第六章有限元软件介绍
第六章有限元软件介绍
13、Main MenuSolutionLoad Step Opts（载 荷 步设置）Time/Frequence（时间/频率） Time and Substps（时间-时间步 b长） 注1：先单击Main MenuSolutionUnabridged Menu（完整菜单），才能调出 Time/Frequnc 菜单项 注2：在Time at end of load step（载荷步终止时 间） 中输入5；在Stepped or ramped b.c（阶跃
Example One
问题描述：
悬臂梁杆一端固定，另一端为自由端。 从零时刻起，给自由度施加随时间变化 的应变，确定不同时刻的应力分布。
模型描述：
此端固定
随时间变化的力
要求： 该悬臂梁长5米，厚度为0.1米，弹性模 量为3.08e6，泊松比为0.3。
力的载荷历程：
操作步骤： 1、Utility MenuFileClear&Start New 注：清除当前数据库并开始新的分析 2、Utility MenuFileChange Jobname 注：输入新的工作文件名为Cantilever，并选 中New log and error files复选框。 3、Utility Menu File Change Title 注：输入Changing pressure on one point of a pole
20. Main MenuGeneral PostprocPlot Results （绘制结果）Contour Plot（绘制等值图） Nodal Solu（节点解） 注：选择Nodal Solution（节点解）Elastic Strain （弹性应变）Y-Component of elastic strain （弹性应变Y分量） 此求解值的大小为第5秒Y方向上的应变，应 记住，以便和之后第15秒时刻的求解结果对
各种有限元软件介绍
ls-dyna 软件是美 国 lstc 公 司 出 品,不是 ansys 公司的产品,可 以集成到 ansys 环境中
支持并行
玻璃成型,生物医学,体育器 材;
5.
MSC MARC
非线性有限元分析.MSC MARC 具有多种物理场的分析能力,复合 场的耦合分析能力, 强大的非线性分析能力, 最先进的接触分析能力, 并行计算功能,丰富的单元库,开放的用户环境,强大的网格自适应 功能,全自动三维网格重划分 有限元分析前后处理.MSC Patran 其友好的用户界面条例清晰,符合 CAE 操作流程,最多不超过三级的菜单按"事件"激发,使用户可随意 接通任何分析任务.对大模型的操作响应及快,包括网格剖分,图形 优化, 数据库优化, 内存管理及屏幕刷新等, 都能快速给出操作结果, 大大加快了分析速度.其几何模型直接访问技术为所有的 CAD 软件 系统间的几何模型沟通及各类分析模型无缝连接提供了完美的集成 环境.MSC Patran 允许用户直接在几何模型上设定载荷,边界条件, 材料和单元特征,并将这些信息自动地转换成相关的有限元信息,以 最大限度地减少设计过程的时间消耗.
支持并行
6.
MSC Patran
不支持并行 支持 Win/Linux/ Unix 系统
7.
MSC Nastran
有限元分析.MSC Nastran 具有极高的软件可靠性,独特地结构动力 航空航天, 国防, 汽车, 造船, http://www.mscs 学分析技术,完整的非线性求解技术,高效的大型工程求解能力 机械制造, 兵器, 铁道, 电子, -ACMS 方法,针对大型问题的优化技术和设计灵敏分析技术,高度 石化,能源材料等 灵活的开放式结构与功能独特的用户化开发工具 DMAP 语言,独特 的气动弹性及颤动分析技术,独特的多级超单元技术,支持 MSC Nastran 所有的分析类型,高效的分布式并行计算 零部件疲劳寿命分析. MSC Fatigue 支持多种有限元软件的求解结果, 自带大量的材料疲劳特性数据库,独特的随机振动条件下的疲劳寿 命,独特的旋转车轮的疲劳分析,具有重设计循环能力,进行真是载 荷工况仿真, 支持 MSC Nastran 所有的 CWELD 选项 ALIGN, GRIDID, ELEMID,支持 XDB 和.OP2 文件 空间站,飞机发动机,汽车, http://www.mscs 铁路, 家电, 电子通讯, 舰船, 石油化工,内燃机,核能,电 站设备,机械制造
有限元软件介绍和比较
