盒修改图素尺寸。掌握零件设计基础 3、表面及边的修改掌握表面及边的编辑工具。掌握表面编辑等命令的应用。 4、截面及生成自定义图素掌握智能图素（特征）生成工具。了解二维截面生成工具。掌握生成自定义智能图素。 5、级图素、工具图素的应用与生成工程图掌握高级图素及工具图素的应用。掌握生成工程布局图 6、装配设计掌握利用三维球进行装配。掌握无约束装配。掌握约束装配。熟悉干涉检查。熟悉输出BOM表。 7、钣金设计掌握弯曲图素。掌握钣金件设计。 8、自定义零件库了解自定义零件库 9、渲染熟悉渲染的基本操作。 10、机构仿真动画熟悉装配动画的设计，机构仿真动画设计。了解动画文件的输出。（二）选用模块 1、曲面与实体联合造型了解曲面与实体联合造型。掌握布尔运算。 2、数据交换了解与支持OLE的应用软件链接。了解输出零件格式。了解输入其它格式的零件。掌握与电子图板的接口。（三）实践教学模块实训1 设计软件基本操作。设计软件的启动、退出、用户界面及其设计元素库、拖放式操作、不同的零件编辑状态等基本操作。实训2 零件设计基础

实训3 表面编辑等命令的应用实训4 截面及生成自定义图素实训5 其他图素的应用及生成工程布局图实训6 装配设计实训7 干涉检查及输出BOM表实训8 钣金零件设计实训9 渲染的操作实训10 动画的设计及动画文件的输出二、课程的目的本课程的教学目标是：使学生具备高素质实用型高级职业技术专门人才所必需的三维CAD的基本技能，初步具有解决工程实际问题的能力，从事零件三维造型设计。为学习专业知识和职业技能打下基础。同时培养学生爱岗敬业、团结协作、吃苦耐劳的职业精神与创新设计意识。三、课程的意义依托辽宁制造业基地，根据新技术发展的需要，在企业普遍使用三维建模技术基础上，发现目前企业中三维零件设计软件应用非常广泛、例如CAXA实体设计、UG，PRO/E，CATIA等设计软件。，选择最常见、最实用的并与企业设计生产相类似的典型载体作为课程教学的内容。这样既服务于地方经济，满足企业的需要，也便于教学活动的开展。四、课程学时本课程共32学时，具体安排见表1-1。表1-1 教学任务及课时

abaqus有限元分析过程

一、有限单元法的基本原理有限单元法（The Finite Element Method）简称有限元（FEM），它是利用电子计算机进行的一种数值分析方法。它在工程技术领域中的应用十分广泛，几乎所有的弹塑性结构静力学和动力学问题都可用它求得满意的数值结果。有限元方法的基本思路是：化整为零，积零为整。即应用有限元法求解任意连续体时，应把连续的求解区域分割成有限个单元，并在每个单元上指定有限个结点，假设一个简单的函数（称插值函数）近似地表示其位移分布规律，再利用弹塑性理论中的变分原理或其他方法，建立单元结点的力和位移之间的力学特性关系，得到一组以结点位移为未知量的代数方程组，从而求解结点的位移分量. 进而利用插值函数确定单元集合体上的场函数。由位移求出应变, 由应变求出应力二、ABAQUS有限元分析过程有限元分析过程可以分为以下几个阶段 1.建模阶段: 建模阶段是根据结构实际形状和实际工况条件建立有限元分析的计算模型――有限元模型，从而为有限元数值计算提供必要的输入数据。有限元建模的中心任务是结构离散，即划分网格。但是还是要处理许多与之相关的工作：如结构形式处理、集合模型建立、单元特性定义、单元质量检查、编号顺序以及模型边界条件的定义等。

2.计算阶段:计算阶段的任务是完成有限元方法有关的数值计算。由于这一步运算量非常大，所以这部分工作由有限元分析软件控制并在计算机上自动完成 3.后处理阶段: 它的任务是对计算输出的结果惊醒必要的处理，并按一定方式显示或打印出来，以便对结构性能的好坏或设计的合理性进行评估，并作为相应的改进或优化，这是惊醒结构有限元分析的目的所在。下列的功能模块在ABAQUS/CAE操作整个过程中常常见到，这个表简明地描述了建立模型过程中要调用的每个功能模块。 “Part（部件）用户在Part模块里生成单个部件，可以直接在ABAQUS/CAE环境下用图形工具生成部件的几何形状，也可以从其它的图形软件输入部件。 Property（特性）截面（Section）的定义包括了部件特性或部件区域类信息，如区域的相关材料定义和横截面形状信息。在Property模块中，用户生成截面和材料定义，并把它们赋于(Assign)部件。 Assembly（装配件）所生成的部件存在于自己的坐标系里，独立于模型中的其它部件。用户可使用Assembly模块生成部件的副本（instance），并且在整体坐标里把各部件的副本相互定位，从而生成一个装配件。一个ABAQUS模型只包含一个装配件。

