有限元上机实验指导书
有限元法基础及应用---ABAQUS上机指导手册
有限元法基础及应用上机指导书（ABAQUS版）1 引言 (3)2 ABAQUS 软件 (3)2.1 ABAQUS分析步骤 (3)2.2 ABAQUS/CAE简介 (4)2.3 单位制 (5)3 上机实验1——平面问题应力集中分析 (6)3.1 问题描述 (6)3.2 目的和要求 (6)3.3 操作步骤 (6)3.4 上机报告要求 (16)4 上机实验2——平面问题有限元解的收敛性 (17)4.1 问题描述 (17)4.2 目的和要求 (17)4.3 操作步骤 (17)4.4 上机报告要求 (22)5 上机实验3——轴对称模型 (23)5.1 问题描述 (23)5.2 目的和要求 (23)5.3 操作步骤 (23)5.4 上机报告要求 (30)6 上机实验4——三维模型的线性静力分析 (31)6.1 问题描述 (31)6.2 目的和要求 (31)6.3 操作步骤 (31)6.4 上机报告要求 (39)7 上机实验5——板-梁组合建模 (40)7.1 问题描述 (40)7.2 目的和要求 (40)7.3 操作步骤 (40)7.4 上机报告要求 (47)8 上机实验6——综合练习题 (48)8.1 问题描述 (48)8.2 目的和要求 (48)8.3 操作说明 (48)1 引言上机实验是“有限元法基础及应用”课程的一个教学实践环节。
通过上机，同学们可以对理论课所学有限元法的基本原理和方法有一个更加直观、深入的理解，同时通过对本实验所用软件平台ABAQUS的初步涉及，为将来在设计和研究中利用该类大型通用CAD/CAE软件进行工程分析奠定初步基础。
2 ABAQUS 软件ABAQUS是一套功能强大的基于有限元法的工程模拟软件，其解决问题的范围从相对简单的线性分析到最富有挑战性的非线性模拟问题。
ABAQUS具备十分丰富的、可模拟任意实际形状的单元库，并与之对应拥有各种类型的材料模型库，可以模拟大多数典型工程材料的性能。
有限元法基础实验指导书(带裂缝薄板计算)11年版
实验指导书实验项目名称：带裂缝薄板计算实验项目性质：上机所属课程名称：有限元法基础实验计划学时：3一、 实验目的使学生了解裂纹在工程构件中存在的的影响，让学生掌握分析平面应力问题和轴对称问题。
二、 实验内容和要求利用FEAP 求解带裂纹薄板的内力和变形，要求学生学会使用FEAP 有限元软件解决相关平面应力和轴对称工程问题的基本步骤。
三、 实验主要仪器设备和材料微机、FEAP 有限元软件。
四、 问题描述某些构件在制造、加工、安装和使用过程当中常常会产生宏观裂纹，由于裂纹的扩展，极有可能造成重大的工程断裂事故，下面是有关这方面的例子。
如图，一薄板大小为1mx1m ，厚度为t=30m ，裂缝大小为10mmx400mm 右端受均布拉力kN q 20=/m ，弹性模量为M P a E 5102⨯=，31=μ,不计自重，结合步骤五求位移及应力。
五、实验方法、步骤及结果测试实验前自学由任课教师提供的有关FEAP有限元软件使用介绍材料（见附件）。
学习命令介绍，包括结点生成命令、单元生成命令、约束命令、荷载命令（约束和荷载）等。
上机实验时先输入结点、单元，指定单元类型、位移约束、材料性质，输入荷载等，对结构进行计算，输出薄板应力、位移最大值及其发生的相应位置，并计算裂纹尖端的应力集中系数（裂纹尖端应力/截面平均应力）。
六、实验报告要求完成实验后撰写实验报告，要求包括对计算问题的描述、计算结果的描述和分析，以及思考题的解答。
（注：需输出网格图、分析结果图片到报告中；无需将所有结点应力、位移的值写入报告中）七、思考题1、计算结果表明有限元解法与材料力学解法有何不同，为什么？2、如何判断计算结果已收敛与精确解？3、观察各种计算结果，若荷载不断增大，请尝试画出裂纹的扩展路径或描述构件破坏方式。
4、请尝试增加（或缩小）裂缝的长度和宽度，看看能发现什么？。
上机指导--有限元分析
图 1 超静定桁架
第
1
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机械学院
五、基本训练--操作指南
1、启动 ANSYS 程序
上 机 指 导
开始→ 所有程序→ ANSYS ED→ ANSYS Product Launcher→（ANSYS ED Product Launcher 窗口）Simulation Environment 下拉框中选择 ANSYS ED，Product 下拉框中选 择 ANSYS ED； File Management 选项卡： 设置 Working Directory 和 Job Name， Job Name 命名为 TrussBJXXXXX→ Run。 2、指定并显示文件标题 Utility Menu→ File→ Change Title…→（Change Title 对话框）输入工作标题“The Analysis of 2D Truss”→ OK。 Utility Menu→ Plot→ Replot。 3、设定分析类型 Main Menu→ Preferences→（Preferences for GUI Filtering 对话框）Structural→ OK。 