有限元软件介绍和比较一、msc/patran+nastran, ansys, abaqus 三者的比较俺最喜欢的是msc/patran+nastran，因为当年国内飞机公司最先引进的就是nastran，其菜单式的操作，比用手写有限元程序，爽多了！！特别是建立飞机这类巨大型结构，可以说，只有patran的建模最强！！（有人在仿真说abaqus能建整个飞机模型，哈哈，吹牛不上税，就凭其目前功能，要花一百年！！）另外，msc财大气粗，其教程是手把手式，航空上最常用的有限元分析，都有现成的例题，step by step，傻瓜都会很快地入门！！由于其广泛应用于航空航天/汽车工业，所以，至今为止，如果要学CAE软件，俺认为应首选msc/patran+nastran。
与patran+nastran相比，ansys的界面就低了一些，操作也没有patran舒服。
不过，差别不是很大。
ansys据俺的体会，唯一的强项就是多场耦合。
其他的功能，msc/patran+nastran都有。
不过，ansys的apdl语言比较高级，是其最大优势，或者说，msc 应向这一方向发展！！不过，apdl最开始学也很费事，得一条一条查，一条一条记，这个过程没有两三个月下不来。
由此，ansys的清爽度比msc差一些。
abaqus，如果自己用手编写过有限元程序的，入门应该不难。
其命令格式，跟自己用手编程序一个套路。
abaqus的强项是其分析功能很全面，特别是非线性部分，基本上都包含了。
abaqus最大的缺点是上手慢，其教程太差，除了几本手册，基本上等于没有教程。
要学abaqus，其时间要比msc, ansys长多了！！现在看，学abaqus实在没什么省时间的方法（比如它的 training lecture，一本250$，买来一看，气晕俺，还没手册说得详细！！），所以唯一的笨方法就是要看手册啦。
(如果说msc是windows点鼠标时代的水平，abaqus就是敲dos命令的原始时代。
有限元分析软件
有限元分析软件简介有限元分析软件（Finite Element Analysis Software）是一种通过有限元方法（Finite Element Method，简称FEM）对工程结构进行数值计算和模拟的工具。
有限元分析软件可以用于分析和解决各种工程问题，包括结构强度、热传导、流体流动、电磁场等。
本文将介绍有限元分析软件的基本原理、主要功能和一些常见的应用领域。
原理有限元分析软件的基本原理是将连续体划分为有限数量的小元素，每个小元素在一个局部坐标系内进行计算。
通过将整个结构划分为多个小元素，并在每个小元素内进行计算，最终可以得到整个结构的物理行为。
有限元软件使用数学模型描述物体的力学特性和材料特性，例如弹性模量、材料的热传导系数等。
在分析过程中，可以通过施加不同的边界条件和加载情况来模拟结构的行为。
主要功能有限元分析软件通常具有以下主要功能：1.几何建模：可以通过创建、编辑和修改几何模型来描述结构的形状和尺寸。
2.网格生成：将几何模型划分为有限数量的小元素，生成网格以进行计算。
3.边界条件和加载设置：可以设置结构的边界条件，如固定支撑、力和热流等加载条件。
4.材料属性设置：可以定义结构的材料属性，如弹性模量、热传导系数等。
5.计算求解：通过求解数学模型的方程组，得到结构的应力、位移、温度等结果。
6.结果后处理：对计算结果进行可视化和分析，如绘制应力云图、位移矢量图等。
应用领域有限元分析软件在各个工程领域都有广泛的应用，包括但不限于以下几个方面：结构分析有限元分析软件可以对各种结构进行静力学和动力学分析。
例如，在建筑工程中可以分析房屋的承重能力、抗风性能等；在机械工程中可以分析零件的强度、刚度等。
热传导分析有限元分析软件可以模拟材料或结构中的热传导过程。
例如，在电子设备中可以分析散热器的性能，以确保设备的正常运行；在汽车行业中可以优化发动机的冷却系统。
流体力学分析有限元分析软件可以模拟流体在管道、泵和阀门等设备中的流动。
有限元分析软件
有限元分析软件有限元分析软件是一种广泛应用于工程领域的计算工具，它可以帮助工程师们进行结构力学和热力学的仿真分析。
本文将介绍有限元分析软件的基本原理、应用领域、优势和限制以及未来发展趋势。
有限元分析软件的基本原理是将复杂的工程结构分割成许多小的简单几何单元，如三角形或四边形，然后通过数学方法对这些单元进行建模和求解。
通过将结构分割成小的单元，可以更准确地描述结构的力学行为和变形情况。
有限元分析软件在许多领域都有广泛的应用，特别是在土木工程、航空航天、汽车工程和机械工程等领域。
