有限元方法与ANSYS应用
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。
有限元法与ANSYS技术-刚度矩阵
k
N
Re
e1
(r)
上式左边就是弹性体所有单元刚度矩阵的总和，
称为弹性体的整体刚度矩阵（或简称为总刚），记为
[K]。注意到（3-28）式，有
N
N
K k BT DBtdxdy (3-38)
e1
e1
若写成分块矩阵的形式，则
K11 K1i K1 j K1m K1n
Ki1
Kii
T tdxdy
(g)
这里我们假定单元的厚度t为常量。把（d ）式及（3-16）式 代入上式，并将提到积分号的前面，则有
({ }e )T BT DBetdxdy
根据虚位移原理，由（f）和（h）式可得到单元的虚功方程， 即
({ }e )T Re ({ }e )T BT DBe tdxdy
注意到虚位移是任意的，所以等式两边与相乘的项应该相等， 即得
图中有两种编码：一是节点总码：1、2、3、4；二是节 点局部码，是每个单元的三个节点按逆时针方向的顺序各自 编码为1，2，3。
图中两个单元的局部码与总码的对应关系为：
单元 1 ： 1，2，3
1，2，3
单元 2 ： 1，2，3
3，4，1
或：
单元 1 ： 1，2，3
1，2，3
单元 2 ： 1，2，3
1，3，4
e
ui
vi
u j
v j
um
T
vm
且假设单元内各点的虚位移为{f *}，并具有与真实位移 相同的位移模式。
故有
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
f N e
(c)
参照（3-13）式，单元内的虚应变{ *}为
B e
(d)
于是，作用在单元体上的外力在虚位移上所做的功可写
有限元分析ANSYS简单入门教程
有限元分析ANSYS简单入门教程有限元分析（finite element analysis，简称FEA）是一种数值分析方法，广泛应用于工程设计、材料科学、地质工程、生物医学等领域。
ANSYS是一款领先的有限元分析软件，可以模拟各种复杂的结构和现象。
本文将介绍ANSYS的简单入门教程。
1.安装和启动ANSYS2. 创建新项目(Project)点击“New Project”，然后输入项目名称，选择目录和工作空间，并点击“OK”。
这样就创建了一个新的项目。
3. 建立几何模型（Geometry）在工作空间内，点击左上方的“Geometry”图标，然后选择“3D”或者“2D”，根据你的需要。
在几何模型界面中，可以使用不同的工具进行绘图，如“Line”、“Rectangle”等。
4. 定义材料（Material）在几何模型界面中，点击左下方的“Engineering Data”图标，然后选择“Add Material”。
在材料库中选择合适的材料，并输入必要的参数，如弹性模量、泊松比等。
5. 设置边界条件（Boundary Conditions）在几何模型界面中，点击左上方的“Analysis”图标，然后选择“New Analysis”并选择适合的类型。
然后，在右侧的“Boundary Conditions”面板中，设置边界条件，如约束和加载。
6. 网格划分（Meshing）在几何模型界面中，点击左上方的“Mesh”图标，然后选择“Add Mesh”来进行网格划分。
可以选择不同的网格类型和规模，并进行调整和优化。
7. 定义求解器（Solver）在工作空间内，点击左下方的“Physics”图标，然后选择“Add Physics”。
选择适合的求解器类型，并输入必要的参数。
8. 运行求解器（Run Solver）在工作空间内，点击左侧的“Solve”图标。
ANSYS会对模型进行求解，并会在界面上显示计算过程和结果。
ansys有限元分析实用教程2篇
ansys有限元分析实用教程2篇第一篇：ansys有限元分析实用教程（上）有限元分析是一种广泛应用的数值分析方法，可用于模拟和分析各种结构和系统的受力、变形及其他物理行为。