4、设置图形区域 4.1 设置工作平面 Utility Menu→ WorkPlane→ WP Settings…→（WP Settings 对话框）选择 Cartesian， Grid and Triad， 选中 Enable Snap， Snap Incr＝1.0， Spacing＝1.0， Minimum＝0， Maximum ＝2→ OK。 4.2 显示工作平面 Utility Menu→ WorkPlane→ Display Working Plane。 4.3 关闭全局坐标系 Utility Menu→ PlotCtrls→ Window Controls→ Window Options…→ （Window Options 对话框）Location of triad 下拉列表框中选择 Not shown→ OK。 4.4 显示整个工作平面 Utility Menu→ PlotCtrls→ Pan, Zoom, Rotate…→（Pan-Zoom-Rotate 对话框）点击 控制面板上的缩放图标（小圆点）直至看到整个工作平面→ Close。 5、定义单元类型 Main Menu→ Preprocessor→ Element Type→ Add/Edit/Delete→（Element Types 对 话框）Add→ （Library of Element Types 对话框）Structural Link, 2D spar 1→ OK→ （Element Types 对话框）Close。 6、定义实常数 Main Menu→ Preprocessor→ Real Constants→ Add/Edit/Delete→（Real Constants 对话框） Add→ （Element Type for Real Constants 对话框） LINK1→ OK→ （Real Constant Set Number1， for LINK1 对话框） AREA＝2.5e-3→OK→ （Real Constants 对话框） Close。 7、定义材料属性 Main Menu→ Preprocessor→ Material Props→ Material Models→（Define Material
有限元上机实习课程计划
有限元上机实习课程计划英文回答：Introduction:Finite element method (FEM) is a numerical technique used to solve partial differential equations (PDEs) and analyze the behavior of complex systems. It is widely usedin engineering and scientific fields to simulate andpredict the behavior of structures, fluids, and other physical phenomena. To gain practical experience and enhance our understanding of FEM, a hands-on internship course has been designed.Course Objectives:The primary objectives of this internship course are to:1. Develop a solid understanding of the theoretical foundations of FEM.2. Gain practical experience in using FEM software for solving real-world problems.3. Learn how to interpret and analyze the results obtained from FEM simulations.4. Enhance problem-solving skills by applying FEM to different engineering problems.5. Improve teamwork and communication skills through collaborative projects.Course Plan:The internship course will be divided into several modules, each focusing on different aspects of FEM. The course plan is as follows:Module 1: Introduction to FEM.Overview of FEM and its applications.Basic concepts and terminology.Introduction to FEM software.Module 2: Finite Element Analysis.Formulation of finite element