大型通用有限元分析软件ANSYS简介

第24卷第3期辽宁石油化工大学学报Vol.24　No.3 2004年9月JOURNAL OF L IAON IN G UN IV ERSIT Y OF PETROL EUM&CHEMICAL TECHNOLO GY Sep.2004

文章编号:1672-6952(2004)03-0094-05

大型通用有限元分析软件ANS YS简介

高兴军,　赵恒华3

(辽宁石油化工大学机械工程学院,辽宁抚顺113001)

摘　要:　ANSYS软件具有建模简单、快速、方便的特点,因而成为大型通用有限元程序的代表。对有限元作了一个总体的介绍,并着重介绍了ANSYS软件,简要地叙述了ANSYS软件的主要技术特点和各部分构成以及其主要的分析功能,通过一个空间托架的简单例子的详细操作说明它在力学分析上的应用。从其构成及功能中可以看到, ANSYS软件的确是工程应用分析的有效工具。它在静力学和动力学上也有着很大的作用,对现在正在研究的超精密超高速的机械加工的应力分析有着一定的帮助。

关键词:　有限元;　ANSYS;　应力分析

中图分类号:TH123+.4;TP391.77 文献标识码:A

Abstract of Large Finite Element Analyse Software ANSYS

G AO Xing-jun,ZHAO Heng-hua3

(School of Mechanical Engineering,L iaoning U niversity of Pet roleum&Chemical Technology,

Fushun L iaoning113001,P.R.China)

Received19December2003;revised20M arch2004;accepted1J une2004

Abstract:　Because the software of ANSYS has the characteristics such as model buildin g simply,fast and conveniently,it becomes the representative of large universal finite element procedure.A general introduction of the finite element,mainly to the use of ANSYS,was given.In addition,the main characters of ANSYS and its primarily functions of analysis were introduced.By giving a detailed operating instruction of a s pace bracket,it demonstrates its a pplication in mechanics analyzing.From its structure and function,the software of ANSYS is really an efficient tool in engineering and it plays an important role in statics and dynamics,doing a great help to the machining stress analysis of ultra-high speed and ultra-precise being studied.

K ey w ords:　Finite element;ANSYS;Stress analysis

3Corresponding author.Tel.:+86-413-6689739;fax:+86-413-6689032;e-mail:zhh@ln https://www.360docs.net/doc/c32950084.html,

有限元法是一种采用电子计算机求解复杂工程结构的非常有效的数值方法,是将所研究的工程系统转化成一个结构近似的有限元系统,该系统由节点及单元组合而成,以取代原有的工程系统。有限元系统可以转化成一个数学模式,并根据数学模式,进而得到该有限元系统的解答,并通过节点、单元表现出来。完整有限元模型除了节点、单元外,还包含

收稿日期:2003-12-19

作者简介:高兴军(1979-),男,江苏泰兴市,在读硕士。

基金项目:辽宁省自然科学基金资助项目(20022161);

辽宁省教育厅科技计划资助项目(202223206)。

3通讯联系人。工程系统本身所具有的边界条件、约束条件、外力负载等[1-2]。

由于有限元法具有精度高、适应性强以及计算格式规范统一等优点,故在短短50多年间已广泛应用于机械、宇航航空、汽车、船舶、土木、核工程及海洋工程等许多领域,成为现代机械产品设计中一种重要工具。特别是随着电子计算机技术的发展核软、硬件环境的不断完善以及高档微机核计算机工作站逐步普及,从而为ANSYS的推广应用创造了良好的条件,并将展示出更为广阔的工程应用前景[3]。

1　概述

ANSYS是目前世界顶端的有限元商业应用程序,是融结构、流体、电场、磁场、声场分析于一体的大型通用有限元分析软件。由世界上最大的有限元分析软件公司之一的美国ANSYS开发,它能与多数CAD软件接口,实现数据的共享和交换,如Pro/ Engineer,NASTRAN,IDEAS,AutoCAD等,是现代产品设计中的高级CAD工具之一[4-5]。美国John Swanson博士于1970年创建ANSYS公司后,便开发出了该应用程序,以此用计算机模拟工程结构分析,历经30多年的不断完善和修改,现成为全球最受欢迎的应用程序[6]。

ANSYS是一种广泛的商业套装工程分析软件。所谓工程分析软件,主要是在机械结构系统受到外力负载所出现的反应,例如应力、位移、温度等,根据该反应可知道机械结构系统受到外力负载后的状态,进而判断是否符合设计要求。一般机械结构系统的几何结构相当复杂,受的负载也相当多,理论分析往往无法进行。想要解答,必须先简化结构,采用数值模拟方法分析。由于计算机行业的发展,相应的软件也应运而生,ANSYS软件在工程上应用相当广泛,在机械、电机、土木、电子及航空等领域的使用,都能达到某种程度的可信度,颇获各界好评。使用该软件,能够降低设计成本,缩短设计时间[4]。

