有限元课程设计(0001)
有限元课程设计实例
有限元课程设计实例一、课程目标知识目标：1. 理解有限元方法的基本原理，掌握其应用步骤及所需数学基础；2. 学会运用有限元分析软件进行简单物理模型的建立与求解；3. 掌握有限元分析中的网格划分、边界条件设置及结果解读等关键环节。
技能目标：1. 能够运用所学有限元知识，针对实际问题进行模型简化，建立合适的数学模型；2. 熟练操作有限元分析软件，完成前处理、计算及后处理等全过程；3. 培养学生的团队协作能力和解决问题的能力，学会在项目中分工合作。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对工程问题的好奇心和求知欲，激发学习兴趣；2. 增强学生的实践意识和创新意识，使学生在面对实际问题时敢于尝试、勇于挑战；3. 培养学生的责任感，使学生在分析问题时充分考虑工程实际，遵循科学规律。
本课程针对高年级学生，结合有限元课程特点，以实例为引导，注重理论知识与实践操作的紧密结合。
通过本课程的学习，使学生能够将有限元方法应用于工程实际问题，提高解决复杂问题的能力。
同时，培养学生团队协作、创新思维和工程素养，为未来的工程实践打下坚实基础。
二、教学内容本章节教学内容主要包括以下几部分：1. 有限元方法基本原理：介绍有限元方法的起源、发展及其在工程领域的应用，重点讲解有限元方法的基本概念、离散化过程和变分原理。
2. 有限元分析软件操作：以实际工程软件为工具，讲解软件的基本功能、操作界面、前处理、求解器和后处理等模块的使用。
3. 网格划分技术：讲解网格的类型、质量评判标准，以及不同类型的网格在有限元分析中的应用。
4. 边界条件设置：介绍边界条件的作用，讲解不同类型边界条件的设置方法，以及在实际工程问题中的应用。
5. 实例分析：结合教材内容，选取具有代表性的工程实例，指导学生完成从模型建立、网格划分、边界条件设置到结果解读的完整分析过程。
具体教学内容安排如下：第一周：有限元方法基本原理及离散化过程；第二周：变分原理及有限元方程的建立；第三周：有限元分析软件操作及网格划分技术；第四周：边界条件设置及实例分析。
有限元课程设计课程设计报告
有限元法分析与建模课程设计报告学院：机械电子工程学院专业：机械电子工程摘要摘要连杆的作用是将活塞的往复运动变成曲轴的旋转运动, 并把活塞上的力传给曲轴连杆工作的小端做往复运动, 大端作旋转运动, 杆身做复杂的平面运动。
本文用Pro/E建立连杆的三维模型，并运用ANSYS强大的有限元分析和优化功能来实现连杆的分析ANSYS 是一款极其强大的有限元分析软件。
通过数据接口，ANSYS 可以方便的实现从CAD 软件中导入实体模型。
因此，将Pro/E 强大的建模功能与ANSYS 优越的有限元分析功能结合在一起可以极大地满足设计者在设计过程中对建模与分析的需求。
关键词：连杆，有限元，Pro/E，ANSYSABSTRACTABSTRACTThe role of the connecting rod is the small end of the reciprocation of the piston into a rotational movement of the crankshaft, and to transmit the force on the piston to the crankshaft connecting rod reciprocates, the big end for pivotal movement, Shaft do complex planar motion. The establishment of a linkage of the three-dimensional model using Pro / E, the powerful ANSYS finite element analysis and optimization capabilities to achieve the connecting rod fatigue analysis ANSYS is an extremely powerful finite element analysis software. Through the data interface, ANSYS can facilitate the realization of solid models imported from CAD software. Therefore, the superior powerful modeling capabilities of Pro / E and ANSYS finite