在土木工程中，有限元分析软件可以用来评估建筑物和桥梁等结构的强度和稳定性，从而帮助工程师们设计更安全可靠的结构。
在航空航天领域，有限元分析软件可以用来模拟飞机和火箭的结构响应，从而提高飞行器的性能和安全性。
有限元分析软件的优势之一是它能够提供更全面和准确的分析结果。
相比传统的解析方法，有限元分析软件可以考虑更多的物理因素和边界条件，从而得到更真实的模拟结果。
此外，有限元分析软件还能够快速处理大规模和复杂的问题，节省了工程师们的时间和精力。
然而，有限元分析软件也存在一些限制。
首先，它依赖于输入的模型和边界条件的准确性。
如果模型的几何形状或边界条件被错误地定义，那么得到的分析结果可能会出现较大误差。
其次，有限元分析软件需要大量的计算资源，例如计算机的处理能力和内存容量。
如果计算资源不足，则可能无法完成复杂问题的分析。
此外，有限元分析软件还需要用户具备一定的专业知识和技能，才能正确地使用软件进行分析。
未来，有限元分析软件将继续发展和改进。
随着计算机技术的不断进步，有限元分析软件将变得更快、更准确和更易用。
此外，随着先进的材料和结构设计的出现，有限元分析软件也需要不断适应新的挑战和要求。
例如，针对复合材料的分析和仿真、考虑材料非线性行为的分析等都是有限元分析软件未来发展的方向。
总之，有限元分析软件是一种强大的工程分析工具，可以帮助工程师们更好地理解和优化结构的力学行为。
有限元软件的优点总结
有限元软件的优点总结有限元软件是一种广泛应用于工程和科学领域的计算工具，它利用有限元法进行数值分析，并能够模拟和解决多种复杂的物理问题。
有限元软件在许多领域中被广泛使用，包括结构力学、流体力学、热传导、电磁场等。
在本文中，我们将总结有限元软件的一些主要优点。
1. 精确性有限元软件能够提供高精度的数值计算结果。
通过将实际问题离散化为许多小元素，并在每个元素上进行数值计算，有限元软件能够更准确地模拟复杂的物理现象。
它可以考虑材料的非线性、几何非线性以及大变形等因素，使得计算结果更加准确和可靠。
2. 可视化有限元软件通常具有友好的用户界面，使用户能够直观地输入模型和参数，并通过可视化方式展示计算结果。
用户可以通过图形界面进行模型的建立、网格划分、边界条件的设定等操作，并可随时查看和分析模拟结果。
这使得工程师和科学家能够更好地理解和解释计算结果。
3. 灵活性有限元软件通常具有灵活的建模和求解能力。
用户可以根据实际需要对模型进行细化或简化，选择合适的求解算法和参数。
有限元软件还通常支持并行计算，可以在多核处理器或集群上进行高效求解，加快计算速度。
这些灵活性使得有限元软件适用于各种不同的问题和需求。
4. 可靠性经过长期的发展和验证，在多个领域广泛使用的有限元软件已经被证明是可靠的。
这些软件已经通过许多实际案例的验证和比对，能够提供准确和可信的计算结果。
此外，有限元软件通常具有完善的错误检测和修复机制，能够帮助用户发现和解决潜在的问题。
5. 经济性有限元软件相对于传统的试验方法来说，具有更低的成本。
通过使用有限元软件，可以节省大量的实验成本和时间。
此外，有限元软件通常具有良好的可扩展性和可重复性，可以在不同的项目和场景中进行重复使用，并进行标准化和自动化的计算。
6. 创新性有限元软件的发展推动了科学和工程领域的创新。
它们为工程师和科学家提供了一个探索设计空间、优化问题和改进产品的平台。
有限元软件能够帮助用户快速设计和迭代新产品，减少开发周期和成本，并提高产品的性能和质量。
有限元分析软件及应用
有限元分析软件及应用有限元分析（Finite Element Analysis，简称FEA）是一种工程力学的数值计算方法，用于模拟和分析材料或结构在力学、热学、流体力学等领域的行为。
有限元分析软件是用于进行有限元分析的工具，提供了对复杂问题进行建模、求解和分析的功能。
下面将介绍几种常用的有限元分析软件及其应用。
1. ANSYS：ANSYS是全球领先的有限元分析软件之一，适用于多个领域，如结构力学、流体力学、电磁场等。
在结构分析方面，ANSYS可以进行静力学、动力学、疲劳分析等，可应用于航空、汽车、能源、医疗等行业。
2. ABAQUS：ABAQUS是另一个广泛使用的有限元分析软件，适用于结构、热、流体、电磁等多个领域的分析。
ABAQUS提供了丰富的元件模型和边界条件，可以进行复杂结构的非线性、瞬态、热源等分析，广泛应用于航空航天、汽车、能源等领域。
