ANSYS重力坝课程设计
重力坝三维仿真分析
一、课题背景
一座大坝的建成，往往要耗费一两年甚至更长的时间，并且大坝往往涉及到其下游千万人的生命与财产，因此经济效益和安全可靠是两个十分重要的问题。如何保证结构安全可靠，一是要求结构设计合理，二是要科学地安排施工期。对于这样重要而影响因素复杂的建筑物，采用试验来模拟成本太高、周期太长、难以通过改变试验参数进行设计及优化，而且许多复杂情况无法用试验进行模拟。现在普遍采用的方法是数值模拟技术即计算机仿真，其中以ANSYS有限元分析软件的应用最为普遍。
二、课题分析
1．重力坝的工作原理及特点
重力坝是用浆砌石或混凝土材料修筑而成的挡水建筑物。一般做成上游面近似垂直的三角形断面，主要依靠坝体的重量，在坝体和地基接触而间产生抗剪强度或摩擦力，来抵抗水库的水推力，以达到稳定的要求：同时依靠坝体自重产生的压应力来抵消由于水压力所引起的坝体上游侧面拉应力，以满足坝身强度的要求。重力坝具有以下几个特点：
在枢纽布置中，重力坝的泄水问题比较容易解决．在重力坝坝体内还容易布置泄水孔或水电站的引水管道等。
重力坝地基承受很大的压力作用，对地基的要求比-殷的土石坝要高，但比拱坝的要求低，量力坝一般修建在岩基上。
重力坝易于通过较低坝块或底孔进行导流，比土石坝施工导流更为简单和安全。
重力坝是大体积混凝土，施工时混凝土的水化发热和散热、硬化收缩．将引起坝体内温度和收缩应力，可能使坝体产生裂缝。
坝体材料和地基在一定程度上都是透水的，埂体和地基内的渗流会产生渗透压力。
坝体内的应力分布一般不均匀，较多部位的压应力通常不是很大，没有充分发挥材料的性能。
2．重力坝的戴荷
作用在重力坝上的载荷主要有以下几种：坝体及其坝上永久设备的自重，上下游坝面上的静水压力，溢流坝反弧段上的动水压力、扬压力、、‘泥沙压力、浪压力、冰压力、地震载荷等。
◆水压力
作用在坝面上的静水压力可按静水力学原理计算，分为水平及垂直两个方向进行；溢流重力坝泄水时，由于动量守恒，泄流面上回产生动水压力。由图8-1可知：
式中，H 1、H 2为上、下游水深；γ 为水的容重；m ，n 为上、下游坝面坡度。泄水时动水压力的计算可参考《水工建筑物》。
◆ 扬压力
混凝土内存在着空隙，坝基岩石本身的空隙率很小，但存在着节理裂缝，这就导致在水库蓄水后，在上、下游水位差的作用下，库水会经过坝体及坝基渗向下游，不但造成库容损失，还会引起渗透压力，使坝体的有效重量减小。
库水经坝基向下游渗透时，渗透水流沿程受到阻力，造成水头损失，如图8-1所示上游坝踵处的扬压力强度为1H γ，下游坝址处的扬压力强度为2H γ。通常假设从坝踵到坝址呈直线变化。途中矩形部分是下游水深H 2形成的上举力，即托浮力：三角形部分是由上下游水位差形成的渗透水流产生的上举力，即渗透压力。坝底扬压力是托浮力与渗透压力之和。
◆ 地震载荷
地震载荷包括由建筑物质量引起的地震惯性力、地震动水压力、动土压力，至于地震对扬压力、浪压力的影响，因其数值较小，常不予考虑。
3．重力坝有限元建模：
由有限元法求解坝体和基岩位移和应力应变响应时，关键是整体刚度矩阵K 。对于一般的水库大坝，其刚度矩阵应该由坝体和基岩等单元刚度矩阵组合而成，即K=K1+K2。
其中K1表示坝体单元的总刚度矩阵，既受坝体自身刚度的影响，又受基硇腑索的影响；
K2表示基岩单元的总刚度矩阵，主要取决于所考虑的范围大小及边界约束条件。数值模拟
计算只能在有限的区域内进行，为了减小计算误差，必须选取合适的计算范圈。
根据圣维南原理，若大坝的基础（含坝基和两侧岩石），越大大，则基础边界约束条件的变化情况对坝体中应力和位移的影响越小。由实际工程研究可知，当坝体的基础尺寸达到一定范围后，坝体的应力和位移几乎不受计算范围的影响。
所以，在进行一般的水坝数值仿真分析时，有必要先完成如下分析：在外部、内部条件一致的条件下，改变大坝基础的尺寸，完成相应的分析，比较分析结果，选择合适的基础尺寸。
三、课题内容
某一混凝土重力坝，断面如图8-2所示，坝高180m ，上游坡面垂直，下坡面系数m=0.75。坝基上游取1.5倍坝高，下游取2倍坝高，坝基深度取2倍坝高，埂顶长1.5倍坝高，坝顶宽0.1倍坝高。上游库容lOOm ，下游水位800。具体材料如下。
(1)大坝：100m 以下混凝土，弹性模量E=2.85e10Pa ，泊松比为v=0.167，密度为2400kg/m3，张开剪切传递系数为0.3，抗拉强度ft=1.96e6Pa,扰压强度ft=22e6Pa ；100m 以上混凝土，弹性模量E=2.6e10Pa ，泊松比为0.167ν=。密度为2400kg/m 3。张开剪切传递系数为0.3，抗拉强度fc=1.2e6Pa ，抗压强度ft=17.5e6Pa 。
(2)基岩：弹性模量E=2.9e10Pa ，泊松比为0.3．密度为2600kg/m 3。
(3)根据水工建筑抗震设计规范，对于重力坝，反应谱代表值为max 2β=，
0.2g T =，其表达式为：
()0.9101,00.12,
0.10.40.2/*2,0.43T T T T T βββ?=+<≤??
=<≤??=<≤??