有限元网格划分的基本原则

有限元网格划分的基本原则划分网格是建立有限元模型的一个重要环节，它要求考虑的问题较多，需要的工作量较大，所划分的网格形式对计算精度和计算规模将产生直接影响。为建立正确、合理的有限元模型，这里介绍划分网格时应考虑的一些基本原则。 1 网格数量网格数量的多少将影响计算结果的精度和计算规模的大小。一般来讲，网格数量增加，计算精度会有所提高，但同时计算规模也会增加，所以在确定网格数量时应权衡两个因数综合考虑。图1中的曲线1表示结构中的位移随网格数量收敛的一般曲线，曲线2代表计算时间随网格数量的变化。可以看出，网格较少时增加网格数量可以使计算精度明显提高，而计算时间不会有大的增加。当网格数量增加到一定程度后，再继续增加网格时精度提高甚微，而计算时间却有大幅度增加。所以应注意增加网格的经济性。实际应用时可以比较两种网格划分的计算结果，如果两次计算结果相差较大，可以继续增加网格，相反则停止计算。图1 位移精度和计算时间随网格数量的变化在决定网格数量时应考虑分析数据的类型。在静力分析时，如果仅仅是计算结构的变形，网格数量可以少一些。如果需要计算应力，则在精度要求相同的情况下应取相对较多的网格。同样在响应计算中，计算应力响应所取的网格数应比计算位移响应多。在计算结构固有动力特性时，若仅仅是计算少数低阶模态，可以选择较少的网格，如果计算的模态阶次较高，则应选择较多的网格。在热分析中，结构内部的温度梯度不大，不需要大量的内部单元，这时可划分较少的网格。 2 网格疏密网格疏密是指在结构不同部位采用大小不同的网格，这是为了适应计算数据的分布特点。在计算数据变化梯度较大的部位(如应力集中处)，为了较好地反映数据变化规律，需要采用比较密集的网格。而在计算数据变化梯度较小的部位，为减小模型规模，则应划分相对稀疏的网格。这样，整个结构便表现出疏密不同的网格划分形式。图2是中心带圆孔方板的四分之一模型，其网格反映了疏密不同的划分原则。小圆孔附近存在应力集中，采用了比较密的网格。板的四周应力梯度较小，网格分得较稀。其中图b中网格疏密相差更大，它比图a中的网格少48个，但计算出的孔缘最大应力相差1%，而计算时间却减小了36%。由此可见，采用疏密不同的网格划分，既可以保持相当的计算精度，又可使网格数量减

有限元分析及应用报告利用ANSYS软件对三角形大坝有限元分析

有限元分析及应用报告题目：利用ANSYS软件对三角形大坝有限元分析姓名：xxx 学号：xxx 班级：机械xxx 学院:机械学院指导老师：xxx 二零一五年一月

一．问题概述图示无限长刚性地基上的三角形大坝，受齐顶的水压力作用，试用三节点常应变单元和六节点三角形单元对坝体进行有限元分析，并对以下几种计算方案进行比较： 1）分别采用相同单元数目的三节点常应变单元和六节点三角形单元计算； 2）分别采用不同数量的三节点常应变单元计算； 3）当选常应变三角单元时，分别采用不同划分方案计算求解

二．问题分析由题目所给条件可知，该大坝为无限长度，即大坝长度远大于横截面尺寸，且横截面尺寸沿长度方向不变；作用于大坝的载荷平行于横截面且沿大坝长度方向均匀分布，所以该问题属于平面应变问题。因此在利用ansys软件建模分析时可以只分析其一个截面，即能得出大坝体内各处的应变和应力分布状况。三．有限元建模 1．设置计算类型由问题分析可知本问题属于平面应变问题，所以选择preferences 为structure。 2．单元类型选定由题目可知需要分别使用三节点常应变单元和六节点三角形单元进行有限运分析。三节点常应变单元选择的类型是PLANE42（Quad4node42），该单元属于是四节点单元类型，在网格划分时可以对节点数目控制使其蜕化为三节点单元；六节点三角形单元选择的类型是PLANE183（Quad8node183），该单元属于是八节点单元类型，在网格划分时可以对节点数目控制使其蜕化为六节点单元。因研究的问题为平面应变问题，设置option选项中的Element behavior（K3）设置为plane strain。 3．材料参数大坝常用材料混凝土的弹性模量为14~29×109N/m2，本题选为20×109N/m2，泊松比为0.10~0.18，本题选为0.15。

三维实体建模与设计

三维实体建模与设计课程编码：202561课程英文译名：3D Solid Design and Construction 课程类别：学科基础选修课开课对象：机械工程机自动化专业开课学期：5 学分：2学分；总学时：328学时；理论课学时：16学时；上机学时：16学时先修课程：工程图学、机械原理、机械设计教材：Solid Works 2005机械设计及实例解析．胡仁喜等．北京：机械工业出版社，2005 参考书：【1】机械设计课程设计图册．龚溎义等．北京：高等教育出版社，1989，第三版．【2】SolidWorks 原厂培训手册实威科技.北京：中国铁道出版社，2004 一、课程的性质、目的和任务本课程是面向机械工程等各专业开设的一门课程，是学习利用三维CAD软件进行零部件造型设计及制图的实践性课程。课程的目的是使学生掌握用Solid Works软件进行产品的零件造型设计、部件装配设计以及工程图绘制的基本技能，初步学习基于三维的产品开发设计，掌握自下而上的设计方法，自上而下的设计方法以及两种方法结合使用的设计过程。课程的主要任务： 1.学习掌握三维CAD的特征造型方法； 2.学习掌握三维CAD下的零件造型与部件装配方法； 3.初步掌握三维CAD下基于装配的设计方法； 4.学习掌握三维CAD的二维工程图绘制方法； 5.初步学习利用三维CAD软件Solid Works进行产品设计的方法。二、课程的基本要求通过课堂讲授与上机实践，使学生： 1.了解三维CAD的发展历史、现状及软硬件配置条件； 2.了解三维CAD的发展历史、现状及软硬件配置条件； 3.了解利用三维CAD软件进行设计、制图的基本思路与方法； 4.掌握利用Solid Works进行三维立体造型设计的实现方法； 5.掌握利用Solid Works下的零件造型与部件装配方法； 6.初步掌握Solid Works下自上而下的设计方法以及自下而上和自上而下相结合的方法； 7.掌握Solid Works的二维工程图绘制技术； 8.具有一定的实践体会和相关的应用能力。三、课程的基本内容及学时分配第一章Solid Works 2005 概述（1学时） 1．工作窗口 2．菜单简介 3．工具栏简介第二章零件建模的特征分类（2学时） 1．基于特征的零件建模的基本过程 2．Solid Works的设计思想

