有限元分析模型
三维问题有限元分析(包括轴对称问题)
建立每个有限元的平衡方程，通过求解这些方程来得到近似解。
离散化
将连续的问题离散化，将整个求解域划分为有限个小的子域（称为有限元），每个子域上定义节点。
有限元方法的基本原理
解方程
通过求解整体矩阵的方程，得到各个节点的值，从整体矩阵，用于表示整个求解域上的问题。
详细描述
三维弹性力学问题的有限元分析
总结词
详细描述了三维热传导问题有限元分析的基本原理、方法和应用。
详细描述
三维热传导问题是有限元分析的另一个重要领域，主要研究热量在物体中的传递和分布。通过将连续的物体离散化为有限个小的单元，可以建立单元之间的热量传递关系，从而得到整个物体的温度分布。这种方法广泛应用于工程领域，如传热学、热能工程等。
边界条件处理
轴对称问题的有限元方法
轴对称问题有限元分析的实现流程
建立系统方程
根据有限元近似解法，将微分方程转化为离散化的系统方程。
划分网格
根据问题的几何形状和特点，将求解区域划分为一系列离散的网格单元。
建立数学模型
根据实际问题，建立相应的数学模型，包括物理方程、边界条件和初始条件。
求解系统方程
采用适当的数值方法（如直接法、迭代法等），求解离散化的系统方程，得到每个离散单元上的近似解。
轴对称问题具有旋转对称性，即其解在绕对称轴旋转时保持不变。
轴对称问题的定义和特性
特性
定义
将连续的物理问题离散化为有限个离散的单元，每个单元具有特定的形状和大小。
离散化
在每个离散单元上，使用近似函数来逼近真实解。常用的近似函数包括多项式、样条函数等。
近似解法
对于轴对称问题，边界条件通常与对称轴相关。需要对边界条件进行特殊处理，以确保离散化后的系统方程满足原始问题的约束。
solidworks有限元分析范例
注意:本文件内容只是一个简短的分析报告样板，其内相关的分析条件、设置和结果不一定是正确的，您还是要按本书正文所教的自行来做。
一、范例名： (Gas Valve气压阀)1 设计要求：（1）输入转速1500rpm。
（2）额定输出压力5Mpa，最大压力10Mpa。
2 分析零件该气压泵装置中，推杆活塞、凸轮轴和箱体三个零件是主要的受力零件，因此对这三个零件进行结构分析。
3 分析目的（1）验证零件在给定的载荷下静强度是否满足要求。
（2）分析凸轮轴零件和推杆活塞零件的模态，在工作过程中避开共振频率。
（3）计算凸轮轴零件的工作寿命。
4 分析结果1.。
推杆活塞零件材料：普通碳钢。
在模型上直接测量得活塞推杆的受力面积S为：162mm2，由F=PS计算得该零件端面的力F为：1620N。
所得结果包括：1 静力计算：（1）应力。
如图1-1所示，由应力云图可知，最大应力为21Mpa，静强度设计符合要求。
（2）位移。
如图1-2所示，零件变形导致的最大静位移为2.2e-6m。
（3）应变。
如图1-3所示，应变云图与应力云图的对应的，二者之间存在一转换关系。
图1-1 应力云图图1-2 位移云图图1-3 应变云图图1-4 模态分析2 模态分析：图1-4的“列举模式”对话框中列出了“推杆活塞”零件在工作载荷下，其前三阶的模态的频率远远大于输入转速的频率，因此在启动及工作过程中，该零件不会发生共振情况。
模态验证符合设计要求。
2。
凸轮轴零件材料：45钢，屈服强度355MPa。
根据活塞推杆的受力情况，换算至该零件上的扭矩约为10.5N·m。
1 静力分析：如图1-5所示为“凸轮轴”零件的应力云图，零件上的最大应力为212Mpa，平均应力约为120MPa，零件的安全系数约为1.7，符合设计要求。
图1-5 应力云图图1-6 模态分析2 模态分析图1-6的“列举模式”对话框中列出了“推杆活塞”零件在工作载荷下的模态参数，“模式1”的结果为其自由度内的模态，不作为校核参考。
材料力学中的有限元方法分析
材料力学中的有限元方法分析材料力学是研究物质初始状态至最终破坏状态之间的力学行为及其规律的科学。
有限元分析是一种数值计算方法，可以求解各种工程问题的数学模型。
有限元方法在材料力学研究中有着重要的应用，本文将从有限元方法的基本原理、材料力学中的有限元分析、有限元模拟在材料力学中的应用等方面进行分析。