计算的基本假定：
坝体和坝基连续，即坝体与坝基之间紧密联系在一起； 坝基和坝体的材料是均匀的，非线性的； 基岩模型采用线弹性本构模型。
四、建模与后处理
重力坝模型
重力及上游静水压力
下游静水压力
X
Y .116E-09109000218000327000436000545000654000763000872000
X
Y -.116E-0987200174400261600348800436000523200610400
上游水位产生的渗透压力
扬压力
X 方向变形图
11
12
697600806600915600.102E+07.113E+07.124E+07.135E+0711
12
X
Y Z
589600720289850978981667.111E+07.124E+07.137E+07.150E+07.164E+07
MN
MX
11
12
-.014825-.012505-.010185-.007865-.005544-.003224NODAL SOLUTION UX (AVG)DMX =.112469SMN =-.019465SMX =.001416
Y 方向变形图
第一主应变
第一主应力
MN
MX
11
12
-.105147-.101516-.097885-.094253-.090622-.086991MN
MX
11
12
.115E-04.195E-04.274E-04.354E-04.434E-04.513E-04MN
MX
1112
-780729-400200-19672360856741385.112E+07
第一阶变形图
第三阶变形图
第五阶变形图
MN
MX
11
12
.249E-06.455E-06.660E-06.866E-06.107E-05.128E-05.148E-05MN
MX
11
12
.103E-05.111E-05.118E-05.126E-05.134E-05.142E-05.150E-05MN
MX
11
12
.298E-05.419E-05.540E-05.661E-05.783E-05.904E-05.103E-04
第一阶第一主应力分布第一阶第一主应变分布第四阶第一主应力分布
MN
MX
11
12
25.70737.66749.62661.58573.544MN
MX
11
12
.859E-09.124E-08.161E-08.199E-08.237E-08MN
MX
11
12
36.33653.97871.6289.262106.904
五、计算结果分析
由第一主应变的分布我们可以看出，最大第一主应变（拉应变）出现在坝顶，在下游面与两侧岩石连接处也出现了较大的拉应变，这将可能导致混凝土开裂； 第一主应力的分布中我们可以看出，其最大的应力值是1.88Mpa ，显然这个值小于混凝土的抗拉强度，但是混凝土中还是出现了裂缝，原因是混凝土开裂后将不能传递拉应力； 在反应谱的作用下，第一阶最大的第一主应力和主应变将出现在上游坝的两侧处，此处的混凝土将首先开裂；
在反应谱的作用下，第四阶最大的第一主应力和应变将出现在下游坝的两侧处，此处的混凝土将首先开裂。
MN
MX
11
12
X
Y Z
.151E-09.724E-09.130E-08.187E-08.244E-08.302E-08.359E-08.416E-08.473E-08
.531E-08
STEP=1SUB =3
FREQ=1.664
EPTO1 (AVG)DMX =.165E-05SMN =.151E-09SMX =.531E-08
APDL命令流
FINI
/CLEAR,START
/FILNAME,zhongliba,1 !定义文件名
/PLOPTS,DATE,0
/TRIAD,LBOT
/VIEW,1,1,1,1
/prep7
et,1,plane42 !定义单元类型1 用于划分网格
et,2,solid65 !定义单元类型2 钢筋混凝土，坝体
et,3,solid45 !定义单元类型3 实体单元，基岩
mp,ex,1,2.5e10 !定义材料1 弹性模量=2.85e10（100m以下混凝土）
MP,PRXY,1,0.167 !定义材料1 泊松比=0.167
mp,dens,1,2400 !定义材料1 密度=2400
tb,conc,1,1,9
tbdata,,0.3,1,1.96e6,22e6 !张开剪切传递系数0.3,抗拉强度fc=1.96e6pa,抗压强度fs=22e6pa
mp,ex,2,2.9e10 !定义材料2 弹性模量=2.95e10（100m以上混凝土）
mp,PRXY,2,0.3 !定义材料2 泊松比=0.3
mp,dens,2,2600 !定义材料2 密度=2600
tb,conc,2,1,9
tbdata,,0.3,1,1.2e6,17.5e6
TB,miso,1 !建立多自由度表
tbpt,defi,0.0002,5000e3 !输入数据
tbpt,defi,0.0004,9250e3
tbpt,defi,0.0006,13000e3
tbpt,defi,0.0008,16250e3
tbpt,defi,0.001,19000e3
tbpt,defi,0.0012,21250e3
tbpt,defi,0.0014,23000e3
tbpt,defi,0.0016,24250e3
tbpt,defi,0.0018,25000e3
tbpt,defi,0.002,25250e3
tbplot,miso,
k,1 !设置关键点 1,2,3,4
k,2,155
k,3,20,180
k,4,0,180
l,1,2 !连接关键点
l,2,3
l,3,4
l,4,1
al,1,2,3,4 !由已知线生成面
RECTNG,0,20,180,200 !画坝顶矩形
RECTNG,-300,0,-400,0 !坝基左面矩形
RECTNG,0,155,-400,0 !坝基正下方矩形
RECTNG,155,535,-400,0 !坝基右面矩形
RECTNG,-300,535,-400,200 !总矩形
AOVLAP,all !将面单元进行粘贴布尔操作
nummrg,all !合并重复元素
numcmp,all
lsel,s,,,3,5,2 !选择线3,5
lesize,all,,,5 !控制划分单元划分为5段
lsel,s,,,12,13,1
lesize,all,,,2
amesh,3 !划分3号面的网格,坝顶矩形
lsel,s,,,2,4,2 !同理划分1号面的网格，坝身矩形
lesize,all,,,18
lsel,s,,,1
lesize,all,,,5
amesh,1
eplot
lsel,s,,,11 !划分坝体正下方基岩网格
lesize,all,,,5
lsel,s,,,9,10,1
lesize,all,,,8,4 !控制线9,10划分为8份，最后一份比第一份的比值为4 amesh,2
eplot
lsel,s,,,14 !同理划分4号面
lesize,all,,,5,4
lsel,s,,,7
lesize,all,,,8,4
lsel,s,,,6
lesize,all,,,5,0.25
amesh,4
eplot
lsel,s,,,15,16,1 !同理划分5号面
lesize,all,,,8,4
lsel,s,,,8
lesize,all,,,8,0.25
amesh,5
eplot
SAVE
lsel,s,,,4,13,9 !同理划分7号面
LCCAT,all !合并线4,13
lsel,s,,,19
lesize,all,,,5,4
lsel,s,,,20,21,1
lesize,all,,,20
amesh,7
eplot