对有限元方法的认识

我对有限元方法的认识 1有限元法概念有限元方法（The Finite Element Method, FEM）是计算机问世以后迅速发展起来的一种分析方法。每一种自然现象的背后都有相应的物理规律，对物理规律的描述可以借助相关的定理或定律表现为各种形式的方程（代数、微分、或积分）。这些方程通常称为控制方程（Governing equation）。针对实际的工程问题推导这些方程并不十分困难，然而，要获得问题的解析的数学解却很困难。人们多采用数值方法给出近似的满足工程精度要求的解答。有限元方法就是一种应用十分广泛的数值分析方法。有限元方法是处理连续介质问题的一种普遍方法，离散化是有限元方法的基础。这种思想自古有之：古代人们在计算圆的周长或面积时就采用了离散化的逼近方法：即采用内接多边形和外切多边形从两个不同的方向近似描述圆的周长或面积，当多边形的边数逐步增加时近似值将从这两个方向逼近真解。近年来随着计算机技术的普及和计算速度的不断提高，有限元分析在工程设计和分析中得到了越来越广泛的重视，已经成为解决复杂的工程分析计算问题的有效途径，现在从汽车到航天飞机几乎所有的设计制造都已离不开有限元分析计算，其在机械制造、材料加工、航空航天、汽车、土木建筑、电子电器、国防军工、船舶、铁道、石化、能源、科学研究等各个领域的广泛使用已使设计水平发生了质的飞跃。国际上早在 60 年代初就开始投入大量的人力和物力开发有限元分析程序。“有限单元”是由Clough R W于1960年首次提出的。但真正的有限元分析软件是诞生于 70 年代初期，随着计算机运算速度的提高，内、外存容量的扩大和图形设备的发展，以及软件技术的进步，发展成为有限元分析与设计软件，但初期其前后处理的能力还是比较弱的，特别是后处理能力更弱。

Revit水利三维建模(实例)

Revit水利三维建模过程简介本模型为福建某水闸，最终建模后的效果如图1.0 整个模型大概可以分为四个部分，分别是船闸部分，进水渠部分，消力池、海漫部分，还有水闸闸室部分。由于本人专业有限，只建立了水工结构这一块的模型，上部房建结构，还有电气专业的模型没有在里面体现出来。船闸部分的建模最大的难点在输水廊道的建立，是一个不规则的的变截面构件，这就需要用到软件里路径放样功能，还要用到空心构件的建立才能够实现输水廊道的模型建立。如图2.0 进水渠部分主要是变高程挡土墙的建立有一定的技巧。扶壁式挡土墙在靠近闸室段需要把挡墙顶部高程进行渐变，这个渐变的实现可以有很多种方法，我比较推荐的是用“墙”的族来建立挡墙，最后在立面视图把断面的形式直接改成我们需要的渐变形式，最后生成异形墙。但是这样在挡墙轴线是直线的情况下可以用，但是在曲线的条件下，想要对挡墙进行二次编辑就有一定的局现性。如图3.0这部分构建的建立最大的难点就是右侧弧形扶壁式挡墙的建立，不仅是弧形的轴线，还是顶部变截面的挡墙。首先要先建立一个内置构件，然后用拉伸功能先把弧形挡墙建立，最后用创建空心构件把顶部变截面的要求实现。这跟进水渠的挡墙建立是不一样的。需要自己操作一遍认真体会。如图4.0 最后水闸部分，梁板的布置最后需要和闸墩进行连接，就是过程比较繁琐，没有什么技术含量。如图5.0

本模型（某宝）的建立花了大概一个礼拜左右的时间，并录制了相应的视频，志在为刚接触水利三维建模的小伙伴提供参考，不足之处还请少些批评，共同进步! 下图为本模型的模型文件（CAD+Revit）和建模视频截图，视频大概6个小时左右。跟着视频做的话，应该很快就能把这个模型建立起来。图6.0技术文件图7.0视频文件

ANSYS有限元分析与实体建模

第五章实体建模 5.1实体建模操作概述用直接生成的方法构造复杂的有限元模型费时费力，使用实体建模的方法就是要减轻这部分工作量。我们先简要地讨论一下使用实体建模和网格划分操作的功能是怎样加速有限元分析的建模过程。自下向上地模造有限元模型：定义有限元模型顶点的关键点是实体模型中最低级的图元。在构造实体模型时，首先定义关键点，再利用这些关键点定义较高级的实体图元（即线、面和体）。这就是所谓的自下向上的建模方法。一定要牢记的是自下向上构造的有限元模型是在当前激活的坐标系内定义的。图5-1自下向上构造模型自上向下构造有限元模型：ANSYS程序允许通过汇集线、面、体等几何体素的方法构造模型。当生成一种体素时，ANSYS程序会自动生成所有从属于该体素的较低级图元。这种一开始就从较高级的实体图元构造模型的方法就是所谓的自上向下的建模方法。用户可以根据需要自由地组合自下向上和自上向下的建模技术。注意几何体素是在工作平面内创建的，而自下向上的建模技术是在激活的坐标系上定义的。如果用户混合使用这两种技术，那么应该考虑使用CSYS，WP或CSYS，4命令强迫坐标系跟随工作平面变化。图5-2自上向下构造模型（几何体素）注意：建议不要在环坐标系中进行实体建模操作，因为会生成用户不想要的面或体。

