基于ANSYS的有限元分析
基于ANSYS的自行车车架结构有限元分析
基于ANSYS的自行车车架结构有限元分析自行车车架是自行车的核心组成部分，它承载着骑手的重量和外界的力量，直接影响着自行车的性能和稳定性。
为了确保自行车车架的可靠性和安全性，有限元分析被广泛应用于自行车车架结构设计。
有限元分析是一种应用于工程领域的数值计算方法，通过将实际结构离散为若干个小单元，近似计算每个小单元的力学特性和应力分布，从而得到整体结构的力学性能。
在进行自行车车架的有限元分析时，需要先对车架进行几何建模。
通常可使用计算机辅助设计软件或三维建模软件进行建模，将车架几何形状、尺寸和连接方式等细节进行精确描述。
接下来，将车架模型导入ANSYS软件中进行分析。
在分析过程中，需要先对车架进行网格划分，将其离散为数个小单元，以便进行后续的力学计算。
划分网格时需要考虑车架各处应力分布的均匀性和准确性。
进行有限元分析时，需要对车架施加相应的边界条件和载荷。
边界条件包括固定支撑或约束，以模拟车架与其他部分的连接方式。
载荷可以是骑手的重力、外界风阻、不平坦路面等因素，通过合理选择载荷类型和大小来模拟实际使用条件。
在进行有限元分析时，需要定义适当的材料参数，包括车架的弹性模量、泊松比、材料屈服强度等。
这些参数直接影响着车架的刚度和性能。
通过对车架进行有限元分析，可以得到车架各处的应力、应变分布情况。
基于分析结果，可以对车架进行优化设计，以满足强度和刚度的要求。
例如，在高应力处添加加强结构或材料，以提高车架的强度和稳定性。
此外，有限元分析还可以在车架结构设计阶段进行疲劳寿命预测。
通过加载一定的循环载荷，可以计算出车架在特定循环次数下的疲劳损伤情况，从而评估车架结构的可靠性和耐久性。
总之，基于ANSYS的有限元分析在自行车车架结构设计中扮演着至关重要的角色。
它可以帮助设计师评估车架的强度、刚度和耐久性，并优化设计以提高车架的性能和稳定性。
通过有限元分析，可以减少设计过程中的试错成本，提高设计效率，为自行车车架的可靠性和安全性提供保障。
基于ANSYS的平面桁架有限元分析.
PREP7 !* ET,1,LINK180 !* R,1,10, ,0 !* !* MPTEMP,,,,,,,, MPTEMP,1,0 MPDATA,EX,1,,2.0e6 MPDATA,PRXY,1,,0.3 WPSTYLE,,,,,,,,0 WPSTYLE,,,,,,,,1 WPSTYLE,,,,,,,,0 WPSTYLE,,,,,,,,1 FLST,3,1,8 FITEM,3,0,0,0 N, ,P51X FLST,3,1,8 FITEM,3,30,0,0 N, ,P51X FLST,3,1,8 FITEM,3,0,30,0 N, ,P51X FLST,3,1,8 FITEM,3,30,30,0 N, ,P51X FLST,3,1,8 FITEM,3,60,30,0
5
数值解与解析解的比较与分析
求出了平面桁架的数值解与解析解，现将两 者的结果进行列表对比
数值解与解析解的比较与分析
表2 整体坐标系下各节点的位移(in)
节点 解析解
U1x 0 0
U1y 0 0
U2x -0.0029 -0.002925
U2y -0.0085 -0.0084404
U3x 0 0
U3y 0 0
基于AN限元分析
平面桁架是工程中常见的结构，本文基于ANSYS平台对平面桁架进行有 限元分析。 首先通过有限元法的理论知识求得平面桁架在一定工况下的理论值，然 后利用ANSYS进行分析得到数值解，最后通过比较理论解与数值解得出结论。 利用ANSYS对平面桁架进行有限元分析，可以提取其他分析结果，对深 入研究平面桁架问题提供了强有力手段，也对其他结构问题的有限元分析具 有指导性意义与价值。
数值解与解析解的比较与分析
表4 单元①的内力与正应力（lb）
基于ANSYS的多股螺旋弹簧有限元分析
基于ANSYS的多股螺旋弹簧有限元分析多股螺旋弹簧是一种常见的弹性元件，广泛应用于机械、汽车、电器等领域中。
以ANSYS为工具，对多股螺旋弹簧进行有限元分析，可以对其设计及优化提供有效的参考与支持。