lsel,s,,,2,12,10 !同理划分6号面
lccat,all
lsel,s,,,17
lesize,all,,,8,4
lsel,s,,,18,22,4
lesize,all,,,20
amesh,6
Eplot
SAVE
allsel ! 选择所有
lsel,r,lcca !从中选择合并线
ldele,all !删除选中的合并线
EXTOPT,ESIZE,8,0, !控制拉伸的单元分数8
type,2 !选择拉伸后单元类型
mat,1 !选择拉伸后单元材料
VEXT,1,3,2,,,-150 !将面1,3沿z轴负方向拉伸150
EXTOPT,ESIZE,8,0, !同理拉伸2,4,5面生成坝基type,3
mat,2
VEXT,2,,,,,-150
VEXT,4,5,1,,,-150
allsel !选择所有面
EXTOPT,ESIZE,5,4, !控制拉伸的份数为5，最后一份比第一份拉伸方向的尺寸比值为4
EXTOPT,ACLEAR,1 !拉伸后删除源面上的网格
type,3
mat,2
VEXT,1,7,1,,,200 !拉伸1~7面生成侧面基岩
local,11,0,,,-150 !在z轴-150处建立标号为11的局部坐标系
csys,11
DSYS,11
nsym,z,20000,all !将全部节点沿x-y面镜像生成新节点，节点的标号增量为20000
ensym,30000,,20000,all !在已生成的节点基础上镜像生成单元，单元标号增量为30000，节点增量为20000
eplot
nummrg,all !消除空号，使节点连续
numcmp,all !合并重复项
csys,0
dsys,0
nsel,s,loc,x,535 !选择坝基x轴两侧面的节点施加约束
nsel,a,loc,x,-300
nplot
d,all,ux
nsel,s,loc,z,200 !同理施加z方向上的约束
nsel,a,loc,z,-500
nplot
d,all,uz
nsel,s,loc,y,-400 !施加坝基底面的约束
nplot
d,all,uy
allsel
eplot
SAVE
esel,s,type,,2 !选择单元类型为2的单元，即坝体
eplot
nsel,s,loc,x,0
nsel,r,loc,z,-1.5*200+0.1,-0.1 !选择坝体垂直面上的节点
nsel,r,loc,y,0.1,100-5 !选择坝体受水压力高度的节点
esln,s !选择已选节点上的单元
nplot
eplot !显示单元
/psf,pres,norm,2,0,1 ! 施加面荷载,压强, 垂直压强,打开轮廓线箭头线,打开载荷立即显示
sfgrad,pres,0,y,0,-9810 !控制施加面荷载的梯度，沿y正方向的斜率为-9810
sfe,all,2,pres,,9810*100 !在所选单元施加面荷载，9810*100
allsel ! 选择施加下游面荷载
ESEL,S,TYPE,,2 !选择坝体单元
nsle,s !选择已选择单元上的节点
eplot !显示单元
local,12,0,155,,,90-53.1301024 !定义局部坐标系12，是一轴沿下游坝面向上
csys,12
/PSYMB,CS,1
DSYS,12
nsel,s,loc,y,0.1,80/sin(0.75)-25 ! 选择下游施加静水压力的节点、单元nsel,r,loc,z,-300+0.1,-0.1
nsel,u,loc,x,-1000,-2
esln,s
nplot
eplot
/PSF,PRES,NORM,2,0,1 !施加下游静水压力
sfgrad,pres,0,y,0,-9810
sfe,all,4,pres,,9810*80
/replot
csys,0 !选择坝体半边的底面单元
dsys,0
/psymb,cs,1
allsel
nsel,s,loc,y,0
nsel,r,loc,z,-150+0.1,0.1
esln,s
esel,r,type,,2
eplot
SFCUM,PRES,ADD !设置荷载为叠加荷载
sfe,all,5,pres,,9810*80 !施加下游水位产生的浮托力
p0=9810*100/(0.9*0.75*200+0.1*200) !施加上下游水位差产生的渗流压力sfgrad,pres,0,x,0,-p0
sfe,all,5,pres,,9810*80
/replot
allsel !选择另外半边坝底单元施加扬压力
nsel,s,loc,y,0
nsel,r,loc,z,-300+0.1,-150-0.1
esln,s
esel,r,type,,2
eplot
*SET,p0,0
sfgrad,pres,0,x,0,-p0
sfe,all,3,pres,,9810*80
*SET,p0,9810*80/(0.9*0.75*200+0.1*200)
sfgrad,pres,0,x,0,-p0
sfe,all,3,pres,,9810*100
SFCUM,PRES,repl
Allsel !全部选择
/sol !进入solution
Solve
后处理
!-----------分割线----------------------------
!-----------模态分析--------------
/solu
antype,modal
modopt,subsp,10
solve
save,dam_dynamic_rstll,db
finish
!-----------反应谱分析---------------
/solu
antype,spectr
spopt,sprs,10,yes
svtyp,2
sed,1,1,
freq,0.38272,0.38902,0.38985,0.41539,0.46302,0.51250,0.56829,0.56905, 0.64561,0.64857
!自振周期和反应谱谱值可通过公式得到
sv,1.11523,1.09896,1.09685,1.03597,0.93954,0.85750,0.78135,0.78041,0. 69660,0.69374
solve
save,dam_dynamic_rst2,db
!-----------模态扩展--------
/solu
antype,modal
expass,on
mxpand,10,,,yes,0.005
solve
finish
!----------合并模态--------
/solu
antype,spectr
srss,0.15,disp
solve
save,dam_dynamic_rst4,db
finish
!--------计算结果分析------
/post1
esel,s,type,,2
set,last
plnsol,u,x,0,1
plnsol,u,y,0,1 !位移变形图
plnsol,epto,1,0,1
plnsol,s,1,0,1 !第一主应力主应变
/device,vector,1 !显示开裂位置
plcrack,0,0
etable,11,nmisc,53 !将1号积分点的单元状态值赋给变量11
etable,22,nmisc,60
etable,33,nmisc,67
etable,44,nmisc,74
etable,55,nmisc,81
etable,66,nmisc,88
etable,77,nmisc,95
etable,88,nmisc,102
pletab,11,avg
pletab,22,avg
pletab,33,avg
pletab,44,avg
pletab,55,avg
pletab,66,avg
pletab,77,avg
pletab,88,avg