3. MSC Nastran：MSC Nastran是一款专业的有限元分析软件，主要用于结构和动力学分析。
它提供了丰富的分析和模拟工具，可进行静力学、动力学、疲劳分析等。
MSC Nastran广泛应用于航空、汽车、船舶等领域，具有较高的准确性和可靠性。
4. LS-DYNA：LS-DYNA是一款用于求解非线性动力学问题的有限元分析软件。
它可以进行结构和流体的动态响应分析，主要应用于汽车碰撞、爆炸、冲击等领域。
LS-DYNA具有强大的求解能力和灵活性，可以模拟复杂的物理现象和材料性能。
除了上述几个常用的有限元分析软件外，还有许多其他软件也具有广泛的应用。
有限元分析在实际工程中有着广泛的应用，下面以汽车结构分析为例进行介绍。
汽车结构分析是有限元分析的一个重要应用领域。
有限元分析软件可以帮助工程师对汽车的结构进行模拟和分析，评估其在碰撞、强度、刚度等方面的性能。
首先，工程师可以使用有限元分析软件对汽车的结构进行建模。
软件提供了各种几何建模工具，可以根据汽车的三维CAD数据进行建模，或者使用简化的二维平面模型。
第六章有限元软件介绍讲述
2.创建标题名
用简洁的英文语句提示用户。
命令：/TITLE Title（不超过72个） GUI: Utility Menu File Change Title
3.定义单元类型
命令：/PREP7 维） [BEAM（杆单元-一维） PLANE（平面单元-二
SOLID（体单元-三维）] GUI: Utility MenuPreprocessor(前处理器) 命令：ET GUI：
有限元应用实例
有限元法已经成功地应用在以下一些领域： 固体力学，包括强度、稳定性、震动和瞬态问题的分析； 传热学； 电磁场； 流体力学。
转向机构支架的强度分析（用MSC/Nastran完成）
有限元应用实例
金属成形过程的分析（用Deform软件完成） 分析金属成形过程中的各种缺陷。
型材挤压成形的分析。型材在挤压 成形的初期，容易产生形状扭曲。
有限元分析的基本方法
1）建立实际工程问题的计算模型 利用几何、载荷的对称性简化模型 建立等效模型 2）选择适当的分析工具 侧重考虑以下几个方面： 物理场耦合问题 大变形 网格重划分 3）前处理（Preprocessing） 建立几何模型（Geometric Modeling，自下而上，或基本单 元组合） 有限单元划分（Meshing）与网格控制
曲轴的 有限元 模型
有限元应用实例
有限元模型的局部
有限元应用实例
沿网格线52的残余应力分布，红线为预测的轴 向应力与径向应力之差，黑点为实测值
有限元应用实例
复杂形状工件的组织转变预测 预测工件的组织分布和机械性能
二分之一工 件的有限元 模型
有限元应用实例
淬火3.06 min 时的温 度分布
淬火3.06 min 时的马 氏体分布
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
图形显示控制按钮集
控制模型 视图角度 按钮
平移、旋转 按钮和增量 控制按钮
缩放控 制按钮
ANSYS工具栏
SAVE_DB:保存当前数据库 RESUME_DB:从保存的文件中恢复数据库 QUIT:退出ANSYS软件 POWRGRPH:切换图形显示模式
ANSYS有限元分建立和修改工作文件名 2.创建标题名 3.定义单元类型 4.定义材料属性
1.建立和修改工作文件名
ANSYS为存储在工作空间中的文件起的名字， 例如。ANSYS通过后缀对不同类型的文 件进行识别。如，是数据库文件， 为错误与警告记录文件。 命令：/filname fname GUI：Utility MenuFileChange Jobname
软件名称 MSC/Nastra n MSC/Dytran MSC/Marc ANSYS ADINA ABAQUS
简介 著名结构分析程序，最初 由NASA研制 动力学分析程序 非线性分析软件 通用结构分析软件 非线性分析软件 非线性分析软件
另外还有许多针对某 类问题的专用有限元 软件，例如金属成形 分 析 软 件 Deform 、 Autoform ， 焊 接 与 热处理分析软件 SysWeld等。
螺旋齿轮成形过程的分析
有限元应用实例
T形锻件的成形分析
有限元应用实例
焊接残余应力分析（用Sysweld完成）
结构与焊缝布置
焊接过程的温度分布与轴向残余应力
有限元应用实例
热处理过程的分析 BMW曲轴的感应淬火（Induction quenching of crankshafts at BMW，用SysWeld软件完成） 在曲轴表面获得压应力，可以提高曲轴的疲劳寿命。
