西工大873结构有限元分析报告材料基础
2017年西北工业大学攻读全日制硕士学位研究生招生专业目录
同上
0825Z1 航空航天安全工程
2
01 航空航天中的安全系统工 吕震宙 教 授
程
冯蕴雯 教 授
02 航空航天工程中的风险评估 宋笔锋 教 授
技术
赵美英 教 授
03 飞行器故障预测与健康管 邓 琼 教 授
理技术
张 安教 授
崔卫民 副教授
同上
桑为民 副教授
杨华保 副教授
韩 庆 副教授
万方义Байду номын сангаас副教授
裴 扬 副教授
4
布丁考研网，在读学长提供高参考价值的复习资料
郭英男 副研究员 宋述芳 副教授 左军毅 副教授 许晓平助理研究员
082504 人机与环境工程
2
02 人机环境系统工程与综合设 计 03 飞行器环境工程 04 航空航天人机工效设计、仿真 与评估
薛红军 副教授 崔卫民 副教授 张 炜 副教授
01 飞行器飞行安全 02 飞行器健康管理与故障诊 断 03 飞行器信息及电子系统
085232 航空工程 01 飞行器设计 02 飞行器人机环境工程与安全 性 03 飞行器结构与强度 04 空气动力学 05 飞行器运用工程 06 航空材料 07 航空通信与信息系统
谢发勤 教 授 刘道新 教 授 马存宝 教 授 宋 东教 授 姜洪开 教 授 赵晓蓓 副教授 王海涛 副教授 赵越让 高 工 和 麟 副教授 刘贞报 副教授 张天伟 副教授 王林兵 副教授 张 超 副教授 布树辉 副教授 张永杰 副教授 周 勇 副教授 陈 杰 副教授
50
①101 思想政治理论 ②201 英语（一） 或 203 日语 或 244 德语（一外） ③301 数学（一） ④834 飞机总体设计原理 或 841 材料力学 或 873 结构有限元分析基础
有限元分析报告样本
《有限元分析》报告基本要求：1. 以个人为单位完成有限元分析计算，并将计算结果上交；（不允许出现相同的分析模型，如相同两人均为不及格）2. 以个人为单位撰写计算分析报告；3. 按下列模板格式完成分析报告；4. 计算结果要求提交电子版，报告要求提交电子版和纸质版。
（以上文字在报告中可删除）《有限元分析》报告一、问题描述（要求：应结合图对问题进行详细描述，同时应清楚阐述所研究问题的受力状况和约束情况。
图应清楚、明晰，且有必要的尺寸数据。
）一个平面刚架右端固定，在左端施加一个y 方向的-3000N 的力P1，中间施加一个Y 方向的-1000N 的力P2，试以静力来分析，求解各接点的位移。
已知组成刚架的各梁除梁长外，其余的几何特性相同。
横截面积：A=0.0072 m² 横截高度：H=0.42m 惯性矩：I=0.0021028m4ｘ弹性模量：E=2.06ｘ10n/ m²/ 泊松比：u=0.3二、数学模型（要求：针对问题描述给出相应的数学模型，应包含示意图，示意图中应有必要的尺寸数据；如进行了简化等处理，此处还应给出文字说明。
）（此图仅为例题）三、有限元建模（具体步骤以自己实际分析过程为主，需截图操作过程）用ANSYS 分析平面刚架1．设定分析模块选择菜单路径：MainMenu—preference 弹出“PRreferences for GUI Filtering”对话框，如图示，在对话框中选取：Structural”,单击[OK]按钮，完成选择。
2．选择单元类型并定义单元的实常数（1）新建单元类型并定（2）定义单元的实常数在”Real Constants for BEAM3”对话框的AREA中输入“0。
0072”在IZZ 中输入“0。
0002108”，在HEIGHT中输入“0.42”。
其他的3个常数不定义。
单击[OK]按钮，完成选择3．定义材料属性在”Define Material Model Behavier”对话框的”Material Models Available”中，依次双击“Structural→Linear→Elastic→Isotropic”如图在如下图的对话框EX中输入“2.06e11”,在PRXY框中输入“0.3”,完成材料模型的定义。