!--------------------大坝位移变形图
/post1
/input,,mcom
esel,s,type,,2
eplot
set,first
plnsol,u,sum,1,1
set,next
plnsol,u,sum,1,1
set,next
plnsol,u,sum,1,1 !给出3阶变形图
set,first
plnsol,s,1,0,1
plnsol,epto,1,0,1
set,next
plnsol,s,1,0,1
plnsol,epto,1,0,1 !给出1、2阶主应力主应变!-------------------大坝节点位移随时间变化/post26
csys,0
nsel,s,loc,y,h
nsel,r,loc,z,-0.75*h
nsel,r,loc,x,0
nplot
nsol,2,1466,u,x,nux
nsol,3,1466,u,y,nuy
nsol,4,1466,u,z,nuz
xvar,1
plvar,2,3,4
ansys课程设计论文
大学 计算机辅助机械设计课程设计机构运动分析 班级：10机41 学号：10294046 指导教师： 专业名称：机制（S）
ANSYS 机构运动分析 一．问题分析求解1、图15-2所示为一曲柄滑块机构，曲柄长度AB=120mm 、连杆长度BC=300 mm 、偏距e=50 mm ，曲柄为原动件，转速为w=100 r/min ，E=2E11,,P=0.3求滑块3的位移s 3、速度v 3、加速度a 3随时间变化情况。 二．操作过程 2.1 定义参量 拾取菜单Utility Menu →Parameters →Scalar Parameters 。在 “Selection ” 文本框中输入PI=3.1415926， 单击“Accept ” 按钮；再在“Selection ” 文本框中输入R=0.12、L=0.3、E=0.05、OMGA1=100、T=60/OMGA1、FI0=ASIN(E/(R+L))、AX=0、AY=0、BX=R*COS(FI0)、BY=-R*SIN(FI0) 、CX=(R+L)*COS(FI0)、CY=-E ，单击“Accept ”；最后，对话框的“Close ”按钮。 2.2创建单元类型 Main Menu →Preprocessor →Element Type →Add/Edit/Delete 。单击“Add ”按钮；选“Combination ”，选“Revolute joint 7”， 单击“Apply ” 按钮；选“Structural Beam ”，选“3D elastic 4”, 单击“Ok ” 按钮；单击对话框的“Close ”按钮。 2.3定义材料特定义材料特性性 拾取菜单Main Menu →Preprocessor →Material Props →Material Models 。在右侧列表中依次双击“Structural ”、“Linear ”、“Elastic ”、“Isotropic ”，所示的对话框，在“EX ”文本框中输入2e11（弹性模量），在“PRXY ” 文本框中输入0.3（泊松比），单击“Ok ” 按钮；再双击右侧列表中“Structural ”下“Density ”，弹出图对话框，在“DENS ”图 15-2 曲柄滑块机构
ANSYS实体建模有限元分析-课程设计报告
南京理工大学 课程设计说明书(论文) 作者:学号： 学院(系):理学院 专业:工程力学 题目:ANSYS实体建模有限元分析 指导者： (姓名) (专业技术职务) 评阅者： (姓名) (专业技术职务) 20 年月日
练习题一 要求： 照图利用ANSYS软件建立实体模型和有限元离散模型，说明所用单元种类、单元总数和节点数。 操作步骤： 拟采用自底向上建模方式建模。 1.定义工作文件名和工作标题 1)选择Utility Menu>File>Change Jobname命令，出现Change Jobname对话框，在[/FILNAM ] Enter new jobname文本框中输入工作文件名learning1，单击OK按钮关闭该对话框。 2)选择Utility Menu>File>Change Title命令，出现Change Title对话框，在[/TITLE] Enter new title文本框中输入08dp,单击OK按钮关闭该对话框。 2.定义单元类型 1)选择Main Menu>Preprocessor>Element Type>Add/Edit/Delete命令，出现Element Types对话框，单击Add按钮,出现 Library of Element Types 对话框。在Library of Element Types 列表框中选择 Structural Solid, Tet 10node 92，在Element type reference number文本框中输入1，单击OK按钮关闭该对话框。 2)单击Element Types对话框上的Close按钮，关闭该对话框。 3.创建几何模型 1)选择Utility Menu>P1otCtrls>Style>Colors>Reverse Video命令，设置显示颜色。 2)选择Utility Menu>P1otCtrls>View Settings>Viewing Direction命令，出现Viewing Direction对话框，在XV,YV,ZV Coords of view point文本框中分别输入1, 1, 1，其余选项采用默认设置，单击OK按钮关闭该对话框。 3)建立支座底块 选择Main Menu>Preprocessor> Modeling>Create>volumes>Block>By Demensios 命令，出现Create Block by Demensios对话框，在X1,X2 X-coor dinates文本框
中南大学ANSYS上机实验报告
ANSYS上机实验报告 小组成员：郝梦迪、赵云、刘俊 一、实验目的和要求 本课程上机练习的目的是培养学生利用有限单元法的商业软件进行数值计算分析，重点是了解和熟悉ANSYS的操作界面和步骤，初步掌握利用ANSYS建立有限元模型，学习ANSYS分析实际工程问题的方法，并进行简单点后处理分析，识别和判断有限元分析结果的可靠性和准确性。 二、实验设备和软件 台式计算机，ANSYS10.0软件 三、基本步骤 1）建立实际工程问题的计算模型。实际的工程问题往往很复杂，需要采用适当的模型在计算精度和计算规模之间取得平衡。常用的建模方法包括：利用几何、载荷的对称性简化模型，建立等效模型。 2）选择适当的分析单元，确定材料参数。侧重考虑一下几个方面：是否多物理耦合问题，是否存在大变形，是否需要网格重划分。 3）前处理（Preprocessing）。前处理的主要工作内容如下：建立几何模型（Geometric Modeling），单元划分（Meshing）与网格控制，给定约束（Constraint）和载荷（Load）。在多数有限元软件中，不能指定参数的物理单位。用户在建模时，要确定力、长度、质量及派生量的物理单位。在建立有限元模型时，最好使用统一的物理单位，这样做不容易弄错计算结果的物理单位。建议选用kg，N，m，sec；常采用kg，N，mm，sec。 4）求解（Solution）。选择求解方法，设定相应的计算参数，如计算步长、迭代次数等。 5）后处理（Postprocessing）。后处理的目的在于确定计算模型是否合理、计算结果是否合理、提取计算结果。可视化方法（等值线、等值面、色块图）显
CADCAE-ansys课程设计-长江大学