element analysis capabilities together can meet the designers in the design process modeling and analysis.Keywords:rod, finite element, Pro / E, ANSYS目录目录第一章引言 (1)1.1有限元法及其基本思想 (1)1.2本文所研究问题定义分析 (1)第二章连杆有限元分析的准备工作 (2)2.1 连杆三维实体建模 (2)2.2 模型调入 (2)2.3 设置单元类型 (3)2.4 设置材料的密度，杨氏模量和泊松比 (3)2.5 创建网格 (4)第三章有限元模型的前处理和求解 (5)3.1 设置载荷和约束 (5)3.1.1 设置载荷 (5)3.1.2 设置位移约束 (6)3.2 求解结果操作 (6)第四章有限元模型的后处理和结果分析 (7)4.1 查看变形位移 (7)4.2 查看各节点的位移 (8)4.3 查看应力分析图 (9)4.4 观察节点最大应力 (10)图4-4 节点最大应力图 (10)4.5 求解结果分析 (10)总结 (11)参考文献 (12)第一章引言第一章引言1.1有限元法及其基本思想有限元方法[1]就是把一个原来是连续的物体剖分成有限的单元，且它们相互连接在有限的节点上，承受等效的节点载荷，并根据平衡条件在进行分析，然后根据变形协调条件把这些单元重新组合起来，成为一个组合体，在综合求解。
有限元课程设计教案资料
有限元课程设计一．问题描述如图所示的平面矩形结构，设E=1，NU=0.25，h=1，考虑以下约束和外载：位移边界条件BC（u）：U A=0，V A=0，U D=0，力边界条件BC（p）：在CD边上有均布载荷q=1，建模情形：使用四个四节点矩形单元，试在该建模情形下，求各节点的位移以及各个单元的应力分布。
二．Matlab程序(1).函数定义：function k= Quad2D4Node_Stiffness(E,NU,h,xi,yi,xj,yj,xm,ym,xp,yp,ID) syms s t;a = (yi*(s-1)+yj*(-1-s)+ym*(1+s)+yp*(1-s))/4;b = (yi*(t-1)+yj*(1-t)+ym*(1+t)+yp*(-1-t))/4;c = (xi*(t-1)+xj*(1-t)+xm*(1+t)+xp*(-1-t))/4;d = (xi*(s-1)+xj*(-1-s)+xm*(1+s)+xp*(1-s))/4;B1 = [a*(t-1)/4-b*(s-1)/4 0 ; 0 c*(s-1)/4-d*(t-1)/4 ;c*(s-1)/4-d*(t-1)/4 a*(t-1)/4-b*(s-1)/4];B2 = [a*(1-t)/4-b*(-1-s)/4 0 ; 0 c*(-1-s)/4-d*(1-t)/4 ;c*(-1-s)/4-d*(1-t)/4 a*(1-t)/4-b*(-1-s)/4];B3 = [a*(t+1)/4-b*(s+1)/4 0 ; 0 c*(s+1)/4-d*(t+1)/4 ;c*(s+1)/4-d*(t+1)/4 a*(t+1)/4-b*(s+1)/4];B4 = [a*(-1-t)/4-b*(1-s)/4 0 ; 0 c*(1-s)/4-d*(-1-t)/4 ;c*(1-s)/4-d*(-1-t)/4 a*(-1-t)/4-b*(1-s)/4];Bfirst = [B1 B2 B3 B4];Jfirst = [0 1-t t-s s-1 ; t-1 0 s+1 -s-t ;s-t -s-1 0 t+1 ; 1-s s+t -t-1 0];J = [xi xjxmxp]*Jfirst*[yi ;yj ; ym ; yp]/8;B = Bfirst/J;if ID == 1D = (E/(1-NU*NU))*[1 NU 0 ; NU 1 0 ; 0 0 (1-NU)/2];elseif ID == 2D = (E/(1+NU)/(1-2*NU))*[1-NU NU 0 ; NU 1-NU 0 ; 0 0 (1-2*NU)/2]; endBD = J*transpose(B)*D*B;r = int(int(BD, t, -1, 1), s, -1, 1);z = h*r;k = double(z);endfunction z = Quad2D4Node_Assembly(KK,k,i,j,m,p)DOF(1)=2*i-1;DOF(2)=2*i;DOF(3)=2*j-1;DOF(4)=2*j;DOF(5)=2*m-1;DOF(6)=2*m;DOF(7)=2*p-1;DOF(8)=2*p;for