有限元分析_软件流程
学会使用AnsysWorkbench进行有限元分析和结构优化
学会使用AnsysWorkbench进行有限元分析和结构优化Chapter 1: Introduction to Ansys WorkbenchAnsys Workbench是一款广泛应用于工程领域的有限元分析和结构优化软件。
它的功能强大，能够帮助工程师在设计过程中进行力学性能预测、应力分析以及结构优化等工作。
本章节将介绍Ansys Workbench的基本概念和工作流程。
1.1 Ansys Workbench的概述Ansys Workbench是由Ansys公司开发的一套工程分析软件，主要用于有限元分析和结构优化。
它集成了各种各样的工具和模块，使得用户可以在一个平台上进行多种分析任务，如结构分析、热分析、电磁分析等。
1.2 Ansys Workbench的工作流程Ansys Workbench的工作流程通常包括几个基本步骤：（1）几何建模：通过Ansys的几何建模功能，用户可以创建出需要分析的结构的几何模型。
（2）加载和边界条件：在这一步骤中，用户需要为结构定义外部加载和边界条件，如施加的力、约束和材料特性等。
（3）网格生成：网格生成是有限元分析的一个关键步骤。
在这一步骤中，Ansys Workbench会将几何模型离散化为有限元网格，以便进行分析计算。
（4）材料属性和模型：用户需要为分析定义合适的材料属性，如弹性模量、泊松比等。
此外，用户还可以选择适合的分析模型，如静力学、动力学等。
（5）求解器设置：在这一步骤中，用户需要选择适当的求解器和设置求解参数，以便进行分析计算。
（6）结果后处理：在完成分析计算后，用户可以对计算结果进行后处理，如产生应力、位移和变形等结果图表。
Chapter 2: Finite Element Analysis with Ansys Workbench本章将介绍如何使用Ansys Workbench进行有限元分析。
我们将通过一个简单的示例，演示有限元分析的基本步骤和方法。
ansys有限元分析基本流程
A N S Y S有限元分析基本流程-CAL-FENGHAI-(2020YEAR-YICAI)_JINGBIAN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。
ansys有限元分析报告
ANSYS有限元分析报告1. 简介在工程设计领域，有限元分析是一种常用的数值分析方法，通过将复杂的结构划分为有限数量的单元，然后对每个单元进行力学和物理特性的计算，最终得出整个结构的响应。
ANSYS是一款流行的有限元分析软件，提供了丰富的工具和功能，可用于解决各种工程问题。
本文将介绍ANSYS有限元分析的基本步骤和流程，并以一个实际案例为例进行说明。
2. 步骤2.1 确定分析目标首先要确定分析的目标。
这可以是结构的强度分析、振动分析、热传导分析等。
根据目标的不同，还需确定所需的加载条件和边界条件。
2.2 几何建模在进行有限元分析之前，需要进行几何建模。
在ANSYS中，可以使用几何建模工具创建和编辑结构模型。
这包括定义几何形状、尺寸和位置等。
2.3 网格划分网格划分是有限元分析的关键步骤。
通过将结构划分为多个单元，可以将结构分解为有限数量的离散部分，从而进行数值计算。
在ANSYS中，可以使用网格划分工具进行自动或手动划分。
2.4 材料属性定义在进行有限元分析之前，需要定义材料的物理和力学属性。
这包括弹性模量、泊松比、密度等。
ANSYS提供了一个材料库，可以选择常见材料的预定义属性，也可以手动定义。
2.5 加载和边界条件定义在进行有限元分析之前，需要定义加载和边界条件。
加载条件可以是力、压力、温度等。
边界条件可以是支撑、固定或自由。
2.6 求解和结果分析完成前面的步骤后，可以开始求解分析模型。
ANSYS将应用数值方法来解决有限元方程组，并计算结构的响应。
一旦求解完成，可以进行结果分析，包括位移、应力、应变等。
2.7 结果验证和后处理在对结果进行分析之前，需要对结果进行验证。
可以使用已知的理论结果或实验数据进行比较，以确保分析结果的准确性。
完成验证后，可以进行后处理，生成报告或结果图表。
3. 案例分析在本案例中，将针对一个简单的悬臂梁进行有限元分析。
3.1 确定分析目标本次分析的目标是确定悬臂梁在给定加载条件下的应力分布和变形。
超声波模具ansys有限元分析流程
超声波模具ansys有限元分析流程下载温馨提示:该文档是我店铺精心编制而成，希望大家下载以后，能够帮助大家解决实际的问题。