首先，构建多股螺旋弹簧的三维有限元模型。
根据弹簧的几何参数、材料力学参数和工作条件等信息，选用ANSYS的建模工具进行三维建模，并设定合适的边界条件和荷载条件。
在建立有限元模型时，要注意弹簧的真实形态和装载方式，并合理划分网格，以保证有限元模型的准确性和稳定性。
然后，进行多股螺旋弹簧的静态力学分析。
根据弹簧的工作条件和载荷情况，分别对弹簧的应力、位移、变形等静态特性进行分析和计算。
在分析时，可以通过改变弹簧的材料和结构参数，对其静态特性进行改善和优化。
比如，可以选用高强度材料或改变弹簧的钢丝直径、扭簧半径等参数，以提高弹簧的抗压性能和疲劳寿命等特性。
最后，进行多股螺旋弹簧的动态力学分析。
根据弹簧的工作状态和作用频率，分别对其自由振动频率、谐振响应、阻尼特性等动态特性进行分析和计算。
在分析中，需要考虑弹簧的非线性特性和各种干扰因素，以保证分析结果的准确性和可靠性。
综上所述，基于ANSYS的多股螺旋弹簧有限元分析，可以全面有效地评估和优化弹簧的静态和动态力学特性，提高其设计和制造质量，为实际工程应用提供有力的支持。
多股螺旋弹簧的有限元分析需要考虑的数据包括弹簧的几何参数、材料力学参数、荷载条件和边界条件等。
几何参数包括螺线圈数、螺旋角、弹簧直径、钢丝直径、螺旋圈高、扭簧半径等。
这些参数直接影响弹簧的力学特性和寿命，对其性能评估和优化具有重要影响。
比如，增加螺线圈数会使弹簧更柔软，但增大直径会使其更硬；增加钢丝直径会增加强度，但也会增加质量和成本。
材料力学参数包括弹簧的材料密度、弹簧系数和屈服强度等。
这些参数反映了弹簧材料的特性，直接影响弹簧的抗拉、抗压能力和疲劳寿命等。
比如，增加屈服强度会使弹簧更耐用，但也会增加制造成本。
基于ANSYS的有限元分析在机械结构上的应用
基于ANSYS的有限元分析在机械结构上的应用引言：机械结构的设计和分析是现代工程领域中非常重要的一环。
为了确保机械结构的安全性、可靠性和性能优化，传统的试错方法已经远远不够高效。
基于ANSYS的有限元分析技术则成为一种强大、可靠的工具，广泛应用于机械结构的设计、分析与优化。
本文将介绍基于ANSYS的有限元分析在机械结构上的应用，并探讨其优点和局限性。
1. 有限元分析的原理和基本步骤有限元分析是一种数值分析方法，将连续体划分为有限个单元，通过建立节点间的力学方程并求解，得出结构在不同载荷下的应力、位移等结果。
基本步骤包括几何建模、网格划分、材料属性定义、边界条件设置和求解结果分析等。
2. 实例：静力学分析以机械零件的静力学分析为例，利用ANSYS进行分析。
首先，进行几何建模，包括绘制零件的实体模型和确定边界条件。
接下来，通过网格划分将实体划分为单元，选择适当的单元类型和单元尺寸以保证计算精度。
然后，为每个单元分配适当的材料属性，包括弹性模量、泊松比等。
在设定边界条件时，要考虑结构的实际工作状况，如约束支撑和作用力的施加。
最后，进行静力学分析并分析结果，得出结构的应力分布和变形情况。
3. 动力学分析与振动模态有限元分析在机械结构的动力学分析中也有广泛应用。
动力学分析主要研究结构在外部激励下的振动响应。
通过ANSYS的有限元分析，可以预测结构的固有频率、模态形状和振动响应等。
这对于设计抗震性能优良的建筑物、减振器的设计等方面有着重要意义。
4. 热力学分析与热应力热力学分析是机械结构设计中的另一个重要领域。
通过ANSYS的有限元分析，可以模拟结构在热荷载作用下的温度分布和热应力。
这对于机械结构的材料选择、冷却系统设计等方面有着重要意义。
5. 优点与局限性基于ANSYS的有限元分析技术具有以下优点：- 高度准确性：有限元分析可以提供全面而准确的结果，能够实现对结构不同部分的局部分析。
- 设计迭代快速：与传统的试错方法相比，有限元分析可以快速进行多个设计迭代，从而实现最优设计。
基于ANSYS软件的支架强度有限元分析报告
基于ANSYS软件的支架强度有限元分析报告一、概述本次大作业主要利用ANSYS软件对支架的应力和应变进行分析,计算出支架的最大应力和应变。