n1=1:8for n2=1:8KK(DOF(n1),DOF(n2))= KK(DOF(n1),DOF(n2))+k(n1,n2); endendz=KK;endfunction stress= Quad2D4Node_Stress(E,NU,xi,yi,xj,yj,xm,ym,xp,yp,u,ID) syms s t;a = (yi*(s-1)+yj*(-1-s)+ym*(1+s)+yp*(1-s))/4;b = (yi*(t-1)+yj*(1-t)+ym*(1+t)+yp*(-1-t))/4;c = (xi*(t-1)+xj*(1-t)+xm*(1+t)+xp*(-1-t))/4;d = (xi*(s-1)+xj*(-1-s)+xm*(1+s)+xp*(1-s))/4;B1 = [a*(t-1)/4-b*(s-1)/4 0 ; 0 c*(s-1)/4-d*(t-1)/4 ;c*(s-1)/4-d*(t-1)/4 a*(t-1)/4-b*(s-1)/4];B2 = [a*(1-t)/4-b*(-1-s)/4 0 ; 0 c*(-1-s)/4-d*(1-t)/4 ;c*(-1-s)/4-d*(1-t)/4 a*(1-t)/4-b*(-1-s)/4];B3 = [a*(t+1)/4-b*(s+1)/4 0 ; 0 c*(s+1)/4-d*(t+1)/4 ;c*(s+1)/4-d*(t+1)/4 a*(t+1)/4-b*(s+1)/4];B4 = [a*(-1-t)/4-b*(1-s)/4 0 ; 0 c*(1-s)/4-d*(-1-t)/4 ;c*(1-s)/4-d*(-1-t)/4 a*(-1-t)/4-b*(1-s)/4];Bfirst = [B1 B2 B3 B4];Jfirst = [0 1-t t-s s-1 ; t-1 0 s+1 -s-t ;s-t -s-1 0 t+1 ; 1-s s+t -t-1 0];J = [xi xjxmxp]*Jfirst*[yi ;yj ; ym ; yp]/8;B = Bfirst/J;if ID == 1D = (E/(1-NU*NU))*[1 NU 0 ; NU 1 0 ; 0 0 (1-NU)/2];elseif ID == 2D = (E/(1+NU)/(1-2*NU))*[1-NU NU 0 ; NU 1-NU 0 ; 0 0 (1-2*NU)/2]; endstr1 = D*B*u;str2 = subs(str1, {s,t}, {0,0});stress = double(str2);end（2）. 计算部分E=1;NU=0.25;h=1;ID=1;k1= Quad2D4Node_Stiffness(E,NU,h,1,1,0.5,1,0.5,0.5,1,0.5,ID);k2= Quad2D4Node_Stiffness(E,NU,h,1,0.5,0.5,0.5,0.5,0,1,0,ID); k3= Quad2D4Node_Stiffness(E,NU,h,0.5,1,0,1,0,0.5,0.5,0.5,ID); k4= Quad2D4Node_Stiffness(E,NU,h,0.5,0.5,0,0.5,0,0,0.5,0,ID); KK=zeros(18,18);KK= Quad2D4Node_Assembly(KK,k1,1,6,5,2);KK= Quad2D4Node_Assembly(KK,k2,2,5,4,3);KK= Quad2D4Node_Assembly(KK,k3,6,7,8,5);KK= Quad2D4Node_Assembly(KK,k4,5,8,9,4)k=KK([1:12,14:16],[1:12,14:16]);p=[0;-0.25;0;0;0;0;0;0;0;0;0;-0.5;-0.25;0;0];u=k\pU=[u(1:12);0;u(13:15);0;0];u1=[U(1);U(2);U(11);U(12);U(9);U(10);U(3);U(4)];stress1=Quad2D4Node_Stress(E,NU, 1,1,0.5,1,0.5,0.5,1,0.5,u1,ID) u2=[U(3);U(4);U(9);U(10);U(7);U(8);U(5);U(6)];stress2=Quad2D4Node_Stress(E,NU, 1,0.5,0.5,0.5,0.5,0,1,0,u2,ID) u3=[U(11);U(12);U(13);U(14);U(15);U(16);U(9);U(10)];stress3=Quad2D4Node_Stress(E,NU, 0.5,1,0,1,0,0.5,0.5,0.5,u3,ID) u4=[U(9);U(10);U(15);U(16);U(17);U(18);U(7);U(8)];stress4=Quad2D4Node_Stress(E,NU, 0.5,0.5,0,0.5,0,0,0.5,0,u4,ID)总体刚度矩阵：各节点位移：各单元应力：三．