equations.Discretization of the domain into finite elements.Assembly of the global system of equations.Solution techniques for linear and nonlinear problems. Module 3: Structural Analysis.Static and dynamic analysis of structures.Analysis of beams, plates, and shells.Introduction to structural optimization using FEM.Module 4: Fluid Mechanics Analysis.Fluid flow simulations using FEM.Analysis of fluid-structure interaction problems.Heat transfer simulations.Module 5: Advanced Topics.Introduction to multiphysics simulations.Nonlinear material behavior and contact analysis.Introduction to mesh generation techniques.Module 6: Project Work.Collaborative project work in small groups.Application of FEM to real-world engineering problems.Presentation and discussion of project results.Conclusion:This internship course provides a comprehensivelearning experience in finite element analysis. Bycombining theoretical knowledge with practical applications, students will develop the necessary skills to apply FEM to solve complex engineering problems. The course plan is designed to ensure a balanced coverage of essential topics and encourage active participation through project work. Upon completion of this course, students will be well-prepared to tackle challenging engineering problems using FEM.中文回答：简介：有限元法（FEM）是一种数值技术，用于解决偏微分方程（PDE）和分析复杂系统的行为。
有限元上机实验报告(董妍)
有限元实验报告
董妍-学号 5070309005
1000000，同时时间步长的控制采取根据温度自适应的方式控制步长。 将 Max # increments 设为 1000000，Initial Time Step 设为 0.01，Finish when exceed 设为 900， Max Temperature Change Allowed 设为 10。 前两个参数是在定义为自适应步长控制 时需要给出的希望完成给定时间长度内分析所需的最大时间增量步数和建议初始时间 步长。第三个是指定当所有节点的温度都高于这一指定的基准温度时，程序结束运行。 而最后一个参数是指最大允许的温度改变值——改变这个值可以控制计算结果的精度。
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Hale Waihona Puke 有限元实验报告董妍-学号 5070309005
elements 为 0 则说明操作成功。 如果为 200， 则点击 Flip Elements 下的 All Selected 翻转 所有单元后再次检查。 在 SWEEP 命令下点击 ALL，Unused PTS 和 NODES，扫除一些重叠的损坏的点。 再次进入 CHECK 下点击 Cross Elements 察看，如果重叠元素为 0 则操作成功。 进入 RENUMBER 命令下查看目前的节点数和单元数，然后点击 Renumber All 为所有 的节点和单元重新编号以便后续操作。这样，一个有限元模型就建立好了（如图） 。
2 2 3
为了比较不同参数下对内部温度场分布的影响情况， 我计划在实验过程中将内部换热系数、材料导热系数、材 料比热以及模具尺寸作一些变化，考察这几个参数的变化 对温度场分布的影响。参数的选择会在“参数设计”部份 详细说明。
有限单元法实验指导书(研究生用)