然后与实际情况进行比较,证明分析的正确性,从而为支架的优化分析提供了充分的理论依据，并且通过对ANSYS软件的实际操作深刻体会有限元分析方法的基本思想，对有限元分析方法的实际应用有一个大致的认识。
二、问题分析如图1所示的支架由3mm钢板折弯而成。
该支架的h2一侧为固定支撑，顶部平面承受书本重物载荷，重物重量为500N。
材料的杨氏模量为2E11Pa，泊松比为0.3，密度7850kg/m3。
图1 支架a b h1 h2 w数据80 40 15 40 15三、有限元建模支架由钢板折弯而成，厚度尺寸相对长度和宽度尺寸来说很小，所以在ansys中采用面体单元进行模拟，在Workbench中的单元设置为shell181，材料即为结构钢材料，其弹性模量为2.1e11Pa，泊松比为0.3，密度为7850kg/m^3图2 材料属性双击Geometry进入几何模型建立模块，首先设置单位为mm。
以XY平面为为基准建立如下草绘面。
图3 草绘面1再以此草绘面生成面体，通过概念建模的方式实现。
图4 生成面体对上面面体的长边进行拉伸，拉伸方向为垂直向外，拉伸15mm图5 拉伸成面体对相交区域进行倒角，倒角半径为3图6 最终几何模型双击model进行分析界面进行网格划分，首先定义面体厚度为1mm图7 面体厚度随后进行网格划分，设置网格尺寸为5mm，采用全四边形网格划分方法，同时在倒角位置采用Mapped Face sizing功能映射网格，保证网格过度平滑。
图8 有限元网格模型检查网格质量，Workbench中网格质量柱状分布图如下所示，最差的都大于0.6，网格质量平均值为0.84，可见网格质量很好，满足计算精度图9 网格质量检查添加载荷，如10所示支架h2一侧为固定支撑，采用Fix Support固定方式实现，顶部平面承受500N的均布力，采用Force实现，如下图所示图10 载荷加载四、有限元计算结果（1）位移变化，如图12所示，结果最大变形为0.17mm，发生在左侧边角区域，刚好为载荷加载边缘处，也为结构刚度最为薄弱区域图12 位移云图（2）等效应力计算结果，如图3所示，最大等效应力为213MPa，发生在右侧倒角区域，该处为约束边缘处，由于约束会引起较大的应力集中，所以在实际情况下应该加大此处的倒角过度，减缓应力集中现象。
基于ANSYS的轴的有限元分析
基于ANSYS的轴的有限元分析ANSYS是一种用于工程分析的有限元分析软件，可以用来解决各种结构和物理问题。
在这篇文章中，我将介绍如何使用ANSYS进行轴的有限元分析。
在轴的有限元分析中，我们需要首先创建轴的几何模型。
通过ANSYS的建模工具，我们可以创建轴的几何形状，包括直径、长度和端部的约束条件。
接下来，我们需要定义轴的材料特性。
可以通过ANSYS的材料库选择适当的材料，并输入其弹性模量和泊松比等参数。
在进行有限元分析之前，我们需要将轴的几何模型离散化为有限元素。
可以使用ANSYS的网格划分工具，将轴划分为多个有限元。
划分的精度和密度可以根据实际需求进行调整。
在进行有限元分析之前，我们需要定义加载条件。
轴可以受到各种不同类型的载荷，如压力、拉力或扭矩。
可以使用ANSYS的加载工具，将这些载荷应用于轴的相应位置。
完成了网格划分和加载条件定义后，我们就可以进行有限元分析了。
根据所选的分析类型，可以使用ANSYS的求解器来解决轴上的力、位移和应力等问题。
ANSYS提供了不同的求解器，如静力学求解器、热力学求解器和动力学求解器等。
在有限元分析完成后，我们可以检查分析结果并进行后处理。
可以使用ANSYS的后处理工具，查看轴上的位移、应力和应变分布。
还可以绘制图表和动画，以更好地理解分析结果。
最后，我们可以通过修改材料或几何参数，重新运行有限元分析，以评估不同设计方案的性能。
ANSYS的参数化设计功能可以帮助我们自动化这个过程，快速评估多个方案。
总之，基于ANSYS的轴的有限元分析是一种强大的工程分析方法，可以帮助我们了解轴的力学特性，并进行设计优化。
通过使用ANSYS的建模、求解和后处理工具，我们可以准确地预测轴的行为，并为轴的设计提供有力支持。