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简述有限元分析的实施步骤
简述有限元分析的实施步骤1. 确定问题和目标在进行有限元分析之前，首先需要明确问题和目标。
确定问题和目标将有助于指导后续的分析工作，并确保分析结果的可靠性和实用性。
问题和目标可以是结构的强度分析、热传导分析、流体力学分析等。
2. 创建有限元模型有限元模型是有限元分析的基础，它是结构物或系统的数学模型。
在创建有限元模型时，需要进行以下步骤：•定义几何形状：通过使用CAD软件或手动绘制来定义结构物或系统的几何形状。
这包括绘制结构物的边界、孔洞和特征。
•离散化：将结构或系统划分为有限数量的离散区域，称为有限元。
这些有限元可以是三角形、四边形或其他形状，取决于需要分析的问题类型。
•定义材料属性：为每个有限元分配适当的材料属性，如弹性模量、泊松比、密度等。
这些属性将影响到模型的响应。
•定义边界条件：定义结构或系统的边界条件，如固定边界、受力边界等。
这些边界条件将模拟实际结构中的限制条件。
3. 制定数学模型在进行有限元分析之前，需要将物理模型转化为数学模型。
数学模型是基于物理方程和边界条件的方程组。
制定数学模型的步骤如下：•应用力学原理：根据问题类型，采用适当的力学原理，如静力学原理、动力学原理等。
力学原理将为问题提供方程基础。
•建立强度方程：根据力学原理，建立物体或结构物的均衡方程。
这些方程将描述结构的受力分布和变形情况。
•引入边界条件：基于前面创建的有限元模型，将边界条件应用于强度方程。
这将包括施加受力、固定节点等。
4. 进行数值计算有限元分析的核心部分是进行数值计算。
在这一步骤中，使用适当的数值方法和算法，求解数学模型得到物理问题的解。
数值计算的步骤如下：•网格生成：通过将结构物或系统划分为离散区域生成网格。
这个网格将用于数值计算过程中的逼近。
•建立刚度矩阵：根据有限元模型和材料属性，建立刚度矩阵。
刚度矩阵描述了结构物的刚度特性。
•应用边界条件：将边界条件应用于刚度矩阵。
这将创建一个系统的等式，描述结构对外部加载的响应。
有限元分析
有限元分析什么是有限兀方法?一个多用途的有限元法计算机设计程序，用于解决简单的线性静态分 析问题，也可用于解决复杂的非线性动态分析问题。
为什么使用有限元分析方法：由于常见的实验测试方法（如应变计、激光全息和光栅云纹等）对试 样制备要求高，且提供的测量值只能是平均值或断面值，而且小尺寸 封装的焊点应力应变复杂，所以，实验测试方法在电子封装可靠性这 方面的研究进展地比较慢，而通过有限元软件即可实现的数值模拟方 法发展迅速。
过程:建立BGA 单个焊点的模型 ------ 加载温度循环载荷 ---- 设定边界条件 -- 有限元分析 ---- 应力应变云图 --- 失效位置分析Mold Com poundDieDie Auac hSolder心州闻 MaskLami nate图：BGA 模型示意图林处丼单元计鼻程单凡•门出rnr世救对算求駢瓒「I泄汀汁厂广图：有限元的计算流程在利用有限元分析时借助于ANSYS软件，利用ANSYS模拟的流程如下图所示前块图：ANSYS模拟的一般流程为什么进行有限元分析?热循环实验能够直接得到焊点裂纹的产生位置。
但是，相当费时，费钱和费力。
因此，评价SMT焊点可靠性的方法更多是基于焊点的寿命预测模型和有限元模拟来预测焊点的寿命。
对于钎料合金，最根本的寿命预测方程为Man so n-Coffi n方程相关参数失效循环数；△ £ —循环应变范围；B, C —经验常数什么是纳米压痕仪？根据载荷-位移曲线和压头的面积函数计算瞬时接触面积纳米压痕测试的结果仅为一组载荷-位移曲线，并不能直接得到材料的力学性能参数优点：(1)避免了直接成像带来的误差(2)对压头载荷随压入深度连续变化进行精确测量(3)能够在相对有限的材料体积内产生很高的应变、应力。
纳米压痕仪的组成：特殊几何形状的压头、加载的施力马达、精确测量位移的传感器压头形式：金字塔形状的Berkovich压头、直角立方压头和球形压头纳米压痕测试所采用的压头为Berkovich 形压头Permanentmag 口已柱Depth sensorIndenterMitajieiic shielding ' Suppoiring springSNfReference lingBerkovich 形压头:相关参数：P是载荷，A是该载荷下投影接触面积，S是弹性接触刚度，B = 1.034, E r是弹性模量纳米压痕法采用对载荷-位移曲线的直接分析得到压痕的接触面积•次完幣的加栈和科載的压痕过程的载荷一位移曲线的示总图压痕法测量塑性变形的机理以通过压痕P-H 曲线来反推得到被压材料的弹塑性性能,Strain* c图：金属应力一应变的弹塑性行为w p从P ―― H 图中我们可以知道以下参数： 是C 、一^、H max 、P max 、刚度S 、弹性模量、w t 屈服应力、和加工硬化指数。