结构有限元法(杆梁) 西北工业大学 课件
2 节点力与节点载荷
节点力：相邻单元之间的相互作用是通过节点来实现的．这种
通过节点的相互作用力叫做节点力，即节点内力。 节点载荷：作用在节点上的外载荷称为节点载荷．在有限元法
中，节点载荷分为两部分：原来作用在节点上的外力与作
用在单元上的分布力按静力等效原则移置到节点上的节点 裁荷． 将单元上的实际外载向节点移置，其目的是简化各单 元上的受力情况，以便建立单元和系统的平衡方程，即建
立节点位移和节点载荷之间的关系式。
把节点对单元的作用力定义为节点力，而把作用在单元
中间的外荷载(包括温度荷载、循性荷载等)利用静力等效原
则转化成为作用在节点上的荷载，即为节点荷载。因此，节 点力与节点荷载的含意有着明显的区分，对整体结构而言，
前者为内力而后者为外力(荷载)。
3 位移函数
在有限元位移法中，用以表示单元内的位移或位移场
的近似函数，称为位移函数．一般说来，都是选取多项式 作为位移函数，原因是多项式的数学运算(包括微分、积分)
比较容易，而且在一个单元内适当选取多项式可以得到与
真实解较为接近的近似解． 必须强调指出，在单元分析中认为节点位移分量是“给
定”的参数，而单元的位移场是假定的函数。当然，所假
定的单元位移场在节点上的位移分量应该与该单元的节点 位移参数完全一致。
的需要和计算精度的要求等而定．
实际上，两个相邻的单元在整个交界处(包括节点)都是 相互连接、相互作用的，而有限元法假定除节点外，都不
相互连接和相互作用，这一点是不符合实际的．但是，在
有限元分析中将要求两相邻单元在公共交界ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ变形协调， 并将两单元在公共交界处相互作用的内力按静力等效原则 移置到节点上后，这种假定实践证明是合理的，它可使复 杂问题大为简化。
西工大硕士研究生入学有限元试题-有限元
西北工业大学研究生入学试题考试科目：结构有限元分析基础. 题号： 464说明：所有试题一律答在答题纸上共 2 页第 1 页 1－8题为必做题，9、10两题任选一题1. (本题10分) 单元刚度矩阵和总体刚度矩阵各有什么特征？2. (本题10分) 试说明用有限元法解题的主要步骤。
3.(本题10分) 取单元结点位移{δ}ｅ作为未知量, 分别写出单元内位移函数{ｕ}，应变列阵{ε}，应力列阵{б}，结点力列阵{F}ｅ与{δ}ｅ的关系式；写出单元刚度矩阵[ｋ]ｅ的积分表达式；写出结构结点位移{δ}，结构结点载荷列阵{P}与整体刚度矩阵[K]的关系式。
4.(本题10分) 在平面有限单元法中，当 (1) ｙ轴为对称轴时; (2) ｙ轴为反对称轴时;若将此轴作为边界,试列出此轴上的位移和应力的边界条件。
5. (本题10分) 在平面三结点三角形单元中，能否选取如下的位移模式？并说明原因。
6. (本题6分)如图所示平面板单元组成的平面结构，按图中编号求结构刚度矩阵的最大半带宽。
重新编结点号是否能减小带宽？给出此编号图，并求修改编号后的半带宽。
15 16 17 18 19 20 2189101112131 2 3 4 5 6 7题号： 464共 2 页第 2 页7.(本题10分) 求二结点杆件单元在下图所示荷载作用下的等效结点荷载。
8. (本题10分) 如下图(ａ)表示结构某一部分的单元布置形式，其中ｔ为四结点矩形单元，ｂ为五结点过渡矩形单元。
试列出图(ｂ) 中的五结点矩形单元的形函数(用自然坐标)。
9. (本题20分) 如下图所示结构，以Ｘ－Ｙ坐标系表示的刚度矩阵为：试建立以Ｐｘ１，Ｐｙ１，Ｐｘ２来表示的刚度矩阵10.(本题20分)求右图所示平面行架的结点位移和单元内力。
设E=2.0×105MPａ,Ａ=1.0ｃｍ２。