结果各个节点位移：u1=1.5749，v1=-4.5116，u2=0.5858，v2=-4.2489，u3=-0.4401，v3=-4.1495，u4=1.1458，v4=-3.3911，u5=0.7035，v5=-2.9251，u6=-0.4105,v6=-3.0964，u7=0，v7= -3.0486，u8=0.6532，v8=-1.9914，u9=0，v9=0。
有限元课设
1.绪论1.1有限元概述有限元方法是解决工程和数学物理问题的数值方法，也称为有限单元法，是矩阵方法在结构力学和弹性力学等领域中的应用和发展。
由于它的通用性和有效性，有限元方法在工程分析中得到了广泛的应用，已成为计算机辅助设计和计算机辅助制造的重要组成部分。
在科学研究和工程设计中，基于建模与仿真的数字化已经成为当今科技发展的必然趋势，有限元分析已成为该领域的最重要方法之一。
随着有限元理论和计算机硬件的发展，有限元软件越来越成熟，已逐渐成为工程师实现工程创新和产品创新的得力助手和有效工具。
ANSYS软件是融结构、流体、电磁场、声场和热场分析于一体的大型通用有限元分析软件，可广泛应用于航空航天、机械工程、土木工程、车辆工程、生物医学、核工业、电子、造船、能源、地矿、水利、轻工等一般工业和科学研究。
它能与多数CAD软件接口，实现数据共享和交换，如Pro/E、UG及AUTOCAD等。
经过近40年的发展及完善，ANSYS软件已经成为国际上最知名、应用领域最广泛、使用人员最多的软件之一，是实施有限元分析的最重要平台之一。
有限元法是机械设计制造及自动化专业的一门重要的专业基础课。
ANSYS 有限元软件包是一个多用途的有限元法计算机设计程序，可以用来求解结构、流体、电力、电磁场及碰撞等问题。
因此它可应用于以下工业领域：航空航天、汽车工业、生物医学、桥梁、建筑、电子产品、重型机械、微机电系统、运动器械等。
本课程实训的目的，是深化学生对理论教学中的概念、理论和方法的理解，同时通过一些工程实例的研究，掌握应用有限元软件对简单机械结构和零部件进行建模、分析和评价的方法，培养分析和解决工程问题的能力。
1.2自选题我选择的题目是研究板上开槽时板的变形以及应力应变的异同，讨论槽对板强度以及应力集中的影响。
1.3练习题我选做了四个练习题，分别为角支架的静力学分析、平面梁结构的内力计算、压力问题的静力分析、机翼模型的模态分析。
2.开槽板的有限元分析2.1问题描述基本数据:板长300mm ，宽100mm ，厚5mm ，25/102mm N E ⨯=，泊松比0.27；a c 边固定，ab 边受垂直于边的向下均布载荷p =20N/mm.2． 模型建立2.1利用前处理器的moldling 功能建立板的几何模型。
工程有限元方法课程设计
工程有限元方法课程设计一、引言工程有限元方法是利用数学方法进行结构分析和设计的一种常用工具，被广泛应用于工程领域的各种问题，包括建筑、航空、汽车、机械等。
有限元方法是将实际物体离散化成为由有限数量的小元素组成的模型，并利用数学方法进行处理和分析。
本次课程设计旨在通过利用有限元方法，设计一种新型结构的桥梁。
二、设计背景在当今的社会中，交通建设越来越受到重视。
特别是桥梁的建设，对整个交通系统的稳定运行起着基础性的作用。
然而，当前市场上流行的桥梁设计方式都比较枯燥，缺乏新颖性和实用性。
因此，一种新型结构的桥梁设计方法的研究显得尤为重要和紧迫。
三、设计方案（1）桥的基本结构本次设计方案的基本结构为梁式桥，采用主跨和支座式辅跨。
设计中采用的材料为混凝土，因其具有较强的承载能力和抗震能力，并且易于构造和维护。
（2）桥面铺装桥面铺装材料采用不锈钢板。
由于不锈钢具有耐腐蚀、耐磨损、易于清洗等优点，能够有效地提高桥面使用寿命。
（3）桥梁防护为了保证桥梁的安全性和可靠性，设计中采用了防撞墩、防护护栏等措施，保障了桥梁的稳定运行。
四、设计方法本次设计采用有限元方法对桥梁进行了模拟和分析。
有限元方法是一种数学方法，将物体分成很小的元素，然后应用微积分和矩阵运算方法求解。
这种方法在机械和结构力学分析中广泛使用，比如在设计和优化桥梁等结构中非常有用。
五、模拟结果基于有限元方法，我们进行了桥的模拟和分析，结果表明本次设计的桥梁可以满足相应的需求，且具有足够的强度和稳定性。
通过进一步的实验，我们也得到了如下结果：（1）桥梁在受到均布负载的情况下，应力分布较为均匀，表明了设计方案的可靠性。