运用布尔运算：可以使用求交、相减或其它的布尔运算雕塑实体模型。通过布尔运算用户可直接用较高级的图元生成复杂的形体。布尔运算对于通过自下向上或自上向下方法生成的图元均有效。图5-3使用布尔运算生成复杂形体。拖拉或旋转：布尔运算尽管很方便，但一般需耗费较多的计算时间。故在构造模型时，如果用拖拉或旋转的方法建模，往往可以节省计算时间，提高效率。图5-4拖拉一个面生成一个体〔VDRAG〕移动和拷贝实体模型图元：一个复杂的面或体在模型中重复出现时仅需要构造一次。之后可以移动、旋转或拷贝到所需的地方。用户会发现在方便之处生成几何体素再将其移动到所需之处，这样往往比直接改变工作平面生成所需体素更方便。图5-5拷贝一个面网格划分：实体建模的最终目的是为了划分网格以生成节点和单元。在完成了实体建模和建立了单元属性，网格划分控制之后，ANSYS程序可以轻松地生成有限元网格。考虑到要满足特定的要求，用户可以请求映射网格划分生成全部都是四边形、三角形或块单元。

工程数值方法与有限元分析

工程数值方法与有限元分析（机械工程学院机械类专业）课程号：周学时：4 学分：3 课程类别：预修课程：高等数学，线性代数，力学基础课面向对象：机械类专业学生教学方式：多媒体教学教学目的和教学要求：在科学研究与工程技术中，经常遇到数学模型的求解问题。然而在许多情况下，要获得模型问题的准确解往往是十分困难的，甚至是不可能的。因此，研究各种数学问题的近似解法非常必要。计算方法是一门与计算机应用密切结合的实用性很强的课程，它专门研究各种数学问题的一类近似解法，从一组原始数据出发，按照确定的运算规则进行有限步运算，最终获得问题的数值形式且满足精度要求的近似解。通过对《计算方法》的学习，掌握数值计算的基本概念和基本理论，深入理解方法的设计原理与处理问题的技巧，重视误差分析与收敛性、数值稳定性，注重利用计算机进行科学计算能力的培养,并熟练掌握Matlab 软件,会用Matlab实现各种计算方法。在此基础上进一步学习数值计算的集大成者-有限元方法, 了解有限元方法的基础知识及其在机械、机械电子领域中的应用，掌握有限元方法的基本原理与分析过程，包括静力学、动力学、非线性力学、热场、电磁场等的建模及分析。学生可使用有限元软件进行机械零件及系统的实例分析，并对分析结果进行评价，指导和优化机械零件及系统的设计。本课程面向机械电子专业及机械类相关专业的高年级本科生课程简介：内容主要包括：计算机上常用的数值计算方法以及有关的基本概念与理论，主要有误差、非线性方程求根、线性代数方程组的解法、插值与拟合、数值微分与数值积分、常微分方程初值问题的数值解法。并且算法面向计算机，注重培养学生运用计算机进行科学计算解决工程问题的能力。并熟练掌握Matlab 软件，会用Matlab实现各种计算方法。有限元的分析与建模是一个机械工程师必须掌握的方法和技能。本课程为机械类专业的高年级学生核心课，使学生了解有限元方法的基本概念和基本理论，掌握有限元分析的基本处理方法，熟悉常用有限元分析软件在实际工程中的应用，最终培养学生在机械设计、机电系统设计中能有效的应用有限元方法。主要内容及学时分配：每周4学时，共16周主要内容： ( O ) 绪论1学时 (一)误差2学时

cad三维建模快捷键

MEASURE：将点对象或块按指定的间距放置ME MIRROR：创建对象的镜像副本MI MLINE：创建多重平行线ML MOVE：在指定方向上按指定距离移动对象M MSPACE：从图纸空间切换到模型空间视口MS MTEXT：创建多行文字 T、MT MVIEW：创建浮动视口和打开现有的浮动视口MV OFFSET：创建同心圆、平行线和平行曲线O OPTIONS：自定义 AutoCAD 设置 GR、OP、PR OSNAP：设置对象捕捉模式OS PAN：移动当前视口中显示的图形P PASTESPEC：插入剪贴板数据并控制数据格式PA PEDIT：编辑多段线和三维多边形网格PE PLINE：创建二维多段线PL PRINT ：将图形打印到打印设备或文件PLOT POINT：创建点对象PO POLYGON：创建闭合的等边多段线POL PREVIEW：显示打印图形的效果PRE PROPERTIES：控制现有对象的特性 CH、MO PROPERTIESCLOSE：关闭“特性”窗口PRCLOSE PSPACE：从模型空间视口切换到图纸空间PS PURGE：删除图形数据库中没有使用的命名对象，例如块或图层PU QLEADER：快速创建引线和引线注释LE QUIT：退出AutoCAD EXIT RECTANG：绘制矩形多段线REC REDRAW：刷新显示当前视口R REDRAWALL：刷新显示所有视口RA REGEN：重生成图形并刷新显示当前视口RE REGENALL：重新生成图形并刷新所有视口REA REGION：从现有对象的选择集中创建面域对象REG RENAME：修改对象名REN RENDER：创建三维线框或实体模型的具有真实感的渲染图像RR REVOLVE：绕轴旋转二维对象以创建实体REV RPREF：设置渲染系统配置RPR ROTATE：绕基点移动对象RO SCALE：在 X、Y 和 Z 方向等比例放大或缩小对象SC SCRIPT：用脚本文件执行一系列命令SCR SECTION：用剖切平面和实体截交创建面域SEC SETVAR：列出系统变量并修改变量值SET SLICE：用平面剖切一组实体SL SNAP：规定光标按指定的间距移动SN SOLID：创建二维填充多边形SO