到20世纪80年代初期,国际上较大型的面向工程的有限元通用软件主要有:ANSYS, NASTRAN,ASKA,ADINA,SAP等[2]。以ANSYS为代表的工程数值模拟软件,是一个多用途的有限元法分析软件,它从1971年的2.0版本与今天的8.0版本已有很大的不同,起初它仅提供结构线性分析和热分析,现在可用来求结构、流体、电力、电磁场及碰撞等问题的解答。它包含了前置处理、解题程序以及后置处理,将有限元分析、计算机图形学和优化技术相结合,已成为现代工程学问题必不可少的有力工具。

ANSYS软件是第一个通过ISO9001质量认证的大型分析设计类软件,是美国机械工程师协会(ASM E)、美国核安全局(NQA)及近20种专业技术协会认证的标准分析软件[7]。在国内第一个通过了中国压力容器标准化技术委员会认证并在国务院17个部委推广使用。

2　ANSYS特点及应用领域2.1　ANSYS主要技术特点

ANSYS程序是一个功能强大的设计分析及优化软件包,其特点[3-5,8]:(1)数据统一。ANSYS使用统一的数据库来存储模型数据及求解结果,实现前后处理、分析求解及多场分析的数据统一。(2)强大的建模能力。ANSYS具备三维建模能力,仅靠ANSYS的GU I(图形界面)就可建立各种复杂的几何模型。(3)强大的求解功能。ANSYS提供了数种求解器,用户可以根据分析要求选择合适的求解器。

(4)强大的非线性分析功能。ANSYS具有强大的非线性分析功能,可进行几何非线性、材料非线性及状态非线性分析。(5)智能网格划分。ANSYS具有智能网格划分功能,根据模型的特点自动生成有限元网格。(6)良好的优化功能。(7)良好的用户开发环境。

2.2　应用领域

ANSYS的应用可分为国防和民用两大类,主要有:汽车、飞机、火车、轮船等运输工具的碰撞分析;金属成型、金属切割;汽车零部件的机械制造;塑料成型、玻璃成型;生物力学;地震工程;消费品、建筑物、高速结构等的安全性分析;点焊、铆焊、螺栓连接;液体-结构相互作用;运输容器设计;内弹道发射对结构的动力响应分析;终点弹道的爆炸驱动和破坏效应分析;军用新材料(包括炸药、复合材料、特种金属等)的研制和动力特性分析;超高速碰撞模拟分析等等[9]。

2.3　ANSYS在机械上的应用

ANSYS可以对机械结构的静、动态力学特性进行分析[10]。静力分析是用于静态载荷。可以考虑结构的线性及非线性行为,例如:大变形、大应变、应力刚化、接触、塑性、超弹性及蠕变等。模态分析是计算线性结构的自振频率及振形。谱分析是模态分析的扩展,用于计算由于随机振动引起的结构应力和应变。在机械结构动力学分析中,利用弹性力学有限元建立结构的动力学模型,进而可以计算出结构的固有频率、振型等模态参数以及动力响应[3,11]。

3　ANSYS软件分析过程

ANSYS典型的分析过程由前处理、求解计算和后处理3个部分组成[3-5,12]。

3.1　前处理

双击实用菜单中的Preprocessor,进入ANSYS 的前处理模块。这个模块主要有两部分内容:实体

第3期高兴军等.大型通用有限元分析软件ANSYS简介

建模和网格划分。

ANSYS程序提供了两种实体建模方法:自顶向下与自底向上。自顶向下进行实体建模时,用户定义一个模型的最高级图元,如球、棱柱,称为基元,程序则自动定义相关的面、线及关键点。用户利用这些高级图元直接构造几何模型,如二维的圆和矩形以及三维的块、球、锥和柱。无论使用自顶向下还是自底向上方法建模,用户均能使用布尔运算来组合数据集,从而“雕塑出”一个实体模型。ANSYS程序提供了完整的布尔运算,诸如相加、相减、相交、分割、粘结和重叠。在创建复杂实体模型时,对线、面、体、基元的布尔操作能减少相当可观的建模工作量。ANSYS程序还提供了拖拉、延伸、旋转、移动、延伸和拷贝实体模型图元的功能。附加的功能还包括圆弧构造、切线构造、通过拖拉与旋转生成面和体、线与面的自动相交运算、自动倒角生成、用于网格划分的硬点的建立、移动、拷贝和删除。自底向上进行实体建模时,用户从最低级的图元向上构造模型,即:用户首先定义关键点,然后依次是相关的线、面、体。