在ansys软件平台下，有限元分析功能十分强大，能够对各种工程问题进行有效的分析和解决。
本文将介绍ansys有限元分析的基础操作和实用技巧。
一、建立模型在进行有限元分析前，首先需要建立准确的模型。
在ansys中，可以通过多种方式进行几何建模，包括手工绘制、导入CAD文件、复制现有模型等。
为了确保模型的准确性，需要注意以下几个方面：1.确定模型的几何形状，包括尺寸、几何特征等。
2.选择适当的单元类型，不同形状的单元适用于不同的工程问题。
3.注意建模过程中的单位一致性，确保模型的尺寸和材料参数等单位一致。
4.检查模型建立后的性质，包括质量、连接性和几何适应性等。
二、设置材料参数和加载条件建立模型后，需要设置材料的弹性参数和加载条件。
在ansys中，可以设置各种材料属性，包括弹性模量、泊松比、密度等。
此外，还需要设置加载条件，包括加速度、力、位移等。
在设置过程中，需要注意以下几个方面：1.根据实际情况选择材料参数和加载条件。
2.确保材料参数和加载条件设置正确。
3.考虑到不同工况下的加载条件，进行多组加载条件的设置。
三、网格划分网格划分是有限元分析中的关键步骤，它将模型分割成许多小单元进行计算。
在ansys中，可以通过手动划分、自动划分或导入外部网格等方式进行网格划分。
在进行网格划分时，需要注意以下几个方面：1.选择适当的单元类型和网格密度，确保模型计算结果的准确性。
2.考虑网格划分的效率和计算量，采用合理的网格划分策略。
3.对于复杂模型，可以采用自适应网格技术，提高计算效率和计算精度。
四、求解模型建立模型、设置材料参数和加载条件、网格划分之后，即可进行模型求解。
在ansys中，可以进行静态分析、动态分析、热分析、流体分析等多种分析类型。
有限元法与ANSYS在家具结构分析中的应用
在家具结构分析中，有限元法与ANSYS的应用方法与技巧如下：
1、选择合适的离散化方法：离散化方法直接影响计算精度和计算效率。在 选择离散化方法时，需要考虑计算资源的限制和实际问题的特点。
2、准确描述边界条件：边界条件是影响结构性能的重要因素。在建立模型 时，需要准确描述沙发的边界条件，如固定支撑、活动支撑等。
可以通过改变支架结构或材料属性来降低应力水平；又比如，某机枪弹匣附 近的零部件会受到较大的冲击载荷，可以通过增加加强筋或改变材料属性来提高 结构强度。
需要注意的是，有限元结构分析需要耗费大量的计算资源和时间，同时还需 要工程师们具备一定的有限元分析知识和经验。因此，在实际应用中，需要权衡 分析成本和实际需求的关系。此外，由于实际工况的复杂性和不确定性，有限元 分析结果可能存在一定的误差。因此，需要结合实际情况和实验数据进行验证和 修正，以获得更为准确的分析法已经成为一种广泛应 用于各种工程领域的重要工具。砌体结构是一种常见的建筑结构形式，具有传力 路径不明确、材料非线性等特点，因此，对其进行非线性有限元分析是非常必要 的。ANSYS是一款广泛使用的有限元分析软件，具有强大的非线性分析和仿真能 力，适用于各种工程领域的有限元分析。因此，本次演示旨在研究ANSYS在砌体 结构非线性有限元分析中的应用，以期提高分析精度和效率。
3、求解：通过ANSYS的求解器，对有限元模型进行求解，得到各节点的位移、 应力、应变等结果。
4、后处理：对计算结果进行后处理，包括结果可视化、数据提取、优化设 计等等。
通过有限元分析，可以获得某机枪在各种工况下的应力、应变、强度等参数， 为结构的优化和改进提供依据。例如，通过分析发现，某机枪的支架在不同工况 下会出现较大的应力集中，
2、数据采集
有限元方法与ANSYS应用第7讲有限元的基础理论与方法 有限元案例分析 动力分析
有限元法分析的基本理论与方法
★ 有限元案例分析—谐响应分析
完全法谐响应分析----加载并求解
步骤：
2 定义分析类型和分析选项
· 选项： Mass Matrix Formulation[LUMPM]