CAD/CAE软件实践 课程设计 专业： 班级： 序号： 姓名： 指导教师： 起止日期：2014年 2 月 17 日至 3 月9日
目录 第一题（平面问题） (2) 第二题（简单三维问题） (7) 第三题（常见零件） (16) 常见零件（一） (16) 常见零件（二） (23) 课程设计小结 (30)
《CAD/CAM/CAE软件实践》课程设计 题目及要求 机械11007 第一题（平面问题） 如图所示零件，所受均布力载荷为q,分析在该作用力下的零件的形变和应力状况，本题简化为二维平面问题进行静力分析，零件材料为Q235。 一、前处理 步骤一创建几何实体模型
1、依次点击Main Menu>Preprocessor>Modeling>Create>Keypoints >in Active CS 输入节点1(0,0,0) 2(0,150,0) 3(117,150,0) 4(234,150,0) 5(234,86,0) 6(130,86,0)点OK Main Menu>Preprocessor>Modeling>Create>Lines>Lines >Straight Line 用光标点1，2点，2,3点，3，4点，4，5点，5，6点连成直结，点Apply；连 完点“OK” Main Menu>Preprocessor>Modeling>Create>Areas>Arbitrary >By lines 用光标分别点击各条边，全部点击完毕后点击OK，出现如下图形： 2、建立两圆 MainMenu>Proprocessor>Modeling>Create>Areas>Circle>Solid Circle 输入: WP X=50 输入: WP X=182 WPY=100 WPY=118 RADIUS=34 RADIUS=15 3、进行布尔运算，将两个圆从图形中除去 MainMenu>Proprocessor>Modeling>Operate>Booleans>Subtract>Areas 弹出对话框后，用光标点基本（即总体），再点“OK”，再点要减去的部分，“OK”得到基本图形
ANSYS新手入门学习心得
(1) 如果你模拟结构体中裂缝扩展过程的模拟，在Ansys中可以用全解耦损伤分析方法来近似模拟裂缝扩展，我曾用Ansys软件中提供的可以定义10,000个材料参数和单元ekill/alive 功能完成了层状路面体中表面裂缝和反射裂缝在变温作用下的扩展过程的模拟。我模拟的过程相对来说比较简单，模拟过程中我们首先要知道裂缝的可能扩展方向，这样在裂缝可能扩展的带内进行网格加密处理，加密到什么程度依据计算的问题来确定。 (2) 如果采用断裂力学理论计算含裂缝结构体的应力强度因子，建模时只需在裂尖通过命令kscon生成奇异单元即可。Ansys模块中存在的断裂力学模块可以计算I、II、III型应力强度因子(线弹性断裂力学)和J积分(弹塑性断裂力学)，在Ansys中verification里面有一个计算I型应力强度因子的例子vm143，参见该例子就可以了。 (3) 如果通过断裂力学模拟裂缝的扩展过程，需要采用动态网格划分，这方面我没有做，通过Ansys的宏命令流应该可以实现。技术参考可参阅文献：杨庆生、杨卫.断裂过程的有限元模拟.计算力学学报，1997,14(4). (4) 我现在做动荷载作用下路面结构体中应力强度因子的分布规律，我是通过位移插值得到不同时间点处的应力强度因子。如果想这样做，可参阅理论参考中关于应力强度因子计算说明。 1. 讨论两种Ansys求极限荷载的方法 （1）力加载 可以通过对应的方法（比如说特征值屈曲）估计结构的极限荷载的大致范围，然后给结构施加一个稍大的荷载，打开自动荷载步二分法进行非线性静力分析，最后计算会因不收敛终止，则倒数第二个子步对应的就是结构的极限荷载；另外，也可以选择弧长法，采用足够的子步（弧长法可以一直分析到极限承载力之后的过程）同样可以从绘制的荷载位移曲线或计算结果中找出结构的极限荷载。 （2）位移加载 给结构施加一个比较大的位移，打开自动荷载步二分法进行非线性分析，保证足够的子步数，这样也可以分析到极限荷载以后，通过绘制荷载位移曲线或查看相应结果文件也可知道结构的极限荷载。 希望众高手讨论一下 （1）弧长法求极限荷载的收敛性问题，如何画到荷载位移曲线的下降段？ （2）位移法求极限荷载的具体步骤？ 2. 需要注意的问题 1. 由于SOLID 65单元本身是基于弥散裂缝模型和最大拉应力开裂判据，因此在很多情况下会因为应力集中而使混凝土提前破坏，从而和试验结果不相吻合，因此，在实际应用过程中应该对单元分划进行有效控制，根据作者经验，当最小单元尺寸大于5cm 时，就可以有效避免应力集中带来的问题； 2. 支座是另一个需要注意的问题。在有限元分析中，很多时候约束是直接加在混凝土节点上，这样很可能在支座位置产生很大的应力集中，从而使支座附近的混凝土突然破坏，造成求解失败。因此，在实际应用过程中，应该适当加大支座附近单元的尺寸或者在支座上加一些弹性垫块，避免支座的应力集中；
ansys实验报告-参考
3.单击菜单Main Menu →preprocessor→element type→Add/Edit/Delete.在弹出的对话框中单击＂Ａdd＂；在弹出的对话框的左侧列表中选择＂Structural Solid",在右列表中选＂Quad 4node 42",单击＂Apply"按钮；在右侧列表中选择＂Brick 8node 45",单击＂ＯＫ",单击＂Element types＂对话框中的＂Close＂按钮．
4.定义材料特性：单击菜单Main Menu →preprocessor→Material props →Material Models.在弹出的对话框的右侧列表中依次双击＂Structural" ."Linear"."Elastic"."Isotropic",在弹出的对话框的＂ＥＸ＂文本框中输入2.07e11,在"PRXY"文本框中输入０.３，单击＂ＯＫ＂，然后关闭上一级对话框． 5.创建正六边形面：单击菜单Main Menu →preprocessor→Ｍodeling→Create→Areas→Polygon→Hexagon.在弹出的对话框中，在＂ＷＰ Ｘ＂，＂ＷＰ Ｙ＂，和＂Ｒadius＂文本框中分别输入０，０和０.０１，单击＂ ＯＫ＂．
6.改变视点：单击菜单Ｕtility Menu→PlotCtrl→Pan Zoom Rotate.在弹出的对话框中，依次单击＂Iso',"Fit". 7..显示关键点，线号：单击菜单Ｕtility Menu→PlotCtrl→Ｎumbering.在弹出的对话框中将点号和线号打开，单击＂ＯＫ＂按钮． 8.单击菜单Main Menu →preprocessor→Ｍodeling→Create→Keypoints→In Active CS.在弹出的对话框中,在"NPT"文本框中输入7,在"X,Y,Z"文本框中分别输入0,0,0,单击"Apply'"按钮;在"NPT"文本框中输入8,在"X,Y,Z"文本框中分别输入0,0,-200,单击"Apply'"按钮;在"NPT"文本框中输入9,在"X,Y,Z"文本框中分别输入0,-75,-200,单击"OK"按钮. 9.创建直线:单击菜单Main Menu →preprocessor→Ｍodeling→Create→Lines→Lines→Staight Line.在弹出的对话框中拾取关键点7和8,8和9,创建直线,单击"OK"按钮. 10.创建圆角:单击菜单Main Menu →preprocessor→Ｍodeling→Create→Lines→Line Fillet.在弹出的窗口,分别拾取直线7,8,单击"OK"按钮,在弹出的对话框的"RAD"文本框输入1,弹击"OK"按钮.