一、有限元方法的基本原理有限元方法是一种通过建立复杂结构的有限元模型，将一个复杂的连续问题转化为离散问题来求解的方法。
其基本思想是将一个连续物体分割成很多小的单元，使用一些简单的解析方法求解每个小单元内的力学问题，然后将所有小单元的解组合在一起来求解整体力学问题。
有限元方法求解的过程分为以下基本步骤：1.建立有限元模型2.离散化3.施加约束4.建立刚度矩阵和荷载向量5.求解未知量二、材料力学中的有限元分析材料力学中的有限元分析是指通过有限元方法对材料力学问题进行分析、计算和评估的方法。
材料力学问题中的目标是通过施加荷载或外界力，来得到物体内部的应力和应变状态，以及其随时间和载荷变化的规律。
在建立材料力学有限元模型时，需要考虑以下因素：1.应力集中和应变集中的位置和程度2.物理边界和几何结构3.材料的力学性质和力学参数材料力学中的有限元分析包含以下几个方面：1.静态分析：研究物体在静态等效荷载下的应力状态，计算物体的静态变形。
2.动态分析：研究物体在动态载荷下的应力和应变状态，计算物体的动力响应。
3.疲劳分析：研究物体在周期性载荷下的损伤状态、损伤机理和寿命预估。
4.热力耦合分析：研究物体在温度场和应力场的共同作用下的应力和应变状态。
5.多物理场分析：研究物体在电、磁、声、液、气、红外、光、辐射等多个物理场的共同作用下的应力和应变状态。
三、有限元模拟在材料力学中的应用有限元模拟在材料力学中的应用范围非常广泛，包括了以下几个方面：1.材料的结构设计和分析2.材料的性质和参数的测试和评估3.材料的制造和加工工艺的模拟4.材料的破坏和损伤机理的研究5.材料的寿命评估和振动疲劳分析最终，有限元分析的结果可以在材料设计、材料优化和制造流程等方面提供准确的数据支持，帮助人们更好地理解材料的力学行为和性质，促进材料科学的发展。
有限元分析实例
有限元分析实例引言有限元分析（Finite Element Analysis，简称FEA）是一种工程分析方法，能够将连续体结构分割成有限个小单元，通过在每个小单元内建立方程模型，最终求解整个结构的力学行为。
本文将以一个实例来介绍有限元分析的基本过程和步骤。
实例背景我们将以一个简单的杆件弯曲问题为例来进行有限元分析。
假设有一根长度为L、截面积为A的杆件，材料的弹性模量为E，截面的转动惯性矩为I。
我们希望通过有限元分析来计算杆件在一定加载条件下的弯曲变形。
有限元网格的划分首先，我们需要将杆件划分成有限个小单元，即有限元网格。
常用的网格划分方法有三角形划分、四边形单元划分等。
根据具体问题的要求和复杂度，选择合适的划分方法。
单元的建立划分好网格后，我们需要在每个小单元内建立方程模型。
在弯曲问题中，常见的单元模型有梁单元、壳单元等。
在本实例中，我们选择梁单元作为杆件的单元模型。
对于梁单元，我们需要定义每个节点的位移和约束条件。
根据杆件的几何尺寸和材料属性，可以利用应变能量原理和几何相似原理，得到每个节点的位移和约束条件。
材料特性和加载条件的定义在进行有限元分析之前，我们需要定义材料的特性和加载条件。
对于本实例中的杆件，我们需要定义弹性模量E、截面积A和转动惯性矩I。
加载条件可以包括集中力、均布力、弯矩等。
在本实例中，假设杆件受到均布力，即沿杆件轴向的受力分布是均匀的。
单元方程的建立和求解在定义了材料特性和加载条件之后，我们可以根据每个梁单元的位移和约束条件，建立每个单元的方程模型。
常见的方程模型有刚度矩阵方法、位移法等。
根据所选的单元模型，选择合适的方程模型进行计算。
通过对每个单元的方程模型进行组装，我们可以得到整个结构的方程模型。
将加载条件带入，可以求解出整个结构在给定加载条件下的位移、应力等参数。
结果分析根据求解得到的位移信息，我们可以绘制出结构的变形图。
通过变形图，可以直观地观察到结构在弯曲条件下的变形情况。
迈达斯-有限元模态分析
2 3
Modal Analysis 39
Step
09 网格 >> 属性>>材料
操作步骤
1. 创建 >> 各向同性. 2. 输入材料属性.