基于ANSYS的某汽车悬架有限元分析
基于ANSYS的某汽车悬架有限元分析
有限元分析是一种数值模拟方法，可以将连续体结构离散化为大量的
小单元，并通过求解线性方程组来确定每个单元的位移和应力。
这种方法
可以用于模拟复杂的工程结构和系统，例如汽车悬架系统。
在进行汽车悬架有限元分析时，首先需要对悬架系统进行几何建模。
根据实际情况，可以使用CAD软件绘制悬架系统的几何模型，并将其导入
到ANSYS中。
接下来，需要定义悬架系统的材料属性。
根据实际材料的力学特性和
性能指标，可以为不同的零件指定适当的材料属性。
然后，需要对悬架系统施加边界条件和载荷。
边界条件可以用来限制
模型的自由度，例如固定一些节点或面。
载荷可以是静态载荷（例如汽车
自重），也可以是动态载荷（例如行驶过程中的路面不平），这些载荷将
模拟汽车悬架系统在不同工况下的受力情况。
最后，通过求解有限元模型的线性方程组，可以获得悬架系统在不同
工况下的位移、应力分布等结果。
通过对这些结果的分析，可以评估悬架
系统的刚度、强度和振动特性，并进行必要的优化和改进。
汽车悬架有限元分析可以帮助工程师更好地理解悬架系统的工作原理
和性能特点。
通过这种方法，可以提前评估悬架系统在设计和制造阶段的
性能，并进行必要的改进，从而提高汽车的悬挂舒适性、稳定性和安全性。
总而言之，基于ANSYS的汽车悬架有限元分析是一种有效的工程方法，可以帮助工程师评估和改进汽车悬架系统的性能。
通过这种分析方法，可
以为汽车制造商和设计师提供有关悬架系统的有价值的设计数据，以改进
汽车的悬挂系统。
基于ANSYS WORKBENCH的装配体有限元分析
基于ANSYS WORKBENCH的装配体有限元分析模拟装配体的本质就是设置零件与零件之间的接触问题。
装配体的仿真所面临的问题包括：（1）模型的简化。
这一步包含的问题最多。
实际的装配体少的有十几个零件，多的有上百个零件。
这些零件有的很大，如车门板；有的体积很小，如圆柱销；有的很细长，如密封条；有的很薄且形状极不规则，如车身；有的上面钻满了孔，如连接板；有的上面有很多小突起，如玩具的外壳。
在对一个装配体进行分析时，所有的零件都应该包含进来吗？或者我们只分析某几个零件？对于每个零件，我们可以简化吗？如果可以简化，该如何简化？可以删除一些小倒角吗？如果删除了，是否会出现应力集中？是否可以删除小孔，如果删除，是否会刚好使得应力最大的地方被忽略？我们可以用中面来表达板件吗？如果可以，那么，各个中面之间如何连接？在一个杆件板件混合的装配体中，我们可以对杆件进行抽象吗？或者只是用实体模型？如果我们做了简化，那么这种简化对于结果造成了多大的影响，我们可以得到一个大致的误差范围吗？所有这些问题，都需要我们仔细考虑。
（2）零件之间的联接。
装配体的一个主要特征，就是零件多，而在零件之间发生了关系。
我们知道，如果零件之间不能发生相对运动，则直接可以使用绑定的方式来设置接触。
如果零件之间可以发生相对运动，则至少可以有两种选择，或者我们用运动副来建模，或者，使用接触来建模。
如果使用了运动副，那么这种建模方式对于零件的强度分析会造成多大的影响？在运动副的附近，我们所计算的应力其精确度大概有多少？什么时候需要使用接触呢？又应该使用哪一种接触形式呢？（3）材料属性的考虑。
在一个复杂的装配体中所有的零件，其材料属性多种多样。
我们在初次分析的时候，可以只考虑其线弹性属性。
但是对于高温，重载，高速情况下，材料的属性不再局限于线弹性属性。
此时我们恐怕需要了解其中的每一种材料，它是超弹性的吗？是哪一种超弹性的？它发生了塑性变形吗？该使用哪一种塑性模型？它是粘性的吗？它是脆性的吗？它的属性随着温度而改变吗？它发生了蠕变吗？是否存在应力钢化问题？如此众多的零件，对于每一个零件，我们都需要考察其各种各样的力学属性，这真是一个丰富多彩的问题。
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有限元大作业
基于ansys的有限元分析
班级：
学号：
姓名：
指导老师：
完成日期：