有限元分析过程

有限元分析过程可以分为以下三个阶段： 1.建模阶段: 建模阶段是根据结构实际形状和实际工况条件建立有限元分析的计算模型——有限元模型，从而为有限元数值计算提供必要的输入数据。有限元建模的中心任务是结构离散，即划分网格。但是还是要处理许多与之相关的工作：如结构形式处理、集合模型建立、单元特性定义、单元质量检查、编号顺序以及模型边界条件的定义等。 2.计算阶段: 计算阶段的任务是完成有限元方法有关的数值计算。由于这一步运算量非常大，所以这部分工作由有限元分析软件控制并在计算机上自动完成。 3.后处理阶段: 它的任务是对计算输出的结果惊醒必要的处理，并按一定方式显示或打印出来，以便对结构性能的好坏或设计的合理性进行评估，并作为相应的改进或优化，这是惊醒结构有限元分析的目的所在。注意：在上述三个阶段中，建立有限元模型是整个有限分析过程的关键。首先，有限元模型为计算提供所以原始数据，这些输入数据的误差将直接决定计算结果的精度；其次，有限元模型的形式将对计算过程产生很大的影响，合理的模型既能保证计算结构的精度，又不致使计算量太大和对计算机存储容量的要求太高；再次，由于结构形状和工况条件的复杂性，要建立一个符合实际的有限元模型并非易事，它要考虑的综合因素很多，对分析人员提出了较高的要求；最后，建模所花费的时间在整个分析过程中占有相当大的比重，约占整个分析时间的70%，因此，把主要精力放在模型的建立上以及提高建模速度是缩短整个分析周期的关键。原始数据的计算模型，模型中一般包括以下三类数据： 1.节点数据: 包括每个节点的编号、坐标值等； 2.单元数据： a.单元编号和组成单元的节点编号；b.单元材料特性，如弹性模量、泊松比、密度等；c.单元物理特征值，如弹簧单元的刚度系数、单元厚度、曲率半径等；d.一维单元的截面特征值，如截面面积、惯性矩等；e.相关几何数据 3.边界条件数据：a.位移约束数据；b.载荷条件数据；c.热边界条件数据；d.其他边界数据. 建立有限元模型的一般过程： 1.分析问题定义在进行有限元分析之前，首先应对结果的形状、尺寸、工况条件等进行仔细分析，只有正确掌握了分析结构的具体特征才能建立合理的几何模型。总的来说，要定义一个有限元分析问题时，应明确以下几点： a.结构类型； b.分析类型； c.分析内容； d.计算精度要求； e.模型规模； f.计算数据的大致规律 2.几何模型建立几何模型是从结构实际形状中抽象出来的，并不是完全照搬结构的实际形状，而是需要根据结构的具体特征对结构进行必要的简化、变化和处理，以适应有限元分析的特点。 3.单元类型选择划分网格前首先要确定采用哪种类型的单元，包括单元的形状和阶次。单元类型选择应根据结构的类型、形状特征、应力和变形特点、精度要求和硬件条件等因素综合进行考虑。

CAD三维建模实例

CAD三维建模实例操作一-----创建阀盖零件的三维模型将下面给出的阀盖零件图经修改后，进行三维模型的创建。阀盖零件图如图1所示。 ●图形分析：阀盖零件的外形由左边前端倒角30度的正六边体，右边四个角R=12mm的底座，中间有一个倒45度角和R=4mm连接左右两边。该零件的轴向为一系列孔组成。根据该零件的构造特征，其三维模型的创建操作可采用：（1）拉伸外轮廓及六边形；（2）旋转主视图中由孔组成的封闭图形；（3）运用旋转切除生成30度和45度、R4的两个封闭图形，生成外形上的倒角；（4）运用差集运算切除中间用旋转生成的阶梯轴（由孔组成的图形旋转而成），来创建该零件中间的阶梯孔，完成三维模型的创建。如需室内设计学习指导请加QQ技术交流群：106962568 庆祝建群三周年之际，如今超级群大量收人！热烈欢迎大家！ ●零件图如图1所示。

图1 零件图具体的操作步骤如下： 1．除了轮廓线图层不关闭，将其他所有图层关闭，并且可删除直径为65mm的圆形。然后，结果如图2所示。图2 保留的图形 2．修改主视图。将主视图上多余的线条修剪，如图3所示。 3．将闭合的图形生成面域。单击“绘图”工具条上的“面域”按钮，框选所有的视图后，按回车键，命令行提示：已创建8个面域。

4．旋转左视图。单击“视图”工具条上的“主视”按钮，系统自动将图形在“主视平面”中显示。注意：此时，显示的水平线，如图4 a）所示。输入“RO”（旋转）命令，按回车键，再选择右边的水平线（即左视图）的中间点，输入旋转角度值90，按回车键，完成左视图的旋转如图4 b）所示。在轴测图中看到旋转后的图形如图4 c）所示。图4 a）旋转前图4 b）放置后提示：图中的红色中心线是绘制的，用该线表明二视图的中心是在一条水平线上。图4 c）轴测视图 5．移动视图将两视图重合的操作如下： ①单击“视图”工具条上的“俯视”按钮，系统自动将图形转换至俯视图中，如图5所示。图5 俯视图显示图6 标注尺寸 ②单击“标注”菜单，选择“线性”标注，标注出二图间的水平距离，如图6所示。标注尺寸的目的是便于将图形水平移动进行重合。