有限元分析实验报告(总16页)
有限元分析实验报告(总16页)
有限元分析实验报告是一种以有限元分析为基础的工程设计和实验报告，通常包含物理模型、材料属性、建模及计算过程、结果分析和解释等内容。
1. 引言：本章旨在介绍该实验项目的背景，研究目标，和实验方法。
2. 目的：介绍该实验的目的，研究对象，实验原理，以及实验要求。
3. 材料/模型：介绍使用的实验材料，模型及其属性，如材料弹性模量，材料粘度系数等。
4. 有限元分析：介绍有限元分析的步骤，如几何建模，单元类型选择，加载类型，材料行为等。
5. 结果分析：对实验结果进行分析，从而得出实验所需要的结果。
6. 结论：对实验结果进行总结，并根据实验结果提出合理的结论或建议。
有限元分析基础知识
2000，4
ANSYS单元分类
1. 杆单元，包括二维杆单元和三维杆单元，线性调节 元，主要包括： LINK1，LINK8，LINK10，LINK11，LINK180等。 2. 弹簧阻尼单元，包括COMBIN系列： COMBIN7,COMBIN14,COMBIN37,COMBIN40等。 3. 质量元，MASS21。
ANSYS/Structural求解功能
ANSYS/Structural求解功能
Static -- 结构静力问题（包括线性和非线性问题） Modal -- 模态振动特性计算分析（结构固有频率和振型） Harmonic -- 谐波分析 Transient -- 瞬态分析 Spectrum -- 谱分析 Eigen Buckling -- 特征值屈曲分析（线性） Substructural -- 子结构分析 。。。。。。
2000，4
有限元分析步骤（续）
• 集合所有单元的平衡方程，集合依据的是所有相邻 单元在公共节点 处的位移相等；建立总体的有限元方程组。 • 引入边界条件 • 求解有限元方程组，得到未知节点位移 • 计算单元应力，对不同的单元，对应力的处理还有不同的方法
2000，4
ANSYS文件结构
二进制文件 Jobname.db （数据库文件） Jobname.dbb （备份文件） Jobname.rst （结构分析结果文件） Jobname.rth （热分析结果文件） Jobname.rmg （电磁场分析结果文件） Jobname.rfl （流体分析结果文件） Jobname.tri （三角化刚度矩阵文件） Jobname.emat （单元矩阵文件） Jobname.esav （单元保存文件）
2000，4
简例（续）
西工大-西北工业大学研究生入学试题-有限元
西北工业大学研究生入学试题考试科目：结构有限元分析基础题号：464说明：所有试题一律答在答题纸上共3 页第 1 页1－7题为必做题，8、9两题任选一题1.(本题10分) 在按位移求解的平面有限元法中，(1)应力边界条件及位移边界条件是如何反映的？(2)力的平衡条件是如何满足的？(3) 变形协调条件是如何满足的？2. (本题10分) 下列三种情况，元素的刚度矩阵是否相同? 为什么?（图2所示）图22.(本题10分) 在有限元法中, 等参数单元的主要优点是什么?4. (本题10分) 试写出下列单元的位移函数，并求出其形函数矩阵[]N图4共 3 页 第 2 页5. (本题15分) 图5所示的三结点杆元素ijm ，A 、E 为元素的截面积和材料弹性模量，元素的位移函数为：()2210x a x a a x u ++= 试分析：（1）上述位移函数是否满足收敛准则？（2）求元素的形状函数矩阵[]N ；（3）求元素的几何矩阵[]B ，应力矩阵[]S ；6. (本题10分) 写出图6所示三角形元素各结点（各边结点等间距）的面积坐标值，并利用内插方法找出元素的形状函数（N 1 , N 7 , N 9 , N 10）。
7. (本题15分) 图7所示杆板结构，按下列情况划分，选取元素：（1）结构由10个两结点杆元素和8个三结点三角形板元素集合而成。