ANSYS软件是美国ANSYS公司研制的大型通用有限元分析（FEA）软件，是世界范围内增长最快的计算机辅助工程（CAE）软件，能与多数计算机辅助设计（CAD，computer Aided design）软件接口，实现数据的共享和交换，如Creo,NASTRAN, Alogor, I－DEAS, AutoCAD 等。
是融结构、流体、电场、磁场、声场分析于一体的大型通用有限元分析软件。
在核工业、铁道、石油化工、航空航天、机械制造、能源、汽车交通、国防军工、电子、土木工程、造船、生物医学、轻工、地矿、水利、日用家电等领域有着广泛的应用。
ANSYS功能强大，操作简单方便，现在已成为国际最流行的有限元分析软件，在历年的FEA评比中都名列第一。
目前，中国100多所理工院校采用ANSYS软件进行有限元分析或者作为标准教学软件。
2D Bracket
问题描述:
We will model the bracket as a solid 8 node plane stress element.
1.Geometry: The thickness of the bracket is 3.125 mm
2.Material: steel with modulus of elasticity E=200 GPa.
3.Boundary conditions: The bracket is fixed at its left edge.
4.Loading: The bracket is loaded uniformly along its top surface. The load is 2625
N/m.
5.Objective: a.Plot deformed shape
b.Determine the principal stress and the von Mises stress. (Use the stress plots to determine these)
c.Remodel the bracket without the fillet at the corner or change the fillet radius to 0.012 and 0.006m, and see how
d.principal stress and von Mises stress chang
e.
一，建立模型
1设置工作平面
在ansys主菜单里找到workplane>wp settings,输入如下参数。
2建立关键点如图
3连接各点组成下图所示的线段
4上述6条线段组成封闭的面
5作出如图所示的倒角，半径为0.025m。
6画出两圆位置如图，将各组成面进行布尔和组成一个面。
7修改工作平面尺寸，画出图示两小圆，与大平面进行布尔差
二，设置材料属性
材料性质为线弹性，杨氏模量为200GPa，泊松比为0.3。
三，设置网格单元属性并划分网格
1选择单元类型为8节点应力单元
2设置平面应力单元厚度为0.3125m。
3设置单元大小
在平板外围轮廓线上设置为长度0.0125m，在两空孔内部曲线上设置为长度0.001m。
4划分网格
四，载荷与边界条件
1将平板左边完全固定
2在平板上部施加压力载荷，大小为2625N/m。
五，计算与后处理
1新建分析文件，设置为静态。
2后处理
位移云图
Mises 应力云图 第一主应力云图
第二主应力云图 第三主应力云图 1由mises 应力云图可以看出在圆角处和上表面最左端应力最大。
2由主应力云图可以看出结构上最大压应力大于拉应力，倒角区域的压应力是破坏结构的主要因素。
3由变形云图可知平板最右端位移最大。
六，修改倒角半径
R=0.012m时应力云图和变形云图
变形云图
Mises应力云图
主应力云图
R=0.006m时应力云图和变形云图
变形云图
Mises应力云图
主应力云图
对比分析可以发现，圆角半径越小，圆角处的应力越大，应力集中越明显，结构所能承受的载荷越小。
3D Solid
问题描述：
Material: steel with modulus of elasticity E=200 GPa.