号 名称 弹性模量 泊松比 质量密度
2 Matl 2e11 (N/m2) 0.3 8.245 (kg/m3)
3. 点击[确认]. 4. 点击[关闭].
2 2
1
4 3
模态分析选项
• 模态数量: 输入需要计算的自然频率数量.
• 最低/最高: 设置频率范围. 仅计算该范围内的频率.
• Sturm 序列检查: 通过迭代过程计算丢失特征值.
Modal Analysis 4
Step
00 概述
概述
线性静态分析 - 单位 : N, mm - 各向同性弹性材料 - 几何模型: Hanger.x_t
>> 变形+未变形(特征线) .
3. 分析和结果>> 模态（必需）>>
MODE1 >> 总位移.
1 2
Modal Analysis 16
Step
11 分析和结果>> Hanger >> 特征值分析结果表
操作步骤
1. 双击[特征值分析结果表]. 1
Modal Analysis 17
Step
00 概述
操作步骤
1. 坐标 : 输入“(0.125), <0, 0.5>” . 2.在工作窗口中单击鼠标右键. 3. 坐标 :输入 “(0.25), <0, 0.5>” . 4.在工作窗口中单击鼠标右键. 5. 坐标 :输入 “(0.375), <0, 0.5>” . 6.在工作窗口中单击鼠标右键. 7. 点击[取消] .
有限元分析 (FEA) 方法(PPT 13)
有限元模型
.
A-4
自由度（DOFs）
自由度(DOFs) 用于描述一个物理场的响应特性。
UY ROTY
ROTZ UZ
UX ROTX
结构 DOFs
方向
结构 热 电
流体 磁
自由度
位移 温度 电位 压力 磁位
September 30, 1998
.
A-5
节点和单元
载荷
节点: 空间中的坐标位置，具有一定自由度和 存在相互物理作用。
September 30, 1998
.
A-12
单元形函数(续)
遵循原则:
• 当选择了某种单元类型时，也就十分确定地选择并接受该种单元 类型所假定的单元形函数。
• 在选定单元类型并随之确定了形函数的情况下，必须确保分析时 有足够数量的单元和节点来精确描述所要求解的问题。
September 30, 1998
September 30, 1998
.
A-7
节点和单元 (续)
信息是通过单元之间的公共节点传递的。
. . 2 nodes ...
A
B
.. .
分离但节点重叠的单元 A和B之间没有信息传递 （需进行节点合并处理）
September 30, 1998
.
1 node
...
A
B
...
具有公共节点的单元 之间存在信息传递
September 30, 1998
.
A-10
单元形函数(续)
DOF值二次分布
.
.
1
节点
单元
二次曲线的线性近 (不理想结果)
真实的二次曲线
.
.