ANSYS程提供了使用便捷、高质量的对CAD模型进行网格划分的功能。包括4种网格划分方法:延伸划分、映像划分、自由划分和自适应划分。延伸网格划分可将一个二维网格延伸成一个三维网格。映像网格划分允许用户将几何模型分解成简单的几部分,然后选择合适的单元属性和网格控制,生成映像网格。ANSYS程序的自由网格划分器功能是十分强大的,可对复杂模型直接划分,避免了用户对各个部分分别划分然后进行组装时各部分网格不匹配带来的麻烦。自适应网格划分是在生成了具有边界条件的实体模型以后,用户指示程序自动地生成有限元网格,分析、估计网格的离散误差,然后重新定义网格大小,再次分析计算、估计网格的离散误差,直至误差低于用户定义的值或达到用户定义的求解次数。

3.2　加载及求解

在该阶段,用户可以定义分析类型、分析选项、载荷数据和载荷步选项,然后开始有限元求解。加载即用边界条件数据描述结构的实际情况,即分析结构和外界之间的相互作用。载荷的含义有:自由度约束位移、节点力(力,力矩)、表面载荷压力、惯性载荷(重力加速度,角加速度)。

可以在实体模型或FEA(有限元分析)模型(节点和单元)上加载。直接在实体模型加载优点是几何模型加载独立于有限元网格,重新划分网格或局部网格修改不影响载荷;同时加载的操作更加容易,尤其是在图形中直接拾取时。但要注意:无论采取何种加载方式,ANSYS求解前都将载荷转化到有限元模型上。因此,加载到实体的载荷将自动转化到其所属的节点或单元上。

3.3　后处理

后处理阶段是对前面的分析结果能以图形形式显示和输出。例如,计算结果(如应力)在模型上的变化情况可用等值线图表示,不同的等值线颜色,代表了不同的值(如应力值)。浓淡图则用不同的颜色代表不同的数值区(如应力范围),清晰地反映了计算结果的区域分布情况。另外还可以检查在一个时间段或子步历程中的结果,如节点位移、应力或支反力。这些结果能通过绘制曲线或列表查看。绘制一个或多个变量随频率或其它量变化的曲线,有助于形象化地表示分析结果。

4　实例

已知一个空间托架结构物体。托架通过有孔的表面固定在墙上,托架是钢制的,板长5.08cm,高7.62cm,宽0.315cm,孔的半径为0.635cm,泊松比μ=0.3,弹性模量E=2.9×107。试用ANSYS 软件对其建模,并加载,输出其变形图以及托架的应力分布图[13]。

(1)定义材料

主菜单(Main Menu):Preprocessor-Element type-Add/Edit/Delete-Solid-Tet10node92主菜单(Main Menu):Preprocessor-Material props-Constant-Isotropic-

EX(弹性模量):29e6

NU XY(泊松比):0.3

(2)定义坐标

应用菜单(Utility Menu):Workplane-wp setting-

snap:0.125

spacing:1.0

minimal:0.5

maximal:3.0

tolerance:0.003

应用菜单(Utility Menu):Workplane-Display working plane

(3)定义实体

通过下面命令创建模型的几何图形:

主菜单(Main Menu):Preprocessor-Modeling

69 辽宁石油化工大学学报第24卷

-Create -Volumes -Block -By 2corners &z +

再创建两个孔,首先采用下面的命令创建两个圆柱体:

主菜单(Main Menu ):Preprocessor Modeling -Create -Volumes -Cylinder -Solid Cylinder 通过布尔运算,将圆柱体从垂直的面体上除去。

移动式旋转工作平面,创建顶板,如图1所示

。

(4)分网

网格划分前,先确定单元的尺寸,然后进行划分:

主菜单(Main Menu ):Preprocessor -

Meshing -Size Cntrls -Smart Size -Basic

主菜单(Main Menu ):Preprocessor -Meshing -Mesh -Volumes -Free +

(5)加载边界约束

主菜单(Main Menu ):Solution -Loads -Apply -Structural -Displacement -On Keypoints +

点击一下图上那个圆,将拾取模式切换到Circle 上,点孔的圆心,然后向后拉伸,直到将孔的

边界全部包括进去,然后点Apply 。

(6)加载压力主菜单(Main Menu ):Solution -Loads Apply -Structural -Pressure -On Areas +

选择全部,然后确定均部载荷的数值为50。(

7)求解

主菜单(Main Menu ):Solution -Current L S (8)后处理对托架进行应力分析,

主菜单(Main Menu ):G eneral Postproc -Plot Results -Deformed Shape

处理后的应力分布图如图2所示。

有限元法是一种先进的数值计算方法,应用该方法,可以对复杂受力情况下材料进行应力应变分析,并且分析的结果与实际情况比较符合,因而在实际中可以很好地指导和优化设计。而ANSYS 用途之广,它可解决许许多多的问题。与其他有限元分析软件相比较ANSYS 的主要优点是唯一能实现多场及多场耦合分析的软件,实现前后处理、求解及多场分析统一数据库的一体化大型FEA 软件,具有多物理场优化功能的FEA 软件,具有中文界面的大型通用有限元软件,但是ANSYS 软件对电脑的配置要求很高。

参考文献

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出版社,2003.