Boundary conditions: The object is fixed around the inner surface of the hole. Loading: The object is loaded uniformly (1000 N/cm2) along the top surface of the extended beam.
Objective:
To plot deformed shape.
To determine the principal stress and the von Mises stress. (Use the stress plots to determine these. Do not print the stress list)
What is the maximum load the object can take. Clearly mention the yield stress that you have assumed for steel. Also assume factor of safety of 1.25.
一，建立模型
1设置工作平面
在ansys主菜单里找到workplane>wp settings,输入如下参数。
2建立一个长5cm宽1cm高8cm的长方体
3在长方体上开两个小孔，孔径5mm。
4以平板一面为基准依次建立的长方体
二，设置材料属性
材料性质为线弹性，杨氏模量为200GPa，泊松比为0.3。
三，设置网格单元属性并划分网格
1选择单元类型为10节点应力单元
2划分网格
四，载荷与边界条件
将基准平板两孔内表面完全约束，在悬臂上施加大小为10兆Pa压强。
五，计算与后处理
1新建分析文件，设置为静态。
2后处理变形云图
Mises应力云图
主应力云图
从应力云图图可以看出在两孔处应力较大，在伸出端和平板连接的上下两处应力较大，在伸出端上靠近平板处应力增大。
左右方向的伸出端无应力集中，应力也不大。
3计算最大载荷
这里假设使用的是常见的Q235号钢，屈服极限为235Mp。
根据题设给出的安全系数s=1.25可以算出材料许用应力为188MPa，结构危险截面应力不允许达到188MPa。
根据上述分析可知在10MPa压力下结构最大应力为1290MPa，对于线弹性问题，载荷与应力成正比，可以反求出当应力在188MPa时结构承受载荷为1.5MPa压力。
六，Abaqus对比分析
1软件介绍：ABAQUS 被广泛地认为是功能最强的有限元软件，可以分析复杂的固体力学结构力学系统，特别是能够驾驭非常庞大复杂的问题和模拟高度非线性问题。
ABAQUS 不但可以做单一零件的力学和多物理场的分析，同时还可以做系统级的分析和研究。
ABAQUS 的系统级分析的特点相对于其他的分析软件来说是独一无二的。
由于ABAQUS 优秀的分析能力和模拟复杂系统的可靠性使得ABAQUS 被各国的工业和研究中所广泛的采用。
ABAQUS 产品在大量的高科技产品研究中都发挥着巨大的作用。
2同样的，在abaqus中建立上述模型，并计算的到如下结果。
mises应力云图
主应力云图
对比ANSYS和Abaqus的分析结果，显然计算结果大致相同，足以验证上述分析的正确性。
3验证最大载荷
在abaqus中，将载荷修改成1.5MPa计算得到的最大mise应力为180MPa，符合上述分析得到的结论。
七，总结
ANSYS大作业在历时一个星期的坎坷中完成了，心中的喜悦难以言喻。
第一次听到ANSYS 这个软件还从老师课上的说教，真正接触到这个软件，深深的觉得它难学，难用，跟我之前学过的catia以及abaqus有着很大的区别。
在学习它的过程中，逐渐的体会用数学的思维解决工程实际问题这一思想。
使用ANSYA完成大作业是我的一次大胆尝试，在完成大作业的过程中我遇到了各种各样的困难，由于初学ANSYS，对软件的不熟悉，造成了我分析的困难，这也促进了我去图书管看辅导书，在网上看教程，一次一次尝试。
在ANSYS上建模是一件非常痛苦的事情，起初我想用catia画，导入到ANSYS中分析，尝试多次还是失败了。
用ANSYS 和catia进行联合仿真是我今后往下学习的方向，并坚信最终可以完成。
说到CAE这门课，它深奥难懂，内容繁多，学习起来困难，幸在老师讲课深入浅出，绘声绘色，让我们接受起来不那么晦涩。
最后，感谢大作业给我带来的锻炼和提高，我深知今后要学习的东西还有很多，我也会
继续将ANSYS学习下去，完成将来所遇到的问题。