有限元分析
第2章软件介绍2.1 建模软件SolidWorks 是生信国际有限公司推出的机械设计软件, 是全参数化特征造型软SolidWorks有全面的零件实体建模功能,变量化的草图轮廓绘制,驱动参数改变特征的大小和位置,丰富的数据转换接口使SolidWorks可以将几乎所有的机械CAD 软件集成到现在的设计环境中来,SolidWorks支持的数据标准有：IGES,DXFDWG, ASCII, Parasolid等多种文件格式, 从而实现与有限元分析、流体分析软件的数据交换；Solidworks 环境下提供的文件格式EPRT 或EASM 格式可以将Solidworks文件转变为可执行文件,从而实现与外界的数据共享。
该软件最大的特点是简单易学,Solidworks 软件从1997 年面世就受到广大工程技术人员的喜爱,它是参数化特征造型软件的新秀。
SolidWorks 软件包含零件建模、装配设计、工程图与钣金等模块，还与高级图像渲染软件PhotoWorks，高级有限元分析软件Simulation，机构运动学分析软件Motionworks，产品数据管理（PDM）软件SmarTeam，以及数控加工等软件无缝集成。
SolidWorks还首创了自上而下的全相关设计，并凭借高效运行的装配设计使之成为实作技术。
2.2 有限元分析法有限单元法是在当今科学技术发展和工程分析中获得最广泛应用的数值计算方法，它是用计算机把复杂的零件形体自动分割成有限个形状简单的单元，然后逐个分析、计算这些小单元体的变形，并按一定的关系求得零件的总变形。
由于它的通用性和有效性，理论基础牢靠，物理概念清晰，解决问题效率高，能为工程师在设计阶段掌握产品性能、优化产品的结构，缩短设计试验周期，使设计制造的产品具有较强的竞争力等优点，因而受到工程技术界的高度重视。
伴随着计算机科学和技术的快速发展，现己成为计算机辅助工程和数值仿真的重要组成部分。
2.2.1 有限元原理有限元分析法的基本原理是用较简单的问题代替复杂问题后再求解。
ANSYS有限元分析入门与应用指南
ANSYS有限元分析入门与应用指南第一章：ANSYS有限元分析概述ANSYS是一种常用于工程领域的有限元分析软件，主要用于对各种结构进行力学分析、流体动力学分析、热传导分析等。
本章将对ANSYS的基本原理、工作流程和应用领域进行介绍。
1.1 ANSYS的基本原理ANSYS基于有限元方法，将实际结构或系统离散为有限数量的单元，通过对单元进行各种物理特性的分析，最终得到整个结构的行为。
有限元方法是一种数值分析方法，可以有效解决传统方法难以处理的复杂问题。
1.2 ANSYS的工作流程ANSYS的工作流程包括几个关键步骤：前处理、求解和后处理。
前处理阶段主要负责模型的建立和单元网格的划分，求解阶段进行物理场的计算和求解，后处理阶段对结果进行可视化和分析。
1.3 ANSYS的应用领域ANSYS可应用于各个工程领域，如固体力学、流体力学、热传导、电磁场等。
在航空航天、汽车工程、建筑结构、电子设备等领域都有广泛的应用。
第二章：ANSYS建模与前处理在使用ANSYS进行有限元分析之前，需要对模型进行建模和前处理工作。
本章将介绍ANSYS建模的基本方法和前处理的必要步骤。
2.1 模型建立ANSYS提供了多种建模方法，包括几何建模、CAD导入、脚本编程等。
用户可以根据需要选择合适的建模方法，对模型进行几何设定。
2.2 材料定义和属性设置在进行有限元分析之前，需要为材料定义材料性质和属性。
ANSYS提供了多种材料模型，用户可以根据具体需求进行选择和设置。
2.3 网格划分网格划分是有限元分析中非常重要的一步，它决定了模型的离散精度和计算效果。
ANSYS提供了多种单元类型和划分算法，用户可以根据需要进行合理的网格划分。
第三章：ANSYS求解与后处理在进行前处理完成后，就可以进行有限元分析的求解和后处理了。
本章将介绍ANSYS的求解方法和后处理功能。
3.1 求解方法ANSYS提供了多种求解方法，如直接法、迭代法等。
根据模型的复杂程度和求解要求，用户可以选择合适的方法进行求解。
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六：Element tapes 不同的计算需要不同的网格类型，例如，四面体网格在