(Ed.:ZW ,W )

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Ansys有限元分析实例[教学]

Ansys有限元分析实例[教学] 有限元分析案例:打点喷枪模组(用于手机平板电脑等电子元件粘接)，该产品主要是使用压缩空气推动模组内的顶针作高频上下往复运动，从而将高粘度的胶水从喷嘴中打出(喷嘴尺寸,0.007”)。顶针是这个产品中的核心零件，设计使用材料是:AISI 4140 最高工作频率是160HZ(一个周期中3ms开3ms关)，压缩空气压力3-8bar, 直接作用在顶针活塞面上，用Ansys仿真模拟分析零件的强度是否符合要求。 1. 零件外形设计图:

2. 简化模型特征后在Ansys14.0 中完成有限元几何模型创建:

3. 选择有限元实体单元并设定，单元类型是SOILD185，由于几何建模时使用的长度单位是mm, Ansys采用单位是长度:mm 压强: 3Mpa 密度:Ton/M。根据题目中的材料特性设置该计算模型使用的材料属性:杨氏模量 2.1E5; 泊松比:0.29; 4. 几何模型进行切割分成可以进行六面体网格划分的规则几何形状后对各个实体进行六面体网格划分，网格结果: 5. 依据使用工况条件要求对有限元单元元素施加约束和作用载荷:

说明: 约束在顶针底端球面位移全约束; 分别模拟当滑块顶断面分别以8Bar，5Bar，4Bar和3Bar时分析顶针的内应力分布，根据计算结果确定该产品允许最大工作压力范围。 6. 分析结果及讨论: 当压缩空气压力是8Bar时: 当压缩空气压力是5Bar时:

当压缩空气压力是4Bar时: 结论: 通过比较在不同压力载荷下最大内应力的变化发现，顶针工作在8Bar时最大应力达到250Mpa，考虑到零件是在160HZ高频率在做往返运动，疲劳寿命要求50百万次以上，因此采用允许其最大工作压力在5Mpa，此时内应力为156Mpa，按线性累积损伤理论[3 ]进行疲劳寿命L-N疲劳计算，进一部验证产品的设计寿命和可靠性。

ANSYS 有限元分析基本流程

第一章实体建模第一节基本知识建模在ANSYS系统中包括广义与狭义两层含义，广义模型包括实体模型和在载荷与边界条件下的有限元模型，狭义则仅仅指建立的实体模型与有限元模型。建模的最终目的是获得正确的有限元网格模型，保证网格具有合理的单元形状，单元大小密度分布合理，以便施加边界条件和载荷，保证变形后仍具有合理的单元形状，场量分布描述清晰等。一、实体造型简介 1．建立实体模型的两种途径 ①利用ANSYS自带的实体建模功能创建实体建模： ②利用ANSYS与其他软件接口导入其他二维或三维软件所建立的实体模型。 2．实体建模的三种方式 (1)自底向上的实体建模由建立最低图元对象的点到最高图元对象的体，即先定义实体各顶点的关键点，再通过关键点连成线，然后由线组合成面，最后由面组合成体。 (2)自顶向下的实体建模直接建立最高图元对象，其对应的较低图元面、线和关键点同时被创建。 (3)混合法自底向上和自顶向下的实体建模可根据个人习惯采用混合法建模，但应该考虑要获得什么样的有限元模型，即在网格划分时采用自由网格划分或映射网格划分。自由网格划分时，实体模型的建立比较1e单，只要所有的面或体能接合成一体就可以：映射网格划分时，平面结构一定要四边形或三边形的面相接而成。二、ANSYS的坐标系 ANSYS为用户提供了以下几种坐标系，每种都有其特定的用途。 ①全局坐标系与局部坐标系：用于定位几何对象(如节点、关键点等)的空间位置。 ②显示坐标系：定义了列出或显示几何对象的系统。 ③节点坐标系：定义每个节点的自由度方向和节点结果数据的方向。 ④单元坐标系：确定材料特性主轴和单元结果数据的方向。 1．全局坐标系全局坐标系和局部坐标系是用来定位几何体。在默认状态下，建模操作时使用的坐标系是全局坐标系即笛卡尔坐标系。总体坐标系是一个绝对的参考系。ANSYS提供了4种全局坐标系：笛卡尔坐标系、柱坐标系、球坐标系、Y-柱坐标系。4种全局坐标系有相同的原点，且遵循右手定则，它们的坐标系识别号分别为：0是笛卡尔坐标系(cartesian)，1是柱坐标系 (Cyliadrical)，2是球坐标系(Spherical)，5是Y-柱坐标系(Y-aylindrical)，如图2-1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 200 100P 20 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File→Change 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File→Change 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。 (2)单击[Add]按钮，进行下一个[Choose Element Type]对话框，选择[Plane82]单