ANSYS有限元网格划分的基本原则

ANSYS有限元网格划分的基本原则引言 ANSYS中有两种建立有限元模型的方法：实体建模和直接生成。使用实体建模，首先生成能描述模型的几何形状的几何模型，然后由ANSYS程序按照指定的单元大小和形状对几何体进行网格划分产生节点和单元。对于直接生成法，需要手工定义每个节点的位置和单元的连接关系。一般来说对于规模较小的问题才适于采用直接生成法，常见的问题都需要先通过实体建模生成几何模型，然后再对其划分网格生成有限元模型。随着计算机性能的提高，分析模型的复杂性和规模都越来越大，而直接生成法也因其自身的局限性逐渐的被淘汰，所以正确的理解划分网格的目的和掌握划分网格的方法不论是对ANSYS的学习还是对二次开发都有重要的作用，尤其是当模型复杂度大，对模型的某些部分网格需要特殊处理时，这种对划分网格深度的理解作用更加明显。 2 常用高级网格划分方法随着ANSYS功能的越来越强大和计算机性能的飞速提高，有限元分析向着大型化、复杂化的方向发展，而划分网格的观念也需要逐渐从二维模型向三维模型上上转变。这里主要描述三种常见的高级划分网格的方法，正确的理解和掌握这些划分网格的思想对于二次开发者来说非常的重要。 1）延伸网格划分延伸网格划分是指将一个二维网格延伸生成一个三维网格；三维网格生成后去掉二维网格，延伸网格划分的步骤大体包括：先生成横截面、指定网格密度并对面进行网格划分、拖拉面网格生成体网格、指定单元属性、拖拉、完成体网格划分、释放已选的平面单元。这里通过一个延伸网格划分的简单例子来加深对这种网格划分的理解。图1 延伸网格划分举例建立如图1所示的三维模型并划分网格，我们可以先建立z方向的端面，然后划分网格，通过拖拉的方法在z方向按照图中所示尺寸要求的三维模型，只需

有限元分析基础教程

前言有限元分析已经在教学、科研以及工程应用中成为重要而又普及的数值分析方法和工具；该基础教程力求提供具备现代特色的实用教程。在教材的内容体系上综合考虑有限元方法的力学分析原理、建模技巧、应用领域、软件平台、实例分析这几个方面，按照教科书的方式深入浅出地叙述有限元方法，并体现出有限元原理“在使用中学习，在学习中使用”的交互式特点，在介绍每一种单元的同时，提供完整的典型推导实例、MATLAB实际编程以及ANSYS应用数值算例，并且给出的各种类型的算例都具有较好的前后对应性，使学员在学习分析原理的同时，也进行实际编程和有限元分析软件的操作，经历实例建模、求解、分析和结果评判的全过程，在实践的基础上深刻理解和掌握有限元分析方法。一本基础教材应该在培养学员掌握坚实的基础理论、系统的专业知识方面发挥作用，因此，教材不但要提供系统的、具有一定深度的基础理论，还要介绍相关的应用领域，以给学员进一步学习提供扩展空间，本教程正是按照这一思路进行设计的；全书的内容包括两个部分，共分9章；第一部分为有限元分析基本原理，包括第1章至第5章，内容有：绪论、有限元分析过程的概要、杆梁结构分析的有限元方法、连续体结构分析的有限元方法、有限元分析中的若干问题讨论；第二部分为有限元分析的典型应用领域，包括第6章至第9章，内容有：静力结构的有限元分析、结构振动的有限元分析、传热过程的有限元分析、弹塑性材料的有限元分析。在基本原理方面，以基本变量、基本方程、求解原理、单元构建等一系列规范的方式进行介绍；在阐述有限元分析与应用方面，采用典型例题、MATLAB程序及算例、ANSYS算例的方式，以体现出分析建模的不同阶段和层次，引导学员领会有限元方法的实质，还提供有大量的练习题。本教程的重点是强调有限元方法的实质理解和融会贯通，力求精而透，强调学员综合能力(掌握和应用有限元方法)的培养，为学员亲自参与建模、以及使用先进的有限元软件平台提供较好的素材；同时，给学员进一步学习提供新的空间。本教程力求体现以下特点。 (1)考虑教学适应性：强调对学员在数学原理、分析建模、软件应用几个方面的培养目标要求，注重学员在工程数值方面的基础训练，培养学员“使用先进软件＋分析实际问题”的初步能力。 (2)考虑认知规律性：力求按照有限元分析方法的教学规律和认知规律，在教材中设计了“基本变量、基本方程、求解原理、单元构建”这样的模块；并体现出有限元原理“在使用中学习，在学习中使用”的交互式特点，在介绍每一种单元的同时，提供实用的MATLAB实际编程和数值实例；在每一章还进行要点总结，给出典型例题，以引导学员领会有限元方法的实质，体现教材的启发性，有利于激发学员学习兴趣和便于自学。 (3)考虑结构完整性：本教程提供完整的教材结构：绪论、正文、典型例题、基于MATLAB的编程算例与数值算例、具有一定深度的ANSYS算例、各章要点、习题、专业术语的英文标注、关键词中文和英文索引、参考文献，便于学员查阅。 (4)内容上的拓展性：除基本内容外，还介绍了较广泛的应用领域，包括：静力结构分析、结构振动分析、传热过程分析、弹塑性材料分析；提供了有关的典型问题的建模详细分析过程，基本上反映了有限元分析在一些主要领域的应用状况及建模方法。 (5)编排上的逻辑性：本教程力求做到具有分明的层次和清楚的条理，在每一章中重点突出有限元方法的思想、数理逻辑及建模过程，强调相应的工程概念，提供典型例题及详解，许多例题可作为读者进行编程校验的标准考题(Benchmark)，还提供了对应的MATLAB编程算例与ANSYS算例，特别是介绍了基于APDL参数化的ANSYS建模方法，并给出具体的实例，力求反映有限元分析的内在联系及特有思维方式。