ABAQUS静强度计算中类型为C3D10M。 具体判断方法为：在分析软件CAE中设置计算类型，在
MESH模块查看网格类型。
1 对于ANASYS,要进行二次升级 2
七：Create 在完成以上工作以后，网格工作已经完成。下面创建 用于
S,E,SP,SINV *PRINT, FREQ=99, CONTACT=YES, MODEL CHANGE=YES, PLASTICITY=YES, RESIDUAL=YES, SOLVE=YES *CONTACT PRINT, FREQ=99 *CONTACT FILE, FREQ=99 *END STEP
提示：此处SURFAC 为螺杆中部任意截面，为保证截面平整，划分网格 时应特别处理。
2 压力
*DSLOAD side_load,P,0.625
压力大小，单位：MPa
热载荷
*Initial Conditions, type=TEMPERATURE node_all, 20.
*step
**调入温度场计算结果
文件后缀随意，一般为*.mesh
附：操作技巧
第三步：ABAQUS/ ANSYS
命令流方便、简洁、准确。计算设置主要是对命令流操作。 ABAQUS的命令流放在*.inp文件中 ANSYS的命令流放在*.log文件中
scratch="/cylhead_abq_orig_model/temperature_orig " 文件路径 pre_memory=100000000
注意： 特征线能保证网格与实体的确切对应，切忌随便Toggle； 有时还要创建特征线。
三：2V Mesh
二维网格划分有两种方法： 自动划分：复杂模型整体划分 手动调整：整体网格存在的前提下，局部调整； 在模型局部修改问题上应用较广；
Distribute node to edge Distribute node to edge
方程系数
约束方程
五：过盈
ABAQUS
*CONTACT PAIR, INTERACTION=SHL2-BP, SMALL, ADJUST=0.1
SHL2_BP, BP12 *SURFACE INTERACTION, NAME=SHL2-BP
接触建过盈
*CLEARANCE, MASTER=BP12, SLAVE=SHL2_BP, VALUE=-0.100
*BOUNDARY, OP=MOD 102680, 1,3, 0.00000E+00 SPC_Y_BS000001, 1,3, 0.00000E+00
节点编号
节点 Set 名字
单个节点 节点 Set
*BOUNDARY top,11,,32 firewall,11,,200
温度：32、200
热边界
八：载荷_力
! 进入前处理 ! 定义材料1的弹性模量 ! 定义材料1的泊松比 ! 定义材料1的热膨胀系数 ! 定义材料1的密度 ! 定义材料1的比热 ! 定义材料1的热传导系数
! 设置单元的材料编号 EMODIF,cyhead,MAT,1,
! 气缸盖为材料1
三：接触
ABAQUS
*CONTACT PAIR, INTERACTION=BL-BP_31, SMALL, ADJUST=0.1
1 螺栓预紧力
*NODE, NSET=BOLTPRET 999133, 1000., 1000., 1000. *PRE-TENSION SECTION,SURFACE=SURF_B33,NODE=999133 *CLOAD, OP=MOD 999133,1,182700. 预紧力大小，单位：N
预紧力施加方向
1.1200E-05, 0.0 *CONDUCTIVITY,TYPE=ISO
0.04479 ,0.0 *SPECIFIC HEAT
480.0 ,0.0 *DENSITY
7.3500E-06,0.0
定义材料－ANSYS
/PREP7
MP,EX,1,1.10e5 MP,PRXY,1,0.27 MP,ALPX,1,10.5e-6 MP,DENS,1,7.35e-6 MP,C,1,480 MP,KXX,1, 0.04479
1
2
点击
3
1
说明： 一 1处不选中，特征线保留以前的网格密度，选中则重新划分；
2处控制网格大小； 3处设置网格类型；
二 右图详细调节网格属性 。
Create elements Create elements Rule况。
Spline Ruled
BL31, BP31
*SURFACE INTERACTION, NAME=BL-BP_31
从面，主面
Tied
*EQUATION 2