有限单元法实验指导书赵东编写北京林业大学工学院机械工程系力学课程组2004年11月目录序实验一有限元软件的基本使用实验二一个悬臂梁的基本分析实验三平面结构的静力分析实验四结构瞬态分析序有限元法是求解数理方程的一种数值计算方法，是解决工程实际问题的一种有力的数值计算工具，已在许多学科领域和实际工程问题中都得到了广泛的应用。
本课程通过上机实验使学生能利用有限元的前、后处理技术进行建模、划分网格以及掌握计算结果的图形显示等。
初步掌握用有限元法编制程序解决力学问题。
本实验指导书适用于机械设计制造及其自动化、交通工程、木材科学与工程、土木工程、水土保持等非力学专业的高年级本科生，以及相关专业的研究生。
编者2004年10月实验一有限元软件的基本使用一、实验目的✧初步掌握有限元软件的基本使用方法✧了解软件进行结构分析的基本功能✧了解用户界面✧掌握基本操作二、实验设备的基本配置✧实验采用有限元分析软件ANSYS/ED版本✧微机安装Windows 98, Windows NT4.0以上的操作系统。
至少需要200兆硬盘，16MB内存。
17”以上显示器，显示分辨率为1024X768。
三、实验步骤1、启动ANSYS程序✧单击“开始”按钮，选择“程序”，选择ANSYS/ED6.X✧单击“Interactive”进入ANSYS交互式操作程序，出现初始窗口如图。
✧选择ANSYS产品。
✧选择ANSYS的工作目录，ANSYS所有生成的文件都写入此目录下。
✧选择图形显示方式,如配置3D显卡，则选择3D。
✧设定初始工作文件名，缺省为上次运行的文件名，第一次为file。
✧设定ANSYS工作空间及数据库大小。
✧选择Run 运行ANSYS。
2、ANSYS用户界面ANSYS软件提供友好的交互式的图形用户界面（GUI），通过GUI可以方便访问程序的各种功能、命令、联机文档和参考资料，并可以一步一步的完成整个分析，使ANSYS易学易用。
ANSYS提供四种方法输入命令✧菜单✧对话框✧工具杆✧直接输入命令ANSYS有7个菜单窗口，如图，功能如表3、ANSYS基本操作ANSYS通过一些基本操作和选择具有不同功能的处理器模块来完成一个分析任务。
弹性力学上机实验
弹性力学与有限元法上机指导书及结果报告班级13机设1班姓名李特学号**********机械工程学院上机指导：郑重前言《弹性力学与有限元法》是一门介绍有限元法在机械工程中应用的专业基础课。
其主要任务是巩固学生所学习有限元法理论知识的基础，学习通用有限元软件ANSYS 的使用方法，了解有限元分析的前后处理、求解过程的步骤、方法、特点和理论，掌握用有限元法求解机械结构静力学、动力学问题的方法和步骤，培养学生运用理论知识解决实际问题的能力、自学能力和工程意识。
本《弹性力学与有限元法》上机实验课程意在帮助学生掌握相关专业英语术语以及本专业最新国际发展动态，开阔学生视野，培养学生探索新知识的兴趣，运用理论知识解决实际问题的能力、自学能力和工程意识。
它是一门实践性较强的课程，上机练习和课程实训在课程的整个学习过程中占有重要的地位。
上机的作用不仅在于学习、掌握软件，帮助学生更形象更深刻地理解课堂讲授知识，更重要的还在于通过上机可以锻炼利用所学理论知识和专业知识解决实际问题的能力，锻炼对知识进行自学、进一步提高的能力，从而为今后进行的工程、科研工作打下良好的基础。
练习一对称图形建模—汽车连杆一.上机目的1.初步掌握ANSYS 界面的组成、特点及使用方法。
2.通过上机进一步掌握ANSYS 软件前处理时创建关键点、线、倒角及利用对称性生成零件的方法、特点和适用范围。
3.了解ANSYS 软件几何模型以及有限元模型的使用、创建。
二.上机步骤和要求1.按教师演示的过程，参阅教材，独立用菜单法创建下图汽车连杆零件（未注圆角R0.25）；2.结合菜单法，查阅ANSYS help system，形成创建连杆零件的命令流；3.参照实例的方法和步骤，自行完成与实例类型相同的课后作业。
三.命令流请将上一步骤形成的命令流记录在下面，作为老师评定成绩的依据。
命令流：Finish $ /Clear/PREP7 !*入前处理器PCIRC,1.4,1,0,180, $ PCIRC,1.4,1,45,180, !*创建两个圆面/REPLOT,RESIZE/PNUM,KP,0 $/PNUM,LINE,0 $/PNUM,AREA,1 $/PNUM,VOLU,0 $/PNUM,NODE,0 /PNUM,TABN,0 $ /PNUM,SVAL,0 $/NUMBER,0 $/PNUM,ELEM,0/REPLOTRECTNG,-0.3,0.3,1.2,1.8, $RECTNG,-1.8,-1.2,0,0.3, !* 创建两个矩形面FLST,2,1,8FITEM,2,6.5,0,0WPAVE,P51XCSYS,4PCIRC,0.7,0.4,0,180, $PCIRC,0.7,0.4,0,135, !*创建另两个圆面FLST,2,4,5,ORDE,2FITEM,2,1 $FITEM,2,-4AOVLAP,P51XFLST,2,2,5,ORDE,2FITEM,2,5 $FITEM,2,-6AOVLAP,P51XCSYS,0K, ,2.5,0.5,, $K, ,3.25,0.4,, $K, ,4,0.33,, $ K, ,4.75,0.28,, !