基于ANSYS的有限元分析

有限元大作业基于ansys的有限元分析班级：学号：姓名：指导老师：完成日期：

ANSYS软件是美国ANSYS公司研制的大型通用有限元分析（FEA）软件，是世界范围内增长最快的计算机辅助工程（CAE）软件，能与多数计算机辅助设计（CAD，computer Aided design）软件接口，实现数据的共享和交换，如Creo,NASTRAN, Alogor, I－DEAS, AutoCAD 等。是融结构、流体、电场、磁场、声场分析于一体的大型通用有限元分析软件。在核工业、铁道、石油化工、航空航天、机械制造、能源、汽车交通、国防军工、电子、土木工程、造船、生物医学、轻工、地矿、水利、日用家电等领域有着广泛的应用。ANSYS功能强大，操作简单方便，现在已成为国际最流行的有限元分析软件，在历年的FEA评比中都名列第一。目前，中国100多所理工院校采用ANSYS软件进行有限元分析或者作为标准教学软件。 2D Bracket 问题描述: We will model the bracket as a solid 8 node plane stress element. 1.Geometry: The thickness of the bracket is 3.125 mm 2.Material: steel with modulus of elasticity E=200 GPa. 3.Boundary conditions: The bracket is fixed at its left edge. 4.Loading: The bracket is loaded uniformly along its top surface. The load is 2625 N/m. 5.Objective: a.Plot deformed shape b.Determine the principal stress and the von Mises stress. (Use the stress plots to determine these) c.Remodel the bracket without the fillet at the corner or change the fillet radius to 0.012 and 0.006m, and see how d.principal stress and von Mises stress chang e.

基于ANSYS的有限元分析

有限元大作业基于ansys的有限元分析

班级：学号：姓名：指导老师：完成日期： ANSYS软件是美国ANSYS公司研制的大型通用有限元分析（FEA）软件，是世界范围内增长最快的计算机辅助工程（CAE）软件，能与多数计算机辅助设计（CAD，computer Aided design）软件接口，实现数据的共享和交换，如Creo,NASTRAN, Alogor, I－DEAS, AutoCAD等。是融结构、流体、电场、磁场、声场分析于一体的大型通用有限元分析软件。在核工业、铁道、石油化工、航空航天、机

械制造、能源、汽车交通、国防军工、电子、土木工程、造船、生物医学、轻工、地矿、水利、日用家电等领域有着广泛的应用。ANSYS功能强大，操作简单方便，现在已成为国际最流行的有限元分析软件，在历年的FEA评比中都名列第一。目前，中国100多所理工院校采用ANSYS 软件进行有限元分析或者作为标准教学软件。 2D Bracket 问题描述: We will model the bracket as a solid 8 node plane stress element. 1.Geometry: The thickness of the bracket is 3.125 mm 2.Material: steel with modulus of elasticity E=200 GPa. 3.Boundary conditions: The bracket is fixed at its left edge. 4.Loading: The bracket is loaded uniformly along its top surface. The load is 2625 N/m. 5.Objective: a.Plot deformed shape b.Determine the principal stress and the von Mises stress. (Use the stress plots to determine these) c.Remodel the bracket without the fillet at the corner or change the fillet radius to 0.012 and 0.006m, and see how

ansys有限元分析报告大作业

有限元大作业设计题目: 单车的设计及ansys有限元分析专业班级: 姓名: 学号: 指导老师: 完成日期: 2016.11.23

单车的设计及ansys模拟分析一、单车实体设计与建模 1、总体设计单车的总体设计三维图如下，采用pro-e进行实体建模。在建模时修改proe默认单位为国际主单位(米千克秒 mks) Proe》文件》属性》修改

2、车架车架是构成单车的基体，联接着单车的其余各个部件并承受骑者的体重及单车在行驶时经受各种震动和冲击力量，因此除了强度以外还应有足够的刚度，这是为了在各种行驶条件下，使固定在车架上的各机构的相对位置应保持不变，充分发挥各部位的功能。车架分为前部和后部，前部为转向部分，后部为驱动部分，由于受力较大，所有要对后半部分进行加固。二、单车有限元模型 1、材料的选择单车的车身选用铝合金（6061-T6）T6标志表示经过热处理、时效。其属性如下：弹性模量：）（2 N/m 1090E .6