有限元应用实例
有限元法已经成功地应用在以下一些领域： 固体力学，包括强度、稳定性、震动和瞬态问题的分析； 传热学； 电磁场； 流体力学。
转向机构支架的强度分析（用MSC/Nastran完成）
有限元应用实例
金属成形过程的分析（用Deform软件完成） 分析金属成形过程中的各种缺陷。
型材挤压成形的分析。型材在挤压 成形的初期，容易产生形状扭曲。
GUI: Utility MenuPreprocessor(前处理器)
命令：ET
GUI：
MainMenuPreprocessorElementTypeAdd/Edit/Del ete
4.定义材料属性
MURX 相对磁导率 DENS 材料密度
EX 杨氏弹性模量
KXX 热导率
PRXY 泊松比
命令：MP
例：MP,EX,1,3.5E11 编号为1的材料的杨氏模量
ANSYS分为系统层，功能模块层两层结构。可以使用图形方式， 也可以使用批处理方式。
ANSYS简介
ANSYS 图 形 方 式启动界面如图。 ANSYS 图 形 界 面由输出窗口和 工具菜单窗口构 成，工具菜单窗 口由下拉菜单、 工具条、主菜单 区、视区和辅助 工具框构成。
ANSYS
状态栏
mat=material 材料 type 单元类型 real 实常数 csys=coordinate system 坐标系
有限元分析的基本方法
4）求解（Solution） 给定约束（Constraint）和载荷（Load） 求解方法选择 计算参数设定
5）后处理（Postprocessing）后处理的目的在于分析计算模 型是否合理，提出结论。
用可视化方法（等值线、等值面、色块图）分析计算 结果，包括位移、应力、应变、温度等；
曲轴的 有限元 模型
有限元应用实例
有限元模型的局部
有限元应用实例
沿网格线52的残余应力分布，红线为预测的轴 向应力与径向应力之差，黑点为实测值
有限元应用实例
复杂形状工件的组织转变预测 预测工件的组织分布和机械性能
二分之一工 件的有限元 模型
有限元应用实例
淬火3.06 min 时的温 度分布
淬火3.06 min 时的马 氏体分布
最大最小值分析； 特殊部位分析。
ANSYS简介
大型通用有限元分析软件ANSYS，自1971年推出至今，已经发展 功能强大、前后处理和图形功能完备的有限元软件，并广泛地应用 于工程领域。可以分析结构、动力学、传热、热力耦合、电磁耦合、 流固耦合等领域的问题。
ANSYS采用开放式结构：提供了与CAD软件的接口，用户编程接 口UPFs，参数化设计语言APDL。
注：utility menu(实用菜单)
2.创建标题名
用简洁的英文语句提示用户。 命令：/TITLE Title（不超过72个） GUI: Utility Menu File Change Title
3.定义单元类型
命令：/PREP7
[BEAM（杆单元-一维）
维）
PLANE（平面单元-二
SOLID（体单元-三维）]
3.5E11
GUI：
MainMenuPreprocessorMaterialpropsMaterial
Models
步骤二、建立有限元模型
“Finite Elements”有限元（有限个单元） 例：一栋房子由有限块砖砌成，每一块砖就相当于 ANSYS中的单元。
命令：mesh GUI：Main MenuPreprocessorMeshing
有限元分析的基本方法
1）建立实际工程问题的计算模型 利用几何、载荷的对称性简化模型 建立等效模型
2）选择适当的分析工具 侧重考虑以下几个方面： 物理场耦合问题 大变形 网格重划分
3）前处理（Preprocessing） 建立几何模型（Geometric Modeling，自下而上，或基本单
元组合） 有限单元划分（Meshing）与网格控制
第六章ANSYS程序应用
✓ ANSYS ✓ ANSYS程序和计算例题
算法与有限元软件
从二十世纪60年代中期以来，大量的理论研究不但拓展了有限元 法的应用领域，还开发了许多通用或专用的有限元分析软件。
理论研究的一个重要领域是计算方法的研究，主要有： 大型线性方程组的解法，非线性问题的解法，动力问题计算方法。 目前应用较多的通用有限元软件如下表所列：
步骤三、加载和求解
1、定义分析类型和设置分析选项 2、求解
1、定义分析类型和设置分析选项
命令：ANTYPE GUI: Main MenuSolutionAnalysis TypeNew