*创建关键点CSYS,1FLST,3,6,3FITEM,3,5 $FITEM,3,6 $FITEM,3,7 $FITEM,3,21 $FITEM,3,24 $FITEM,3,22 BSPLIN, ,P51X, , , , ,1,135,,1,45,, !*创建多义线LSTR,1,18 !*创建1和18之间的直线/PNUM,KP,0/PNUM,LINE,1 $/PNUM,AREA,1 $ /PNUM,VOLU,0 $ /PNUM,NODE,0/PNUM,TABN,0 $/PNUM,SVAL,0 $/NUMBER,0 $/PNUM,ELEM,0/REPLOT $LPLOTFLST,2,4,4FITEM,2,6 $FITEM,2,1 $FITEM,2,7 $FITEM,2,25AL,P51XLFILLT,36,40,0.25, , $LFILLT,40,31,0.25, , $LFILLT,30,39,0.25, , !*创建三个线倒角LPLOTFLST,2,3,4FITEM,2,10 $FITEM,2,12 $FITEM,2,13 !*由三个线倒角创建新的面AL,P51XFLST,2,3,4FITEM,2,15 $FITEM,2,17 $FITEM,2,19AL,P51XFLST,2,3,4FITEM,2,23 $FITEM,2,21 $FITEM,2,24AL,P51XAPLOTFLST,2,12,5,ORDE,2FITEM,2,1 $ FITEM,2,-12AADD,P51X/AUTO, 1/REP/PNUM,KP,0 $/PNUM,LINE,0 $/PNUM,AREA,0 $/PNUM,VOLU,0/PNUM,NODE,0 $/PNUM,TABN,0 $/PNUM,SVAL,0 $/PNUM,ELEM,0/REPLOTAPLOTCSYS,0FLST,3,1,5,ORDE,1FITEM,3,13ARSYM,Y,P51X, , , ,0,0FLST,2,2,5,ORDE,2FITEM,2,1 $FITEM,2,13AADD,P51XWPSTYLE,,,,,,,,0ET,1,SOLID45 !*材料MPTEMP,,,,,,,, $MPTEMP,1,0 $MPDATA,DENS,1,,8000MPTEMP,,,,,,,, $MPTEMP,1,0MPDATA,EX,1,,2.1e11 $MPDATA,PRXY,1,,0.3 !*弹性模量FLST,2,1,5,ORDE,1 !*拉伸体VEXT,2, , ,0,0,0.5,,,,MSHAPE,1,3D $MSHKEY,0 $CM,_Y,VOLU $VSEL, , , ,1 !*网格CM,_Y1,VOLU $CHKMSH,'VOLU' $CMSEL,S,_Y $VMESH,_Y1CMDELE,_Y $ CMDELE,_Y1 $ CMDELE,_Y2 $ /UI,MESH,OFFFINISH $ /SOL $ FLST, 2,4,5,ORDE,2 $ FITEM,2,27 !*对大圆内孔施加全约束FITEM,2,-30 $DA,p51x,ALL,FLST,2,2,5,ORDE,2 $FITEM,2,31 $ FITEM,2,-32 $ SFA,P51X,1,PRES,1000 !*对小圆内孔施加均布荷载1000/STATUS,SOLU $SOLVE !*求解练习三结构静力学分析—平面桁架问题一.上机目的1.掌握将空间结构简化为桁架结构应满足的条件、方法，以及ANSYS 创建桁架结构有限元模型的方法、特点。
有限元上机指导书(2013_ANSYS10.0)
一般选第一项ANSYS”Working Directory:设置工作目录Job Name:设置工作文件名图 1-2图 1-31.3ANSYS 主窗口的组成ANSYS 状态栏命令输入窗口ANSYS 图形显示窗口主菜ANSYS 图形显示窗口图制按钮集ANSYS 状态栏材料号单元号 实常数坐标系统号2）Select（选择）菜单4）WorkPlane（工作平面）菜单退出ANSYS；按钮；100MPa100N杆系实例计算分析模型梁截面分别采用以下三种截面（单位：mm）：Define Material Model Behavior窗口左栏双击：Material Model Number2 -> Linear Isotropic -> input EX: 7.3e4, PRXY: 0.33 -> OK -> Material Model Number3 -> LinearMain Menu: Solution -> Define Loads -> Apply -> Structural -> Displacement -> On Nodes -> pick the node at (0,0,0) -> OK -> select: UX, UY,UZ,ROTX -> OKMain Menu: Solution -> Define Loads -> Apply -> Structural-> Displacement -> On Nodes-> pick the node at (10,0,0) -> OK -> select: All DOF -> OKy方向的载荷Main Menu: Solution -> Define Loads -> Apply -> Structural-> Pressure -> On BeamsBeam1.db1.New Analysis -> Save no information -> OK2.Open ANSYS File -> select Beam1.db -> 打开（O）Create -> Areas -> Rectangle WorkPlane -> Offset WP to -> Keypoints ，点击四边形右上角的点WorkPlane -> Offset WP by Increments... -> 轴承系统 (分解图)载荷四个安装孔径向约束轴承座底部约束孔上的推1000 pa9. SAVE_DB合并重合的关键点。