泊松比：0.33 质量密度：）（2 N/m 32.70E + 抗剪模量：）（2N/m 1060E .2+ 屈服强度：）（2N/m 875E .2+ 2、单车模型的简化为了方便单车的模拟分析，提高电脑的运算效率，可对单车进行初步的简化；单车受到的力的主要由车架承受，因此必须保证车架能够有足够的强度、刚度，抗振的能力，故分析的时候主要对车架进行分析。简化后的车架如下图所示。 3、单元体的选择单车车架为实体故定义车架的单元类型为实体单元（solid ）。查资料可以知道3D 实体常用结构实体单元有下表。

ansys有限元分析考题

1. ANSYS交互界面环境包含交互界面主窗口和信息输出窗口。 2. 通用后处理器提供的图形显示方式有变形图、等值线图、矢量图、粒子轨迹图以及破裂和压碎图。 3. ANSYS软件是融结构、流体、电场、磁场、声场和耦合场分析于一体的有限元分析软件。 4. 启动ANSYS 10.0的程序，进入ANSYS交互界面环境，包含主窗口和输出窗口。 5. ANSYS程序主菜单包含有前处理、求解器、通用后处理、时间历程后处理器等主要处理器，另外还有拓扑优化设计、设计优化、概率设计等专用处理器。 6. 可以图形窗口中的模型进行缩放、移动和视角切换的对话框是图形变换对话框。 7. ANSYS软件默认的视图方位是主视图方向。 8. 在ANSYS中如果不指定工作文件名，则所有文件的文件名均为 file 。 9. ANSYS的工作文件名可以是长度不超过 64 个字符的字符串，必须以字母开头，可以包含字母、数字、下划线、横线等。 10. ANSYS常用的坐标系有总体坐标系、局部坐标系、工作平面、显示坐标系、节点坐标系、单元坐标系和结果坐标系。 11. ANSYS程序提供了4个总体坐标系，分别是：总体直角坐标系，固定内部编号为0；总体柱坐标系，固定内部编号为；总体球坐标系，固定内部编号为2；总体柱坐标系，固定内部编号为5。 12. 局部坐标系的类型分为直角坐标系、柱坐标系、球坐标系和环坐标系。 13. 局部坐标系的编号必须是大于或等于 11 的整数。 14. 选择菜单路径Utility Menu →WorkPlane→Display Working Plane，将在图形窗口显示工作平面。 15. 启动ANSYS进入ANSYS交互界面环境，最初的默认激活坐标系（当前坐标系）总是总体直角坐标系。 16. ANSYS实体建模的思路（方法）有两种，分别是自底向上的实体建模和自顶向下的实际建模。 17. 定义单元属性的操作主要包括定义单元类型、定义实常数和定义材料属性等。 18. 在有限元分析过程中，如单元选择不当，直接影响到计算能否进行和结果的精度。 19. 对于各向同性的线弹性结构材料，其材料属性参数主要有弹性模量和泊松比。

有限元分析基础教程(ANSYS算例)(曾攀)

有限元分析基础教程Fundamentals of Finite Element Analysis (ANSYS算例) 曾攀清华大学 2008-12

有限元分析基础教程曾攀有限元分析基础教程 Fundamentals of Finite Element Analysis 曾攀 (清华大学) 内容简介全教程包括两大部分，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。本书以基本变量、基本方程、求解原理、单元构建、典型例题、MATLAB程序及算例、ANSYS算例等一系列规范性方式来描述有限元分析的力学原理、程序编制以及实例应用；给出的典型实例都详细提供有完整的数学推演过程以及ANSYS实现过程。本教程的基本理论阐述简明扼要，重点突出，实例丰富，教程中的二部分内容相互衔接，也可独立使用，适合于具有大学高年级学生程度的人员作为培训教材，也适合于不同程度的读者进行自学；对于希望在MATLAB程序以及ANSYS平台进行建模分析的读者，本教程更值得参考。本基础教程的读者对象：机械、力学、土木、水利、航空航天等专业的工程技术人员、科研工作者。