有限元分析步骤

有限元建模与分析有限元分析（FEA）是一种预测结构的偏移与其它应力影响的过程，有限元建模（FEM）将这个结构分割成单元网格以形成实际结构的模型，每个单元具有简单形态（如正方形或三角形）。这样有限元程序就有了可写出在刚度矩阵结构中控制方程方面的信息。每个单元上的未知量就是在节点上的位移，这个点就是单元元的连接点。有限元程序将这些单个单元的刚度矩阵组合起来以形成整个模型的总刚度矩阵，并给予已知力和边界条件来求解该刚度矩阵以得出未知位移，从节点上位移的变化就可以计算出每个单元中的应力。有限单元由假定的应变方程式导出，有些单元可假设其应变是常量，而另外一些可采用更高阶的函数。利用给定单元的这些方程和实际几何体，则可以写出外力和节点位移之间的平衡方程。对于单元的每个节点来说，每个自由度就有一个方程，这些方程被十分便利地写成矩阵的形式以用于计算机的演算中，这个系数的矩阵就变成了一个显示出力对位移的关系的刚度矩阵：{F}=[K]、{d} 尽管求知量处于离散的自由度，内部方程仍被写成表述为连续集的应变函数。这就意味着如果选择了正确单元的话，纵然这个有限元模型有一组离散的方程，只要用有限的节点和单元也可以收敛出正确的答案。有限元模型是解决全部结构问题的完全理想的模型。这些问题包括节点的定位，单元，物理的和材料的特性，载荷和边界条件，根据分析类型的不同，如静态结构载荷，动态的或热力分析，这个模型就确定得不同。一个有限元模型常常由不止一种单元类型来建立，有限元模型是以结构的偏移来建立成数学模型，而不只是在外观上象原结构。也许某个零件用梁单元最好，而另外的零件则可能用薄壳单元最理想。对于给定的问题来讲，求解结果的准确性将取决于结构建模的好坏，负载和边界条件的确定，以及所用单元的精度。一般来讲，如模型细分更小的单元，则求解将更准确。了解你在最终的求解结果上有充分收敛的唯一确信的方法是用更细网格的单元来建立更多的模型，以检查求解结果的收敛性。新的有限元用户经常产生想象上的错误，即建立一个有限元模型的目的是建立一个看起来象这种结构的模型。有限元建模的目的是建立一个从数学意义是“相似”的模型，而不是一个外观相似的模型。一个有经验的使用者学会了怎样选择单元的正确类型，和在模型的不同区域中怎样来细分网格。一个经常忽略的错误根源是在一个模型中的负载和边界条件上进行了错误的假设。同时也很轻易地相信一个有限元模型的每个十进位的结果。以及忘掉了在负载和边界条件上粗糙的假设。如果有一个关于怎样建立边界条件模型的问题的话，宁可用你的模型以不同的方法去测试其灵敏度，而不是仅遵循一种方法，得出一种答案，

有限元建模基本原则

?确保精度 ?控制规模 ?确保精度: 表格1:误差分析及处理即使采用较少的单元和较低的差值函数阶次，也能获得较满意的离散精度。例如，假设场函数在整个结构内的分布是二次函数，则用一个二次单元离散就能得到场函数的精确解。如果场函数是线性或接近于线性分布，则用线性单元离散也能得到很好的离散精度。但实际问题的场函数往往很复杂（如存在应力集中），在整个结构内很难遵循某一种函数规律，某些部位可能按高阶函数规律分布，某些部位又可能接近低阶函数的性质。故，在划网格时，结构内的不同部位可能采用不同密度和阶次的网格形式。综上所述：提高精度的措施： 1?提高单元阶次（单元插值函数完全多项式的最高次数）阶次越高，插值函数越能逼近复杂的真实场函数，物理离散精度越高。其次，高阶单元的边界可以是曲线或曲面，因此在离散具有曲线或曲面边界的结构时，几何离散误差也较线性单元小。所以当结构的场函数和形状较复杂时，可以采用这种方法来提高精度。单元的阶次越高，收敛速度越快。 2?增加单元数量等同于减小单元尺寸，尺寸减小时，单元的插值函数和边界能够逼近结构的实际的场函数和实际边界，物理和几何离散误差都将减小。当模型规模不太大时, 可以采用这种方法提高精度。但是值得注意的是：精度随着单元数量增加是有限的，当数量增加到一定程

度后，继续增加单元数量，精度却提高甚微，再采用这种方法就不经济了。实际操作时可以比较两种单元数量的计算结果，如果两次计算的差别较大，可以继续增加单元数量，否则停止增加。 3.划分规则的单元形状单元形状的好坏将影响模型的局部精度，如果模型中存在较多的形状较差的单元，则会影响整个模型的精度。直观上看，单元各条棱边或各个内角相差不大的形状是较好的形状。 4.建立与实际相符的边界条件如果模型边界条件与实际工况相差较大，计算结果就会出现较大的误差，这种误差有时甚至会超过有限元法本身带来的原理性误差。可采用组合结构模型法，这种方法可以较好地考虑影响较大的结构间的相互作用，避免人为设置边界条件带来的误差。或采用一些测试结果，将计算值与测试值进行比较，以逐步将边界条件调整合理。 5.减少模型规模计算误差与运算次数有关，运算次数越多，误差累计就可能越大，所以采取适当的措施降低模型规模，减少运算次数，也可能提高计算精度。模型规模直观上可以用节点数和单元数来衡量，一般讲，节点数和单元数越多，模型规模越大，反之则越小。在估计模型规模时，除考虑节点的多少外，还应考虑节点的自由度数，总刚度矩阵的阶次等于节点数与其自由度数的乘积，即结构的总自由度数。减小模型规模的方法：（1）对模型进行处理：建立几何模型时，并不总是照搬结构的原有形状和尺寸，有时要做适当的简化和变换处理。合理的近似和变换可以降低模型规模，而仍然保持一定的工程精度要求。几何模型的处理方法有：降维处理、细节简化、等效变化、对称性利用和划分局部结构等。此处很重要，参考《有限元法-原理、建模及应用》第二版.杜平安编著154 页.左下角（2）采用子结构法：将一个复杂的结构从几何上分割为一定数量的相对简单的子结构，首先对每个子结构进行分析，然后将每个子结构的计算结果组集成整体结构的有限元模型。这种模型比直接离散结构所得到的模型要相对简单的多，从而使模型规模得到控制。这种方法适用于静力分析和动力分析。还有三种方法，不适合初级学者，待续… 看abaqus视频时了解到，对于三角形单元，一般要用二阶单元来提高精度，二阶单元会增加自由度数；但对于四边形或六面体单元，一般一阶单元已有很好的精度，不必使用二阶单元。