此选项用于指定是采用缺省的分布质量矩阵（取决 于单元类型）还是集中质量矩阵。建议在大多数应用中 采用缺省的分布质量矩阵。但对于某些包含“薄膜”结 构的问题，集中质量近似矩阵经常能产生较好的结果。
有限元法分析的基本理论与方法
★ 有限元案例分析—谐响应分析
三种求解方法----完全法
优点：
· 用单一处理过程计算出所有的位移和应 力。 · 允许定义各种类型的载荷：节点力、外 加的（非零）位移、单元载荷（压力和温 度）。 · 允许在实体模型上定义载荷。
有限元法分析的基本理论与方法
★ 有限元案例分析—谐响应分析
步骤：
9 观察结果
2.派生数据 · 节点和单元应力 · 节点和单元应变 · 单元力 · 节点反作用力，等等。
有限元法分析的基本理论与方法
★ 有限元案例分析—谐响应分析
缩减法谐响应分析
缩减法的分析过程由五个主要步骤组成： 1.建模； 2.加载并求得缩减解； 3.观察缩减解结果； 4.扩展解（扩展过程）； 5.观察已扩展的解结果。 在这些步骤中，第1步的工作与完全法的相同。
有限元法分析的基本理论与方法
★ 有限元案例分析—谐响应分析
任何持续的周期载荷作用在结构系统中 所产生的持续性周期响应（谐响应）。
有限元法分析的基本理论与方法
★ 有限元案例分析—谐响应分析 谐响应分析寻求对已知幅值载荷的
响应振幅。 该载荷随时间以已知频率呈正弦形
式变化。
Ansys机械工程应用精华50例第1例 关键点和线的创建实例—正弦曲线
ANSYS 机械工程应用精华30例（第2版）16第1例 关键点和线的创建实例——正弦曲线 本例提示通过正弦曲线的创建，本例介绍了关键点和线（直线、圆弧及样条曲线）的各种创建方法，以及这些方法的使用场合。
1.1 原理将圆的等分点向相应直线进行投影，则投影点的连线即为一条近似正弦曲线，如图1-1所示。
图1-1 正弦曲线创建原理1.2 创建步骤1.2.1 创建圆弧拾取菜单Main Menu →Preprocessor →Modeling →Create →Lines →Arcs →By Cent &第1例 关键点和线的创建实例——正弦曲线17Radius 。
弹出拾取窗口（图1-2）。
在拾取窗口的文本框中输入“0, 0”后回车，再输入“1”，然后单击“OK ”按钮；随后弹出如图1-3所示的对话框，在“Arc ”文本框中的输入“90”，单击“OK ”按钮。
图1-2 创建圆弧 图1-3 创建圆弧的对话框于是，创建了一条中心在（0, 0, 0）、半径为1、角度为90°的圆弧线。
1.2.2 激活全球圆柱坐标系拾取菜单Utility Menu →WorkPlane →Change Active CS to →Global cylindrical 。
活跃坐标系改变为全球圆柱坐标系后，会在状态行上显示“CSYS=1”。
1.2.3 创建关键点（1）拾取菜单Main Menu →Preprocessor →Modeling →Create →Keypoints →Fill between KPs 。
弹出拾取窗口，拾取圆弧的两个端点，然后单击“OK ”按钮；随后弹出如图1-4所示的对话框，在“NFILL ”文本框中输入“4”、在“NSTRT ”文本框中输入“3”、在“NINC ”文本框中输入“1”，单击“OK ”按钮。
于是，在已存在的两个关键点1和2间填充了一系列关键点。
填充关键点的数目由NFILL 决定即4个，关键点编号为NSTRT 、NSTRT+NINC 、NSTRT+2 NINC 、NSTRT+3 NINC 即3、4、5、6，在圆柱坐标系下且所选关键点1和2的极径相等，填充关键点为所选关键点1和2间圆弧的等分点。
有限元基础及ANSYS软件应用考察要求
有限元基础及ANSYS软件应用期末考试要求根据教学大纲的要求，该门课为专业选修课，总学时为32学时，其中22学时为多媒体教学课时，10学时为上机教学，考试方式为考察方式，现教学任务已经完成，考察要求以选课学生提交大作业的方式，具体要求如下：一该次作业的具体模式以科技论文的格式进行写作，科技论文的写作格式和要求如下：科技论文一般包括以下几个部分：标题、论文作者、摘要、关键词、引言、正文、结论和参考文献。