ansys课程设计 实例
ANSYS课程设计
实例一连杆的受力分析 一、问题的描述 汽车的连杆，厚度为0.5in，在小头孔内侧90度范围内承受P=1000psi的面载荷作用，用有限元分析该连杆的受力状态。连杆的材料属性：杨氏模量E=30×106psi，泊松比为0.3。 由于连杆的结构对称，因此在分析时只采用一半进行即可，采用由底向上的建模方式，用20节点的SOLID95单元划分。 二、具体操作过程 1.定义工作文件名和工作标题 2.生成俩个圆环面 ⑴生成圆环面：Main Menu>Preprocessor>Model Creat>Areas Circle>By Dimension，其中RAD1=1.4，RAD2=1，THETA1=0，THETA2=180，单击Apply，输入THETA1=45，单击OK。 ⑵打开面号控制，选择Areas Number为On，单击OK。 3.生成俩个矩形 ⑴生成矩形：Main Menu>Preprocessor>Model Creat>Areas Rectangle>By Dimension，输入X1=-0.3，X2=0.3，Y1=1.2，Y2=1.8，单击Apply，又分别输入X1=-1.8，X2=-1.2，Y1=0，Y2=0.3，单击OK。 ⑵平移工作平面：Utility Menu>WorkPlane>Offset WP to>XYZ Location，在ANSYS输入窗口的魅力输入行中输入6.5，按Enter确认，单击OK。
⑶将工作平面坐标系转换成激活坐标系：Utility Menu>WorkPlane>Change Active Cs to>Working Plane。 4．又生成圆环面并进行布尔操作 ⑴生成圆环面：Main Menu>Preprocessor>Model Creat>Areas Circle>By Dimension， 其中RAD1=0.7， RAD2=0.4，THETA1=0， THETA2=180，单击 Apply，输入 THETA1=135，单击OK。 ⑵对面进行叠分操作， 结果如图 5.生成连杆体 ⑴激活直角坐标系：Utility Menu>WorkPlane>Change Active Cs to>Global Cartesian。 ⑵定义四个新的关键点：Main Menu>Preprocessor>Creat>Keypoints》In Active CS，在对话框中分别输入：X=2.5，Y=0.5，单击Apply；X=3.25，Y=0.4，单击Apply；X=4，Y=0.33，单击Apply；X=4.75，Y=0.28，单击OK。 ⑶激活总体坐标系：Utility Menu>WorkPlane>Change Active Cs to>Global Cylindrical。 ⑷生成样条线：Main Menu>Preprocessor>Creat>Splines>With
ANSYS学习心得
一学习ANSYS需要认识到的几点 相对于其他应用型软件而言，ANSYS作为大型权威性的有限元分析软件，对提高解决问题的能力是一个全面的锻炼过程，是一门相当难学的软件，因而，要学好ANSYS，对学习者就提出了很高的要求，一方面，需要学习者有比较扎实的力学理论基础，对ANSYS分析结果能有个比较准确的预测和判断，可以说，理论水平的高低在很大程度上决定了ANSYS使用水平；另一方面，需要学习者不断摸索出软件的使用经验不断总结以提高解决问题的效率。在学习ANSYS的方法上，为了让初学者有一个比较好的把握，特提出以下五点建议：（1）将ANSYS的学习紧密与工程力学专业结合起来 毫无疑问，刚开始接触ANSYS时，如果对有限元，单元，节点，形函数等《有限元单元法及程序设计》中的基本概念没有清楚的了解话，那么学ANSYS很长一段时间都会感觉还没入门，只是在僵硬的模仿，即使已经了解了，在学ANSYS之前，也非常有必要先反复看几遍书，加深对有限元单元法及其基本概念的理解。 作为工程力学专业的学生，虽然力学理论知识学了很多，但对许多基本概念的理解许多人基本上是只停留于一个符号的认识上，理论认识不够，更没有太多的感性认识，比如一开始学ANSYS时可能很多人都不知道钢材应输入一个多大的弹性模量是合适的。而在进行有限元数值计算时，需要对相关参数的数值有很清楚的了解，比如材料常数，直接关系到结果的正确性，一定要准确。实际上在学ANSYS时，以前学的很多基本概念和力学理论知识都忘得差不多了，因而遇到有一
定理论难度的问题可能很难下手，特别是对结果的分析，需要用到《材料力学》，《弹性力学》和《塑性力学》里面的知识进行理论上的判断，所以在这种情况下，复习一下《材料力学》，《弹性力学》和《塑性力学》是非常有必要的，加深对基本概念的理解，实际上，适当的复习并不要花很多时间，效果却很明显，不仅能勾起遥远的回忆，加深理解，又能使遇到的问题得到顺利的解决。 在涉及到复杂的非线性问题时（比如接触问题），一方面，不同的问题对应着不同的数值计算方法，求解器的选择直接关系到程序的计算代价和问题是否能顺利解决；另一方面，需要对非线性的求解过程有比较清楚的了解，知道程序的求解是如何实现的。只有这样，才能在程序的求解过程中，对计算的情况做出正确的判断。因此，要能对具体的问题选择什么计算方法做出正确判断以及对计算过程进行适当控制，对《计算方法》里面的知识必须要相当熟悉，将其理解运用到ANSYS的计算过程中来，彼此相互加强理解。要知道ANSYS是基于有限元单元法与现代数值计算方法的发展而逐步发展起来的。因此，在解决非线性问题时，千万别忘了复习一下《计算方法》。此外，对《计算固体力学》也要有所了解（一门非常难学的课），ANSYS对非线性问题处理的理论基础就是基于《计算固体力学》里面所讲到的复杂理论。 作为学工程力学的学生，提高建模能力是非常急需加强的一个方面。在做偏向于理论的分析时，可能对建模能力要求不是很高，但对于实际的工程问题，有限元模型的建立可以说是一个最重要的问题，而后
ansys课程设计-地铁车站主体结构设计
目录 课程设计任务书 ................................................................................................................ - 1 - GUI方式 ............................................................................................................................... - 3 - 一、打开ANSYS........................................................................................................... - 3 - 二、建立模型.............................................................................................................. - 3 - 1、定义单元类型.................................................................................................. - 3 - 2、定义单元实常数.............................................................................................. - 3 - 3、定义材料特性.................................................................................................. - 3 - 4、定义截面.......................................................................................................... - 3 - 5、建立几何模型.................................................................................................. - 3 - 6、划分网格.......................................................................................................... - 4 - 7、建立弹簧单元.................................................................................................. - 4 - 三、加载求解.............................................................................................................. - 5 - 1、施加位移约束.................................................................................................. - 5 - 2、施加荷载.......................................................................................................... - 6 - （1）计算结构所受荷载................................................................................ - 6 - （2）施加结构所受荷载................................................................................ - 6 - （3）施加重力场............................................................................................ - 7 - 3、求解.................................................................................................................. - 8 - 四、查看计算结果...................................................................................................... - 8 - 1、添加单元表...................................................................................................... - 8 - 2、查看变形图...................................................................................................... - 8 - 3、查看各内力图.................................................................................................. - 9 - 4、查看内力列表.................................................................................................. - 9 - 单元内力表........................................................................................................................ - 11 - APDL方式......................................................................................................................... - 17 -
ansys心得
1. 讨论两种Ansys求极限荷载的方法 （1）力加载 可以通过对应的方法（比如说特征值屈曲）估计结构的极限荷载的大致范围，然后给结构施加一个稍大的荷载，打开自动荷载步二分法进行非线性静力分析，最后计算会因不收敛终止，则倒数第二个子步对应的就是结构的极限荷载；另外，也可以选择弧长法，采用足够的子步（弧长法可以一直分析到极限承载力之后的过程）同样可以从绘制的荷载位移曲线或计算结果中找出结构的极限荷载。 （2）位移加载 给结构施加一个比较大的位移，打开自动荷载步二分法进行非线性分析，保证足够的子步数，这样也可以分析到极限荷载以后，通过绘制荷载位移曲线或查看相应结果文件也可知道结构的极限荷载。 希望众高手讨论一下 （1）弧长法求极限荷载的收敛性问题，如何画到荷载位移曲线的下降段？ （2）位移法求极限荷载的具体步骤？ 2. 需要注意的问题 1. 由于SOLID 65单元本身是基于弥散裂缝模型和最大拉应力开裂判据，因此在很多情况下会因为应力集中而使混凝土提前破坏，从而和试验结果不相吻合，因此，在实际应用过程中应该对单元分划进行有效控制，根据作者经验，当最小单元尺寸大于5cm 时，就可以有效避免应力集中带来的问题； 2. 支座是另一个需要注意的问题。在有限元分析中，很多时候约束是直接加在混凝土节点上，这样很可能在支座位置产生很大的应力集中，从而使支座附近的混凝土突然破坏，造成求解失败。因此，在实际应用过程中，应该适当加大支座附近单元的尺寸或者在支座上加一些弹性垫块，避免支座的应力集中； 3. 六面体的SOLID 65 单元一般比四面体的单元计算要稳定且收敛性好，因此，只要条件允许，应该尽量使用六面体单元； 4. 正确选择收敛标准，一般位移控制加载最好用位移的无穷范数控制收敛，而用力控制加载时可以用残余力的二范数控制收敛。在裂缝刚刚出现和接近破坏的阶段，可以适当放松收敛标准，保证计算的连续性； 3. 关于下降段的问题 1）在实际混凝土中都有下降段，但是在计算的时候要特别小心下降段的问题。 2）下降段很容易导致计算不收敛，有时为了计算的收敛要避免设置下降段，采用rush模型。 3）利用最大压应变准则来判断混凝土是否破坏。 4. Solid65单元中的破坏准则 1）采用Willam&Warnke五参数破坏准则 2）需要参数： 单轴抗拉强度，单轴，双轴抗压强度，围压压力，在围压作用下双轴，单轴抗压强度 5. 近来我对混凝土单元进行了一点思考，有一些想法，贴在下面，共同探讨： 1）分析混凝土结构，选择合理的材料特性是建立模型的关键，所以有必要弄清混凝土的材料特性。混凝土是脆性材料,并具有不同的拉伸和压缩特性。典型混凝土的抗拉强度只有抗压强度的8％-15%。 在ANSYS中，对于混凝土单元，材料特性ANSYS要求输入以下数据（为了清楚起见，我将几个系数均译为了中文）：弹性模量、泊松比、张开与闭合滑移面的剪切强度缩减系数、抗拉与抗压强度、极限双轴抗压强度、周围静水应力状态、静水应力状态下单轴与双轴压缩的
ANSYS实体建模有限元分析-课程设计报告
南京理工大学课程设计说明书(论文) 作者:学号：11370108 学院(系):理学院 专业:工程力学 题目:ANSYS实体建模有限元分析 指导者： (姓名) (专业技术职务) 评阅者： (姓名) (专业技术职务) 20 年月日
练习题一 要求： 照图利用ANSYS软件建立实体模型和有限元离散模型，说明所用单元种类、单元总数和节点数。 操作步骤： 拟采用自底向上建模方式建模。 1.定义工作文件名和工作标题 1)选择Utility Menu>File>Change Jobname命令，出现Change Jobname对话框，在[/FILNAM ] Enter new jobname文本框中输入工作文件名learning1，单击OK按钮关闭该对话框。 2)选择Utility Menu>File>Change Title命令，出现Change Title对话框，在[/TITLE] Enter new title文本框中输入0911370108dp,单击OK按钮关闭该对话框。2.定义单元类型 1)选择Main Menu>Preprocessor>Element Type>Add/Edit/Delete命令，出现Element Types对话框，单击Add按钮,出现 Library of Element Types 对话框。 在Library of Element Types 列表框中选择 Structural Solid, Tet 10node 92，在Element type reference number文本框中输入1，单击OK按钮关闭该对话框。 2)单击Element Types对话框上的Close按钮，关闭该对话框。 3.创建几何模型 1)选择Utility Menu>P1otCtrls>Style>Colors>Reverse Video命令，设置显示颜色。
ANSYS分析报告
《大型结构分析软件的应用及开发》 学习报告 学院：建筑工程学院 专业班级：工程力学141 姓名：付贤凯 指导老师：姚激 学号：201411012111
1．模型介绍 如下图所示的一桁架结构，受一集中力大小为800N的作用，杆件的弹性模量为200GPa，泊松比为0.3。杆件的截面为正方形达长为1m，横截面面积为1m2。现求它的变形图与轴力图。 图1 桁架模型与受力简图（单位：mm） 2．建模与划分网格 利用大型有限元软件ANSYS，采用Link，2Dspar 1的单元进行模拟，通过网格的划分得到如图2所示的有限元模型。 图2 有限元模型
结合有限元模型中的约束条件为左侧在X与Y方向铰支固定，荷载条件为最右侧处施加向下的集中力P=800N。施加约束与荷载后的几何模型如图4所示。 图3 施加荷载与约束的几何模型 3．位移与轴力图 因在Y方向受力，所以主要做Y方向的位移图，又因为杆件在轴线方向有变形，故在X 方向仍有一定的位移。则图5为变形前后的板件形状。图6为模型沿Y方向的位移图，图7为模型沿X方向的位移图，图8为模型的总位移图。 图4 桁架变形前后形状图