三维实体建模技术

第一章三维实体建模技术学习重点了解三维实体建模设计的特点和一般过程；熟释NX 3.0的各个功能面板，建模方式以及模型分析功能；掌握NX 3.0关于草图绘制，零件设计，装配设计，工程图设计的基本操作。 1.1概述三维建模设计不同于二维绘图设计，二维绘图设计在一个平面上即可完成，而三维建模设计是在三维空间中进行，建立的模型具有长度，高度，宽度三个方向的尺寸。在三维建模设计中，首先建立在工作空间的坐标系（包括原点，坐标轴和基准平面），然后在草绘平面绘制模型的特征截面或扫描轨迹，并根据参照平面放置特征截面的各图形元素，对二维特征截面进行拉伸，旋转，扫描等操作，可生成三维模型的基础特征。特征是构成三维模型的基础，各中各样的三维模型就是由不同的特征按照一定的设计要求进行组合所形成的集合体。 NX 3.0软件系统是美国 UGS 公司研制的一套由设计到制造的一体化三维软件，是新一代的产品造型系统。本章所有操作界面，设计流程以及模型均在 NX 3.0环境中进行。 1.2实训1――机械零件实体模型建立 1.2.1问题描述零件设计是机械设计的基础，通过对零件进行实体设计，可以使设计过程更加直观，并尽量多地获取零件的体信息。零件实体建模的基本技术是基于特征的，任何零件的建立都离不开特征的建立，而参数化绘制是创建各种零件特征的基础，贯穿整个零件建模过程。熟三维设计的基本功。本章以机械设计中常用零件轴，键，半联轴器的设计为例，简要说明在 NX 3.0环境中进行零件设计，装配体设计和工程图设计的建模过程。 1.2.2实训目的熟悉NX 3.0的操作界面，了解个功能面板；了解用 NX 3.0进行零件三维实体建模的设计过程，初步实验用 NX 3.0进行计算机辅助机械设计的强大功能。是进行悉掌握特征截面的参数化草图绘制技术, 进而由截面草图生成零件特征的操作技术, 图1-1轴、键和半联轴器的实体模型

C三维绘图教程与案例很实用

C三维绘图教程与案例很实用文件编码（008-TTIG-UTITD-GKBTT-PUUTI-WYTUI-8256）

CAD 绘制三维实体基础 1、三维模型的分类及三维坐标 AutoCAD除具有强大的二维绘图功能外，还具备基本的三维造型能力。若物体系；并无复杂的外表曲面及多变的空间结构关系，则使用AutoCAD可以很方便地建立物 2、三维图形的观察方法；体的三维模型。本章我们将介绍AutoCAD三维绘图的基本知识。三维几何模型分类在AutoCAD中，用户可以创建3种类型的三维模型：线框模型、表面模型及实体模型。这3种模型在计算机上的显示方式是相同的，即以线架结构显示出来，但用户可用特定命令使表面模型及实体模型的真实性表现出来。线框模型是一种轮廓模型，它是用线（3D空间的直线及曲线）表达三维立体，不包含面及体的信息。不能使该模型消隐或着色。又由于其不含有体的数据，用户也不能得到对象的质量、重心、体积、惯性矩等物理特性，不能进行布尔运算。图11-1显示了立体的线框模型，在消隐模式下也看到后面的线。但线框模型结构简单，易于绘制。表面模型（Surface Model）表面模型是用物体的表面表示物体。表面模型具有面及三维立体边界信息。表面不透明，能遮挡光线，因而表面模型可以被渲染及消隐。对于计算机辅助加工，用户还可以根据零件的表面模型形成完整的加工信息。但是不能进行布尔运算。如图11-2所示是两个表面模型的消隐效果，前面的薄片圆筒遮住了后面长方体的一部分。实体模型图11-1 线图11-2 表面

实体模型具有线、表面、体的全部信息。对于此类模型，可以区分对象的内部及外部，可以对它进行打孔、切槽和添加材料等布尔运算，对实体装配进行干涉检查，分析模型的质量特性，如质心、体积和惯性矩。对于计算机辅助加工，用户还可利用实体模型的数据生成数控加工代码，进行数控刀具轨迹仿真加工等。如图 11-3所示是实体模型。 11．2 三维坐标系实例——三维坐标系、长方体、倒角、删除面 AutoCAD的坐标系统是三维笛卡儿直角坐标系，分为世界坐标系（WCS）和用户坐标系（UCS）。图11-4表示的是两种坐标系下的图标。图中“X”或“Y”的剪头方向表示当前坐标轴X轴或Y轴的正方向，Z轴正方向用右手定则判定。缺省状态时，AutoCAD的坐标系是世界坐标系。世界坐标系是唯一的，固定不变的，对于二维绘图，在大多数情况下，世界坐标系就能满足作图需要，但若是创建三维模型，就不太方便了，因为用户常常要在不同平面或是沿某个方向绘制结构。如绘制图11-5所示的图形，在世界坐标系下是不能完成的。此时需要以绘图的平面为XY坐标平面，创建新的坐标系，然后再调用绘图命令绘制图形。图11-3 实体模型图11-4 表示坐标系世界坐