2
有限元分析的基本步骤
有限元分析的基本步骤
1．结构离散
结构离散就是建立结构的有限元模型，又称为网格划分或单元划分，即将结构离散为由有限个单元组成的有限元模型。
在该步骤中，需要根据结构的几何特性、载荷情况等确定单元体内任意一点的位移插值函数。
2．单元分析
根据弹性力学的几何方程以及物理方程确定单元的刚度矩阵。
3．整体分析
把各个单元按原来的结构重新连接起来，并在单元刚度矩阵的基础上确定结构的总刚度矩阵，形成如下式所示的整体有限元线性方程：
｛F｝= [K]｛δ｝┉┉┉┉┉┉┉┉┉①
式中｛F｝是载荷矩阵；[K]是整体结构的刚度矩阵；｛δ｝是节点位移矩阵。
4．载荷移置
根据静力等效原理，将载荷移置到相应的节点上，形成节点载荷矩阵。
5．边界条件处理
对式①所示的有限元线性方程进行边界条件处理。
6．求解线性方程
求解式①所示的有限元线性方程，得到节点的位移。
在该步骤中，若有限元模型的节点越多，则线性方程的数量就越多，随之有限元分析的计算量也将越大。
7．求解单元应力及应变
根据求出的节点位移求解单元的应力和应变。
8．结果处理与显示
进入有限元分析的后处理部分，对计算出来的结果进行加工处理，并以各种形式将计算结果显示出。
更多关于有限元分析资料可以到这个网站去免费下载：/dirlist/1 ...
a.htm?popid=suzqxtu
接受大家的感激！。
有限元分析建模方法
注意：分步计算最复杂的工作是确定子模型的边界条件，即将整体 模型的计算结果以节点位移或分布力的形式转换到子模型的边界 上。可参考相关文献。
8-7 模型简化
2、分步计算法
工程中常存在一些相对尺寸很小的细节，如小孔、键
槽、齿轮齿根等，如果这些细节处于结构的高应力区， 则可能引起应力集中。
编 值 参 参数 编节材物截几
号
考 考量 号点料理面何
系系
编特特特 数
代代
号性性性 据
码码
码值
码
位载热其 移荷边他 约条界边 束件条界 数数件条 据据数件
据数 据
8-5 有限元建模的基本流程 参数化实体造型
物理属性编辑器
载荷、约束 材料
力学属性编辑器
基于实体的物理模型
几何元素编辑器
对称/反对称简化 中线/中面提取 小特征删除/抑制
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；
最大最小值分析； 特殊部位分析。
8-2 有限元建模的重要性
在有限元分析过程中，建模是其中最为关键的环节。因为： 1.影响结果精度：有限元模型要为计算提供所有原始数据，
这些输入数据的误差将直接决定计算结果的精度。如果模型本身 不合理，即使计算算法再精确，也不可能得到高精度的分析结果。 因此，模型的合理性是决定结果精度的主要因素。 2.影响计算过程：模型不仅决定计算精度，还影响计算的过程。 对于同一分析对象，不同的模型所需要的计算时间和存储容量可 能相差很大，不合理的模型还可能导致计算过程死循环或终止。 3.对人员要求高：由于分析对象的形状、工况条件、材料性质 的复杂性，要建立一个完全符合实际的有限元模型是很困难的。 它需要综合考虑的因素很多，如形状的简化、单元类型的选择、 边界条件的处理等等，从而对分析人员的专业知识、有限元知识 和软件使用技能等方面都提出了较高的要求。 4.花费时间长：建模所花费的时间在整个分析过程中占有相当 大的比例。对分析人员来讲，他们的工作不是开发有限元分析软 件，而是如何利用软件（如ANSYS）分析他们所关心的结构。 分析过程中，分析人员可把计算过程作为“黑匣子”来对待，而 把精力主要集中在建模上。通常，建模所花费的时间约占整个分 析时间的70%左右。因此，提高建模速度是缩短分析周期的关键。
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流动资产 流动负债 流动资产-存货 流动负债 现金 交易性金融资产 应收账款 应收票据 流动负债
营业成本 平均存货余额 360 存货周转率 营业收入 平均应收帐款余额 360 应收账款周转率 营业收入 平均流动资产余额 营业收入 平均资产总额