节点编号
122318, 2, 1.00, 1224067, 2, -1.00
约束方程
两个节点 2方向自由度
ANSYS
节点编号 CE,1,0,15,UX,1,100208,UX,-1
首页
有限元分析
软件流程
第一步：Pro/E几何模型 依据实体几何尺寸，准确真实的划出Pro/E三维模型。
在Pro/E中保存副本, 文件格式为*.stp
第二步：Hyper Mesh网格划分 网格划分有以下几个步骤：
Import
Surface edit
2V mesh 3V mesh Order change Elem tapes Create Export
计算的Sets 、nodes 、surface。
确定Hyper mesh在ABAQUS 等计算软件环境下
Sets 、nodes依据需要创建
Create surface
注
3
意
命
名
规
则
2
4
1
对创建的面修改
注意
八： Export 为便于写*.inp文件，应将网格分块输出； 再分别导入，重新编号；各块之间编号留有余量
999999, 5, , 0.00
999999, 6, , 0.00
*EQUATION
三个节点
3
646966, 1, 1.00, 920795, 1, -1.00, 999999, 1, -1.00
约束方程
六：Step
*STEP, AMPLITUDE=RAMP Bolts Pre-Loads
*STATIC *HEAT TRANSFER, STEADY STATE
文件夹
文件名：网格、约束
ANSYS
*use,../mesh/cyhead.mesh
二：定义材料－ABAQUS
指定
弹性模量、迫松比 热膨胀系数 热传导系数 比热 密度
** -----------------------------------*SOLID SECTION, ELSET=SOLID_CRANKCASE ,
Break up into collectors Clear up Toggle
Distribute node to edge Create elements Edit elements
Sets 、nodes 、surface
一：Import 将Pro/E模型导入Hyper Mesh，方法如下图。
BL31, BP31
*SURFACE INTERACTION, NAME=BL-BP_31
*FRICTION, ELASTIC SLIP=0.002
0.15,
从面，主面：固定面、稀网格面作主面
ANSYS
四：MPC
ABAQUS
*CONTACT PAIR, INTERACTION=BL-BP_31, TIED, ADJUST=0.1
*temperature,file=CYL_ring *END STEP
提示：温度场可由 FIRE 等软件扫出，问题在于扫出的温度场是以节点给 出的，应该加在网格上。
九：输出
*STEP *NODE FILE, FREQ=99
U, *EL PRINT, FREQ=0
S, *EL FILE, FREQ=99
MATERIAL=SOLID_CRANKCASE *MATERIAL,NAME=SOLID_CRANKCASE ** -----------------------------------*ELASTIC,TYPE=ISOTROPIC
1.10000E+05, 2.70000E-01 *EXPANSION, ZERO = 20.0 , TYPE = ISO
Edit elements 优化网格交界处的连贯性，删除小、差网格，重建。
四：3V mesh 二维网格的好坏，决定三维网格质量。
利用此项，不会对二维网格进行调整，有利于保证一一对应
五：Order change 对于四面体网格，为计算精确，利用Order change 将其变成10节点。
中间节点的增加，将大大增加节点个数，对计算机要求更高。 在保证计算精度的前提下，应尽量增大网格密度
standard_memory=400000000
standard_buffer=5000000
ask_delete=OFF
#run_mode=INTERACTIVE
ABAQUS文件系统设置
odb_output_by_default=ON
cpus = 1
一：模型调入
ABAQUS
*HEADING
*INCLUDE, INPUT=../MESH_M/crankcase.mesh
十：提交计算
第四步：查看结果
Hyper View有很强的结果显示功能
将ABAQUS计算结果文件*.fil转化为Hyper View认可的格式