1标题标题又叫题目、文题、题名，是科技论文的中心和总纲。
2 作者署名署名表示论文作者声明对论文拥有著作权、愿意文责自负，同时便于读者与作者联系。
署名包括工作单位及联系方式。
3 摘要摘要是对论文的内容不加注释和评论的简短陈述，是文章内容的高度概括。
字数在200-400字之间，主要内容包括：1）该项研究工作的内容、目的及其重要性。
2）所使用的实验方法。
3）总结研究成果，突出作者的新见解。
4）研究结论及其意义。
4 关键词关键词是为了满足文献标引或检索工作的需要而从论文中萃取出的、表示全文主题内容信息条目的单词、词组或术语，一般列出3～8个。
5 引言引言又称前言、导言、序言、绪论，它是一篇科技论文的开场白，由它引出文章，所以写在正文之前。
5.1 引言的主要内容（1）简要说明研究工作的主要目的、范围，即为什么写这篇论文和要解决什么问题。
（2）前人在本课题相关领域内所做的工作和尚存的知识空白，即作简要的历史回顾和现在国内外情况的横向比较。
（3）研究的理论基础、技术路线、实验方法和手段，以及选择特定研究方法的理由。
（4）预期研究结果及其意义。
5.2 引言的写作要求（1）引言应言简意赅，内容不得繁琐，文字不可冗长，应能对读者产生吸引力。
学术论文的引言根据论文篇幅的大小和内容的多少而定，一般为200～600字，短则可不足100字，长则可达1000字左右。
（2）比较短的论文可不单列“引言”一节，在论文正文前只写一小段文字即可起到引言的效用。
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2019/12/18
14
有限元法分析的基本理论与方法
★ 有限元分析的数学原理----虚功原理
2019/12/18
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有限元法分析的基本理论与方法
★ 有限元分析的数学原理----虚功原理
2019/12/18
16
有限元法分析的基本理论与方法
★ 有限元分析的数学原理----虚功原理
舟曲泥石流
2019/12/18
41
有限元法分析的基本理论与方法 ★ 有限元案例分析--结构静力分析
人与自然 和谐与共存
2019/12/18
42
有限元法分析的基本理论与方法 ★ 有限元案例分析
结构形状,边界条件任意; 材料特性或尺寸变参数; 结构/系统非单一,但可归类.
35
有限元法分析的基本理论与方法 ★ 有限元案例分析--结构静力分析
汶川地震
2019/12/18
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有限元法分析的基本理论与方法 ★ 有限元案例分析--结构静力分析
汶川地震
2019/12/18
37
有限元法分析的基本理论与方法 ★ 有限元案例分析--结构静力分析
从汶川地震灾害论我国多震地区 小城镇建设与发展的若干重大问题
确定:由基本方程求解出相应的:
位移场
应力场
应变场
2019/12/18
3
有限元法分析的基本理论与方法 ★ 有限元分析的数学原理
求解方法的两大类别： 直接法:直接对原方程求解
解析法(analytical method) 半逆解法(semi-inverse method) 有限差分法(finite difference method)
2019/12/18
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有限元法分析的基本理论与方法
★ 有限元分析的数学原理
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有限元法分析的基本理论与方法
★ 有限元分析的数学原理
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常数如何定? 边界条件 !