（2）结构由5个三结点杆元素和2个六结点三角形板元素集合而成试分析：两种分元素情况下，采用相同的结点编号。
（1）总刚度矩阵大小是否相同？（2）半带宽是否一样？（3）杆板元素间位移是否协调？8. (本题20分) 图8中两个三角形单元组成平行四边形，已知单元①按局部编码m j i ,,的单元刚度矩阵[])1(K , 试求： （1）按结点编号组装形成总体刚度矩阵[]K（2）求出自重作用下等效结点载荷，（三角形面积为Δ，板厚t ，比重ρ）（3）用删行删列法引入边界约束函数，写出最终结构平衡方程。
学习有限元分析需要哪些有限元分析基础知识
学习有限元分析需要哪些有限元分析基础知识?有限元分析具有确保产品设计的安全合理性，同时采用优化设计，找出产品设计最佳方案，降低材料的消耗或成本; 在产品制造或工程施工前预先发现潜在的问题; 模拟各种试验方案，减少试验时间和经费等作用，越来越被应用，越来越的人不断开始学习有限元分析。
对于很多想开始学有限元分析的人都会有这么一个疑问，学习有限元分析需要哪些有限元分析基础知识呢？对于这个问题，看板网根据超过十年的企业和个人有限元分析培训经验，给各位想学习有限元分析的朋友们提点建议。
有限元分析（FEA，Finite Element Analysis）的基本概念是用较简单的问题代替复杂问题后再求解。
它将求解域看成是由许多称为有限元的小的互连子域组成，对每一单元假定一个合适的(较简单的）近似解，然后推导求解这个域总的满足条件(如结构的平衡条件），从而得到问题的解。
这个解不是准确解，而是近似解，因为实际问题被较简单的问题所代替。
由于大多数实际问题难以得到准确解，而有限元不仅计算精度高，而且能适应各种复杂形状，因而成为行之有效的工程分析手段。
有限元分析基础知识主要有，结构强度分析、振动频率分析、谐响应分析、扭曲分析、机构尺寸优化分析、疲劳分析、热力分析、跌落测试、响应谱分析等。
以下是一些建议：1，图书馆或书店都可以买到有限元教材，有的教材讲得深，有的教材讲得浅。
要是想在理论层面往深层次学习，还要学习一些数学基础，比如泛函分析、变分原理，但是，如果不专门研究一般用不了理解那么深刻。
2，要根据你从事的行业而定。
如果做力学有限元分析，起码要懂力学，就要学习力学理论知识，比如弹性力学等；做电磁有限元分析，起码要懂麦克斯韦方程组。
市场上卖的有限元教材一般都是结合力学讲的。
然后你可以学习有限元软件（比如ANSYS、ABAQUS等）解决具体的工程实际问题了。
如果对结构有限元分析感兴趣，应该从材料力学、弹性力学开始。
对应力、应变、平衡方程、本构关系、位移－应变关系等知识有了了解以后，可以学习变分法的知识，。
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实用标准文案
题号: 873
《结构有限元分析基础》
考试大纲
一、考试内容：
线弹性有限元素法的基本方法及原理，涉及的基本元素包含：杆元；梁元；平面板元。
具体内容包括：
1.基本概念：刚度矩阵特性；几何、物理、平衡基本关系式；有限元解题的基本步骤。
2.计算分析：坐标变换；杆系结构结点位移、结点力、内力、支反力求解。
3.形状函数及位移函数：形状函数性质；用插值法求元素的形状函数；位移函数收敛准则。
4.面积坐标：面积坐标定义；用面积坐标求单元形状函数。
5.结构对称性：利用对称性及反对称性简化结构，给出简化后的位移边界条件；对称性及反对称性应用。
6.等效载荷：计算集中力、面力、体力等效结点载荷。
7.等参变换：等参变换基本思想；等参变换条件。
8.边界条件的处理：删行删列法；置大数法；置1法；斜支撑问题。
9.矩阵带宽：带宽定义；结点编号与刚度矩阵带宽的关系。
二、参考书目
1.刘新顺葛守廉编，《结构分析中有限元素法》西北工业大学教科书，1994.12
2.赵美英编，《有限元结构分析基础》西北工业大学教科书，1999.9
精彩文档。