目录 [[[[[[\\\\\\ 【ANSYS算例】3.3.7(3) 三梁平面框架结构的有限元分析 1 【ANSYS算例】4.3.2(4) 三角形单元与矩形单元的精细网格的计算比较 3 【ANSYS算例】5.3(8) 平面问题斜支座的处理 6 【ANSYS算例】6.2(2) 受均匀载荷方形板的有限元分析9 【ANSYS算例】6.4.2(1) 8万吨模锻液压机主牌坊的分析(GUI) 15 【ANSYS算例】6.4.2(2) 8万吨模锻液压机主牌坊的参数化建模与分析(命令流) 17 【ANSYS算例】7.2(1) 汽车悬挂系统的振动模态分析(GUI) 20 【ANSYS算例】7.2(2) 汽车悬挂系统的振动模态分析(命令流) 23 【ANSYS算例】7.3(1) 带有张拉的绳索的振动模态分析(GUI) 24 【ANSYS算例】7.3(2) 带有张拉的绳索的振动模态分析(命令流) 27 【ANSYS算例】7.4(1) 机翼模型的振动模态分析(GUI) 28 【ANSYS算例】7.4(2) 机翼模型的振动模态分析(命令流) 30 【ANSYS算例】8.2(1) 2D矩形板的稳态热对流的自适应分析(GUI) 31 【ANSYS算例】8.2(2) 2D矩形板的稳态热对流的自适应分析(命令流) 33 【ANSYS算例】8.3(1) 金属材料凝固过程的瞬态传热分析(GUI) 34 【ANSYS算例】8.3(2) 金属材料凝固过程的瞬态传热分析(命令流) 38 【ANSYS算例】8.4(1) 升温条件下杆件支撑结构的热应力分析(GUI) 39 【ANSYS算例】8.4(2) 升温条件下杆件支撑结构的热应力分析(命令流) 42 【ANSYS算例】9.2(2) 三杆结构塑性卸载后的残余应力计算(命令流) 45 【ANSYS算例】9.3(1) 悬臂梁在循环加载作用下的弹塑性计算(GUI) 46 【ANSYS算例】9.3(2) 悬臂梁在循环加载作用下的弹塑性计算(命令流) 49 附录 B ANSYS软件的基本操作52 B.1 基于图形界面(GUI)的交互式操作(step by step) 53 B.2 log命令流文件的调入操作(可由GUI环境下生成log文件) 56 B.3 完全的直接命令输入方式操作56 B.4 APDL参数化编程的初步操作57

Ansys有限元分析实例

课程论文 (2015-2016学年第一学期) 有限元理论在软件中的应用与刚度矩阵的求解学生：张贺

有限元分析案例：打点喷枪模组（用于手机平板电脑等电子元件粘接），该产品主要是使用压缩空气推动模组内的顶针作高频上下往复运动，从而将高粘度的胶水从喷嘴中打出（喷嘴尺寸￠0.007”）。顶针是这个产品中的核心零件，设计使用材料是：AISI 4140 最高工作频率是160HZ（一个周期中3ms开3ms关），压缩空气压力3-8bar, 直接作用在顶针活塞面上，用Ansys仿真模拟分析零件的强度是否符合要求。 1. 零件外形设计图： 2. 简化模型特征后在Ansys14.0 中完成有限元几何模型创建： 3. 选择有限元实体单元并设定，单元类型是SOILD185，由于几何建模时使用的长度单位是mm, Ansys采用单位是长度：mm 压强：Mpa 密度：Ton/M3。根据题目中的材料特性设置该计算模型使用的材料属性：杨氏模量 2.1E5；泊松比：0.29； 4. 几何模型进行切割分成可以进行六面体网格划分的规则几何形状后对各个实体进行六面体网格划分，网格结果：

5. 依据使用工况条件要求对有限元单元元素施加约束和作用载荷：说明：约束在顶针底端球面位移全约束；分别模拟当滑块顶断面分别以8Bar，5Bar，4Bar和3Bar时分析顶针的内应力分布，根据计算结果确定该产品允许最大工作压力范围。 6. 分析结果及讨论：当压缩空气压力是8Bar时：

当压缩空气压力是5Bar时：当压缩空气压力是4Bar时：

结论：通过比较在不同压力载荷下最大内应力的变化发现，顶针工作在8Bar时最大应力达到250Mpa，考虑到零件是在160HZ高频率在做往返运动，疲劳寿命要求50百万次以上，因此采用允许其最大工作压力在5Mpa，此时内应力为156Mpa，按线性累积损伤理论[3 ]进行疲劳寿命L-N疲劳计算，进一部验证产品的设计寿命和可靠性。

ansys有限元分析工程实例大作业

辽宁工程技术大学有限元软件工程实例分析题目基于ANSYS钢桁架桥的静力分析专业班级建工研16-1班（结构工程）学号 471620445 姓名日期 2017年4月15日

基于ANSYS钢桁架桥的静力分析摘要：本文采用ANSYS分析程序，对下承式钢桁架桥进行了有限元建模;对桁架桥进行了静力分析，作出了桁架桥在静载下的结构变形图、位移云图、以及各个节点处的结构内力图（轴力图、弯矩图、剪切力图），找出了结构的危险截面。关键词：ANSYS；钢桁架桥；静力分析；结构分析。引言：随着现代交通运输的快速发展，桥梁兴建的规模在不断的扩大，尤其是现代铁路行业的快速发展更加促进了铁路桥梁的建设，一些新建的高速铁路桥梁可以达到四线甚至是六线，由于桥面和桥身的材料不同导致其受力情况变得复杂，这就需要桥梁需要有足够的承载力，足够的竖向侧向和扭转刚度，同时还应具有良好的稳定性以及较高的减震降噪性，因此对其应用计算机和求解软件快速进行力学分析了解其受力特性具有重要的意义。 1、工程简介某一下承式简支钢桁架桥由型钢组成，顶梁及侧梁，桥身弦杆，底梁分别采用3种不同型号的型钢，结构参数见表1，材料属性见表2。桥长32米，桥高5.5米，桥身由8段桁架组成，每个节段4米。该桥梁可以通行卡车，若只考虑卡车位于桥梁中间位置，假设卡车的质量为4000kg，若取一半的模型，可以将卡车对桥梁的作用力简化为P1，P2，和P3，其中P1=P3=5000N，P2=10000N,见图2,钢桥的形式见图1，其结构简图见图3。