10
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有限元法分析的基本理论与方法 ★ 有限元的数学原理
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有限元法分析的基本理论与方法
★ 有限元分析的数学原理 ----最小势能原理
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★ 有限元分析的数学原理 ----最小势能原理
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★ 有限元分析的数学原理 ----最小势能原理
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有限元法分析的基本理论与方法
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近似解
2019/12/18
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★ 有限元分析的数学原理 ----主要方法的比较
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----主要方法的比较
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2019/12/18
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有限元法分析的基本理论与方法
★ 有限元分析的数学原理 以一维拉压杆问题为例：(解析法) 1 基本变量 2 基本方程 3 求解 4 比较分析
2019/12/18
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有限元法分析的基本理论与方法
★ 有限元分析的数学原理
2019/12/18
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有限元法分析的基本理论与方法
★ 有限元分析的数学原理
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有限元法分析的基本理论与方法 ★ 有限元案例分析
在何种情况下使
用有限元?
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有限元法分析的基本理论与方法 ★ 有限元案例分析--结构静力分析
汶川地震
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有限元法分析的基本理论与方法 ★ 有限元案例分析--结构静力分析
汶川地震
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有限元的基本理论与方法
2019/12/18
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有限元法分析的基本理论与方法 ★ 有限元方法概述 ★ 有限元分析的哲学思想 ★ 有限元分析的力学基础 ★ 有限元分析的数学原理 ★ 有限元案例分析
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有限元法分析的基本理论与方法 ★ 有限元分析的数学原理
有限元求解的思路：
已知:确定的承载条件与边界条件,
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有限元法分析的基本理论与方法 ★ 有限元分析的数学原理
求解方法的两大类别： 间接法:间接对原方程求解
加权残值法(Weighted Residuals Method) 虚功原理(Virtual Work Principle) 变分法(Calculus Of Variations)
2019/12/18
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有限元法分析的基本理论与方法
★ 有限元分析的数学原理----虚功原理
2019/12/18
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有限元法分析的基本理论与方法
★ 有限元分析的数学原理----虚功原理
2019/12/18
19
有限元法分析的基本理论与方法
★ 有限元分析的数学原理 ----最小势能原理
2019/12/18
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有限元法分析的基本理论与方法
★ 有限元分析的数学原理 ----最小势能原理
2019/12/18
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有限元法分析的基本理论与方法
★ 有限元分析的数学原理 ----最小势能原理
2019/12/18
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有限元法分析的基本理论与方法
★ 有限元分析的数学原理 ----最小势能原理
2019/12/18
小城镇建设总体规划; 山丘地区道路交通与路桥规划和建设;
物流，生态，环保
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有限元法分析的基本理论与方法 ★ 有限元案例分析--结构静力分析
舟曲泥石流
2019/12/18
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有限元法分析的基本理论与方法 ★ 有限元案例分析--结构静力分析
舟曲泥石流
2019/12/18
40
有限元法分析的基本理论与方法 ★ 有限元案例分析--结构静力分析
• 又一个问题？
• 这是否是精确解?
• 材料力学的解还记得吗? 也是精确解?
两者解的结果一致吗?
解析法与经验假定方法比较!2019/12/1812
有限元法分析的基本理论与方法
★ 有限元分析的数学原理
2019/12/18
13
有限元法分析的基本理论与方法
★ 有限元分析的数学原理 以一维拉压杆问题为例：
29
有限元法分析的基本理论与方法
★ 有限元分析的数学原理
----许可位移函数的选取
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有限元法分析的基本理论与方法
★ 有限元分析的数学原理 ----许可位移函数的选取
2019/12/18
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有限元法分析的基本理论与方法 ★ 有限元方法概述 ★ 有限元分析的哲学思想 ★ 有限元分析的力学基础 ★ 有限元分析的数学原理 ★ 有限元案例分析