图5 Y方向位移图 图6 X方向位移图
图7总位移图 分析所有的位移图可以看出从以看出左端变形最小，为零，右端变形最大。从总位移图可以看出最大的位移在左下点处，大小为0.164×10?5m。从X方向位移图可以看出，左下点处在X方向位移最大为0.36×10?6。从Y方向位移图可以看出最大位移在左下点处为0.164×10?5。都符合实际情况，图9为模型的轴力图。 图8 轴力图
ansys软件实践专业课程设计
ansys软件实践专业课程设计
CAD/CAE软件实践 课程设计 专业：机械设计制造及其自动化 班级：机械10805 序号： 37 姓名：郑雄 指导教师： 起止日期：2011年 2 月 21 日至 3 月 6 日
CAD/CAE软件实践课程设计 第一题（平面问题）： 如图所示零件，所受均布力载荷为q,分析在该作用力下的零件的形变和应力状况，本题简化为二维平面问题进行静力分析，零件材料为Q235。 序号数据（长度单位mm，分布力单位N/cm） A B C D q 37 292 56 162 Ф62280
一、前处理 步骤一创建几何实体模型 1.创建图形。 Menu>Preprocessor>Modeling>Create>Keypoi nts >in Active CS 输入节点1(0,0) 2(0,150) 3(146,150) 4(292,150) 5（292,94) 6(130,94)点OK Main Menu>Preprocessor>Modeling>Create>Lines> Lines >Straight Line 用光标点1，2点，2,3点，3，4点，4，5点，5，6点连成直结，点Apply；连完点“OK” Main Menu>Preprocessor>Modeling>Create>Areas> Arbitrary >By lines 用光标分别点击各条边，全部点击完毕后点击OK，出现如下图形：
MainMenu>Proprocessor>Modeling>Create>Ar eas>Circle>Solid Circles 输入: WP X=50 输入: WP X=211 WPY=100 WPY=122 RADIUS=31 RADIUS=15 ，将两个圆从图形中除去 MainMenu>Proprocessor>Modeling>Operate >Booleans>Subtract>Areas 弹出对话框后，用光标点基本（即总体），再点
ANSYS分析报告分析
有限元与CAE分析报告 专业： 班级： 学号： 姓名： 指导教师： 2016年 1 月 2 日
简支梁的静力分析 一、问题提出 长3m的工字型梁两端铰接中间1.5m位置处受到6KN的载荷作用，材料弹性模量E=200e9，泊松比0.28，密度7850kg/㎡ 二、建立模型 1.定义单元类型 依次单击Main Menu→Preprocessor→Elementtype→Add/Edit/Delete，出现对话框如图，单击“Add”，出现一个“Library of Element Type”对话框，在“Library of Element Type”左面的列表栏中选择“Structural Beam”，在右面的列表栏中选择3 node 189,单击“OK”。
2设置材料属性 依次单击Main Menu→Preprocessor→MaterialProps>Material Modes，出现“Define Material ModelBehavior”对话框，在“Material Model Available”下面的对话框中，双击打开“Structural→Linear→Elastic→Isotropic”,出现对话框，输入弹性模量EX=2E+011,PRXY=0.28，单击“OK”。 依次单击Main Menu→Preprocessor→MaterialProps>Material Modes，出现“Define Material ModelBehavior”对话框，在“Material Model Available”下面的对话框中，双击打开“Structural→Density”弹出对话框，输入DENS为7850 3.创建几何模型 1)设定梁的截面尺寸
ansys课程设计
河南科技大学 课程设计说明书 课程名称应用软件基础 题目平面问题的有限元分析 院系规划与建筑工程学院 班级工程力学091班 学生姓名王亚洲 指导教师梅群 日期2012-09-05 目录
第一章概述 (1) 1、研究问题的目的及内容 (3) 1.1、研究问题的目的 (3) 1.2、研究的内容 (4) 1.3、PLANE82单元介绍 (4) 第二章计算实例分析 (5) 1、问题描述 (5) 2、问题分析 (5) 3、ANSYS求解步骤 (5) 3.1定义工作文件名和工作标题 (5) 3.2设置计算类型 (6) 3.3设置单元类型 (6) 3.4定义材料参数 (6) 3.5生成几何模型 (6) 3.6进行网格划分 (7) 3.7施加均布力、施加约束 (8) 3.8分析计算 (9) 3.9绘制图 (9) 4、问题结果及分析 (11) 5、总结 (11) 参考文献资料 (12) 程序清单 (12)
第一章概述 随着现代工业的不断发展，人们对产品质量的要求逐步提高，传统的产品设计技术目前已远远不能满足产品的功能和市场的要求。而现代设计技术是以电子计算机为手段，以网络为基础，建立在现在管理之上，运用工程设计的新理论、新方法，实现计算机结果最优化，设计过程高效化的设计技术，它是传统设计技术的延伸和发展，它使传统设计技术发生了质的飞跃。有限元法最早可上溯到20世纪40年代。Courant第一次应用定义在三角区域上的分片连续函数和最小位能原理来求解St.Venant扭转问题。现代有限单元法的第一个成功的尝试是在 1956年，Turner、Clough等人在分析飞机结构时，将钢架位移法推广应用于弹性力学平面问题，给出了用三角形单元求得平面应力问题的正确答案。1960年，Clough进一步处理了平面弹性问题，并第一次提出了"有限单元法"，使人们认识到它的功效。有限元法已成为非常普及的数字化分析方法，国际上已发布了众多的有限元分析软件，因此，甚至可以说只要你能够进行工程设计和画图，就可以进行有限元分析。因为在一个自动化程度很高的软件平台基础上，有限元分析完全可以由计算机来自动完成。优化设计英文名是optimization design，从多种方案中选择最佳方案的设计方法。它以数学中的最优化理论为基础，以计算机为手段，根据设计所追求的性能目标，建立目标函数，在满足给定的各种约束条件下，寻求最优的设计方案。 有限元方法担当重任，在国民经济建设中发挥了重大作用。经过几十年的发展，有限元法的应用已由弹性力学平面问题扩展到空间问题、板壳问题，由静力平衡问题扩展到稳定问题、动力问题和波动问题。分析的对象从弹性材料扩展到塑性、粘弹性、粘塑性和复合材料等，从固体力学扩展到流体力学、传热学、电磁学、声学等连续介质领域。在工程分析中的作用已从分析和校核扩展到优化设计，并和计算机辅助设计相结合。在短短的几十年里，有限元方法已在机械、航空、航天、船舶、地下建筑、地震、热传导、化学反应中物质的传递和扩散以及流体和结构相互作用等几乎所有的科学技术领域得到了广泛的应用。
课程设计ANSYS有限元分析(最完整)
有限元法分析与建模课程设计报告 学院：机电学院 专业：机械制造及其自动化指导教师：**** 学生：* *** 学号：2012011**** 2015-12-31
摘要 本文通过ANSYS10.0建立了标准光盘的离心力分析模型，采用有限元方法对高速旋转的光盘引起的应力及其应变进行分析，同时运用经典弹性力学知识来介绍ANSYS10.0中关于平面应力问题分析的基本过程和注意事项。力求较为真实地反映光盘在光驱中实际应力和应变分布情况，为人们进行合理的标准光盘结构设计和制造工艺提供理论依据。 关键词：ANSYS10.0；光盘；应力；应变。
目录 第一章引言 (3) 1.1 引言 (3) 第二章问题描述 (4) 2.1有限元法及其基本思想 (4) 2.2 问题描述 (4) 第三章力学模型的建立和求解 (5) 3.1设定分析作业名和标题 (5) 3.2定义单元类型 (6) 3.3定义实常数 (9) 3.4定义材料属性 (12) 3.5建立盘面模型 (14) 3.6对盘面划分网格 (22) 3.7施加位移边界 (27) 3.8施加转速惯性载荷并求解 (30) 第四章结果分析 (32) 4.1 旋转结果坐标系 (32) 4.2查看变形 (33) 4.3查看应力 (35) 总结 (38) 参考文献 (39)
第一章引言 1.1 引言 光盘业是我国信息化建设中发展迅速的产业之一，认真研究光盘产业的规律和发展趋势，是一件非常迫切的工作。光盘产业发展的整体性强，宏观调控要求高，因此，对于光盘产业的总体部署、合理布局和有序发展等问题，包括节目制作、软件开发、硬件制造、节目生产、技术标准等。 在高速光盘驱动器中，光盘片会产生应力和应变，在用ANSYS分析时，要施加盘片高速旋转引起的惯性载荷，即可以施加角速度。需要注意的是，利用ANSYS施加边界条件时，要将内孔边缘节点的周向位移固定，为施加周向位移，而且还需要将节点坐标系旋转到柱坐标系下。 本文通过ANSYS10.0建立了标准光盘的离心力分析模型，采用有限元方法对高速旋转的光盘引起的应力及其应变进行分析，同时运用经典弹性力学知识来介绍ANSYS10.0中关于平面应力问题分析的基本过程和注意事项。