图1钢桥的形式图2桥梁的简化平面模型（取桥梁的一半）

ansys有限元分析

目录第一章模型概述 (1) 1.1 模型简介 (1) 1.2 材料特性 (1) 1.3 受力分析 (2) 第二章有限元分析 (3) 2.1 使用软件 (3) 2.2 基础操作准备 (3) 2.3 静力学分析 (4) 2.3.1 约束和受力 (4) 2.3.2 结果分析 (5) 2.4 模态分析 (7) 第三章装配视图展示 (11) 总结 (13)

第一章模型概述 1.1 模型简介本模型是完成锥齿轮减速机合箱加工工序——镗输出轴轴承孔工序的夹具模型。该夹具是结合锥齿轮减速机加工工序进行设计完成的。采用的是杠杆滑块夹具，原理图如图1.1所示，基本尺寸如图1.2所示。图1.1 杠杆滑块夹具图1.2 夹具尺寸 1.2 材料特性夹具采用材料为45号钢，材料特性如表1所示。表1 材料特性

1.3 受力分析当加工夹紧时，气缸的输出压力最大，因此对夹紧状态进行受力分析，因此在夹紧时计算的气缸输出力应满足夹紧条件。该机构夹紧时的受力分析图如图1.3所示：图1.3 受力分析图由转矩平衡方程：，将带入算得：气缸的最大动力为：。经过计算，F处的压强为1.05 MPa，W k 处的压强为2.7 MPa。装配简图如图1.4所示。图1.4 装配简图

第二章有限元分析 2.1 使用软件本次课程使用软件是ANSYS WORKBENCH，ANSYS WORKBENCH是美国ANSYS公司开发的一款融结构、流体、电场、磁场、声场分析于一体的大型通用有限元分析软件。ANSYS WORKBENCH和ANSYS MECHANICAL（常称之为ANSYS，或经典界面）都能满足基本有限元分析需求，前者是一个综合设计平台，封装了很多过程和软件，更易上手，后者更注重原理和求解器等等的选择，对结构、力学、有限元等理论知识要求更高。结合模型难易程度，选择使用ANSYS WORKBENCH有限元分析软件对夹紧状态下的夹具进行了静力学分析和模态分析。 2.2 基础操作准备首先将solidworks所建夹具三维模型导出为x_t格式备用。进入ANSYS WORKBENCH界面，选择静力学分析和模态分析，然后导入模型，并进行所需材料的添加，准备工作做完便可进入模型，如图2.1所示。图2.1 基本操作1 进入到模型之后，考虑到夹具尺寸和受力情况，需要更改单位，设置为metric （mm，kg，N，s，mA，mV）；通过GEOMETRY对各部分进行材料更改（由于夹具材料为45号钢，ANSYS WORKBENCH默认材料为结构钢，因此此处不

有限元分析ANSYS(大作业)

《计算机辅助工程分析》上机报告二姓名：张俊学号：200910301225 专业模块：机械设计

方案一：题目1：如图所示一个厚壁圆筒受到内压力作用，假设圆筒只承受径向压力，无轴向压力。内径a＝0.25 m，外径b＝0.35 m，压力p＝1.0E7 P a，材料为钢材。操作步骤： 1、建立工作文件名和工作标题。选择Utility Menu/File/Change Jobname设置工作文件名，选择Utility Menu/File/Change Tile设置工作标题。 2、创建几何模型。选择Main Menu/ Preprocessor/ Modeling/Create/ Partial/A nnulus命令，出现Part Annular Circle对话框。在Rad-1文本框中输入0.125，在Rad-2文本框中输入0.175，在Theta-2文本框中输入90,如图1所示。单击OK关闭对话框，屏幕上将显示如下所示的图2。图1

图2 3、定义单元类型。选择Main Menu/Proprocessor/Element type/Add/Edit/Delete命令，出现Element types对话框。点击Add，出现Library of Element types对话框，在Library of Element types第一个列表框中选择Structural Solid，第二个列表框中选择Quad 8node 82，在Elementntype reference number文本框中输入1，单击OK，关闭对话框，如图3所示。单击Element Types对话框上的Options按钮，出现PLANE82 Element type options对话框。在Element behavior K3下拉列表框中选择Plane Strain，其余采用默认设置，单击OK关闭对话框，单击Close关闭Element types对话框，如图4所示。图3

Ansys有限元分析实例

当压缩空气压力是5Bar时：当压缩空气压力是4Bar时：