负债总额 × 100％ 资产总额 负债总额 × 100％ 股东权益总额 负债总额 × 100％ 股东权益-无形资产净值 税息前利润 利润总额+财务费用 或 利息费用 财务费用 长期负债 （其中：营运资金=流动资产-流动负债） 营运资金
45108 1779 39479 8876 2802 425916 11414
应收帐款
预付款项
其他应收款 存货 2、非流动资产 其中：无形资产 负债总额 1、流动负债 2、非流动负债 股东权益（净资产） 1、实收资本（股本） 2、资本公积金 3、未分配利润 二、利润表（万元） 项目 营业总收入 减：营业成本 营业税金及附加 销售费用 管理费用 财务费用 加：投资收益 营业利润 加：营业外收支净额 利润总额 减：所得税费用 净利润 三、现金流量表（万元） 项目 期末现金及现金等价物余额 四、其他资料
20121231 3.88
比率分析表：
项目 一、 变现能力分析 流动比率 速动比率 保守速动比率 二、 营运能力分析 存货周转率(次) 存货周转天数 应收账款周转率 (次) 应收账款周转天 数 流动资产周转率 (次) 总资产周转率 (次) 三、 长期偿债能力 分析 资产负债率(%) 产权比率 有形资产净值债 务率(%) 已获利息倍数 长期债务与营运 资金比率 计算公式 201412 201312 201212
2012.01～12 160692 158274 3705 17160 12680 11764 2436 4854 231 4970 2759 2271
20140630 36313
20131231 47399
20121231 20102
项目 股票收盘价格
20140630 4.58
20131231 4.74
2、对该公司营运能力进行简要分析 3、对该公司长期偿债能力进行简要分析 4、对该公司盈利能力进行简要分析 5、对该公司投资收益（即投资者获利能力）进行简要分析 6、对该公司利润分配能力及公积金增股能力进行简要分析 7、对该公司成长性进行简要分析，并给出投资建议。
××上市公司财务及市场资料
一、资产负债表（万元） 项目 资产总额 120131231
20121231
63809 695 44538 13030 3607 428890 10595
72840 1673 43963 7921 2024 428056 11358
408201 134196
462927 68676
343332 174157
56040 25329 48249
56040 25329 47633
56040 25320 44220
2014.01～06
2013.01～12 239436 239678 12505 21527 11908 10982 5407 5166 536 5637 1247 4391
五、 投资收益分析 每股收益（元） 市盈率（倍） 股利支付率（%） 每股净资产（元） 市净率（倍） 六、其他指标 每股资本公积金 （元） 每股未分配利润 （元） 七、变动率指标 总资产增长率(%) 净资产增长率(%) 主营业务收入增 长率(%) 净利润（税后利 润）增长率(%)
回答下列问题： 1、对该公司变现能力进行简要分析
四、 盈利能力分析 营业净利率（％） 营业毛利率（％） 资产净利率（％） 净资产（股东权 益）收益率（％）
净利润 100% 营业收入 营业收入－营业成本 100% 营业收入 净利润 100% 平均资产余额 净利润 股东权益（净资产） 净利润 或 平均股东权益（平均净资产） 净利润 期末发行在外的普通股总数 股票市场价格 每股收益 每股股利 ´ 100% 每股收益 股东权益（净资产） 期末发行在外的普通股总数 股票市场价格 每股净资产 资本公积金 期末发行在外的普通股总数 未分配利润 期末发行在外的普通股总数 本期末资产总额 －100％ 年初资产总额 本期末股东权益（净资产）总额 －100％ 年初股东权益（净资产）总额 本期主营营业收入总额 100％ 上年同期主营营业收入总额 本期净利润总额 －100％ 上年同期净利润总额