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弹性力学及有限元实验上机指导书
土木工程教学部
20１5年6月
一、ANSYS软件安装及有限元建模方法演示１、实验目的
掌握Ansys商用有限元软件的安装及了解有限元建模方法２、实验任务
１）Ansys商用软件8.1安装过程详解。
２）采用有限元直接建模法创建杆系模型演示。
3）采用有限元间接建模法创实体模型演示。
模型一：平面桁架如下图所示，长度单位为m，求支座反力和各杆内力。
弹性模量2.1e+11，泊松比0.3，杆件截面面积均为0.01m2。
1/6
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图1 平面桁架模型
模型二：正方形带孔平板，边长1m，小孔直径0.1m，板厚0.05m。
弹性模量2.1e+11，泊松比0.3。
上下边受均匀压力1000N。
图2 带孔正方形平板
3、实验方法
实验方法同课堂操作演示。
命令流(模型一)
/PREP7
ET,1,LINK1
R,1,0.01, ,
MP,EX,1,,2.1e+11
MP,PRXY,1,,0.3 n,1,0,0
n,2,1,0
n,3,1,0.5
n,4,2,0
n,5,2,0.833
n,6,3,0
n,7,3,1
n,8,4,0
n,9,4,0.833
n,10,5,0
n,11,5,0.5
n,12,6,0
e,1,2
e,1,3
e,2,3
e,2,4
e,3,5
e,4,5
e,3,4
e,4,6
e,5,7
e,6,7
e,4,7
e,6,8
e,7,9
e,8,9
e,7,8
e,8,10
e,9,11
e,10,11
e,8,11
e,10,12
e,11,12
save
命令流(模型二)
二、利用ANSYS创建杆系或实体结构有限元模型
１、实验目的
掌握有限元建模的基本方法并能创建简单的杆系结构和实体结构有限元模型。
２、实验任务
（1）采用直接建模法创建上节平面桁架结构模型。
（2）采用间接建模法创建上节带孔平板实体模型。
3、实验方法
实验方法同操作演示。
三、有限元求解及结果后处理演示
１、实验目的
掌握基本参数的设置、荷载施加方法及后处理操作。
２、实验任务
（1）读入数据文件（命令流）的形式生成杆系结构有限元模型
（2）实常数、材料参数、求解参数设置演示
（3）位移约束、集中荷载施加方法演示
（4）计算求解与后处理操作演示。
3、实验方法
实验方法同课堂操作演示
附：后处理GUI操作及命令流操作
A、通过后处理提取节点计算结果
三种后处理操作：
1、plot results
GUI: main menu——postproc——plot results——contour plot——nodal solu
命令流:plnsol,u,x; plnsol,u,y; plnsol,u,sum
2、list results
GUI: main menu——postproc—— list results——nodal solu
命令流: prnsol,u,x; prnsol,u,y; prnsol,u,sum
3、query results
GUI: main menu——postproc——query results——subgrid solu
B、通过后处理提取单元计算结果
a、需要先定义单元表
GUI: main menu——general postproc—— element table——define element table
Lab:给输出变量一个名称 items——by sequence number; comp——ls or nmisc,1
命令流: etable,11,ls,1;etable,22,ls,2
b、定义好单元表，采用与查询节点的相同方法查询单元结果。
命令流: pretable,11;pletable,22
四、利用ANSYS计算均布荷载作用下带孔平板的应力和变形
１、实验目的
掌握用有限元软件解决简单弹性力学问题的基本过程。
２、实验任务
（1）读入数据文件（命令流）的形式生带孔平板有限元模型
（2）对带孔平板模型进行单元划分生成有限元分析模型
（3）进行实常数、材料常数、求解参数设置。
（4）在带孔平板有限元模型上施加均布荷载并求解。
（5）进行后处理操作提取计算结果，并与理论手算结果进行对比分析。
3、实验方法
实验方法同课堂操作演示。