（2）桥梁的挠度和位移均处于合理范围内，不会影响桥梁的使用和安全。
（3）较好的抗震能力，能够在地震等自然灾害中保证桥梁的完整性。
六、结论本次工程有限元方法课程设计的主要任务是设计一种新型的桥梁结构，以利用有限元方法进行模拟分析。
设计结果表明，所提出的桥梁结构确实能够满足我们的需求，并具有较好的抗震能力和稳定性。
有限元分析及应用课程设计
有限元分析及应用课程设计一、课程设计目的有限元分析是一种重要的数值计算方法，在各个领域都有广泛应用。
本课程设计旨在通过实际案例，掌握有限元分析的基本理论、方法和实现，并掌握有限元分析在实际工程中的应用。
二、课程设计内容1. 理论基础（1）有限元方法的基本概念有限元方法是一种数值计算方法，将连续体划分为有限数量的元素，求解每个元素上的方程，再通过组装得到整个结构的解。
学习该概念后，可以深入理解有限元分析的基本原理。
（2）有限元离散化有限元离散化是将连续的物理问题离散化为离散的数学问题，不同的物理问题有不同的离散化方法。
在学习此概念时，需掌握如何选择适当的离散化方法。
（3）有限元方程有限元方程是用来描述离散化后物理问题的方程。
在学习此概念时，需掌握有限元离散化后的方程表达式。
2. 有限元模型建立有限元模型建立包括模型前处理、有限元模型建立和模型验证等。
学习此内容后，可以掌握有限元模型建立的基本流程和方法。
3. 有限元分析有限元分析包括模型载入、应力分析和位移分析等。
学习此内容后，可以掌握如何进行有限元分析和如何使用有限元分析软件。
4. 有限元分析结果处理有限元分析结果处理包括应力云图、变形结果图、位移云图等。
学习此内容后，可以对有限元分析结果进行处理和分析。
三、课程设计案例以杆件为例，进行有限元分析。
杆件如图所示：杆件按照以下步骤进行有限元分析：1. 算法概述建立杆件模型，生成并离散化有限元模型，求解位移和应力等结果。
2. 模型建立建立杆件模型，并进行离散化，得到如下右图所示的有限元模型：离散化3. 载入将力作用于杆件上，按照需求进行载入。
4. 分析进行应力分析和位移分析，得到结果如下：Max Von Mises Stress is 20.2 MpaMax Displacement is 5.6 mm5. 结果处理根据结果，可以较为直观地对模型进行分析，发现最大应力及位移点在工件上部，需要进行进一步加强。
【完整版】有限元课程设计
一、前言轴承座在机床生产中很常见，在各类机器·机构中都有它存在的身影，由于轴承座本身结构并不是太复杂，所以没有借助其他类型的三维软件建模，而是在ansys环境下建立的模型。
轴承座的受力主要是分布在轴承孔圆周上，还有轴承孔的下半部分的径向压力载荷。
为了提高结构的抗震性，要借助于ansys软件强大的模态分析功能，运用ansys软件建立了轴承座的三维模型，并对轴承座进行模态分析，并给出10阶的固有频率和振型，以此来指导结构的优化设计。
1.1 ANSYS 概述ANSYS软件是集结构、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。
由世界上最大的有限元分析软件公司之一的美国ANSYS开发，可广泛用于航空航天、土木工程、机械制造、车辆工程、生物医学、核工业、电子、造船、能源、地矿、水利、轻工等一般工业及科学研究。
它能与多数CAD软件接口，实现数据的共享和交换，如NASTRAN、ALGOR、I-DEAS、Pro/Engineer、AutoCAD 等，是现代产品设计中的高级CAD工具之一。
1.2 ANSYS的主要功能Ansys有限元软件是一个多用途的有限元计算机设计程序，目前，有限元法从她最初应用的固体力学领域，已经推广到温度场·流体场·电磁场·声场等其他连续介质领域，在固体力学领域，有限元法不仅可以用于线性静力分析，也可以动态分析。
软件主要包括三个部分:前处理模块·分析计算和后处理模块。
前处理模块前处理模块提供了一个强大的实体建模及网格划分工具，用户可以方便的构造有限元模型。
分析计算模块分析计算模块包括结构分析（可进行线性分析、非线性分析和高度非线性分析）、流体动力学分析、电磁场分析、声场分析、压电分析以及多物理场的耦合分析，可模拟多种物理介质的相互作用，具有灵敏度分析及优化分析能力。
后处理模块后处理模块可将计算结果以彩色等值线显示、梯度显示、矢量显示、粒子流迹显示、立体切片显示、透明及半透明显示（可看到结构内部）等图形方式显示出来，也可将计算结果以图表、曲线形式显示或输出。
有限元基础课程设计
有限元基础课程设计一、课程目标知识目标：1. 掌握有限元分析的基本概念、原理及方法；2. 了解有限元分析在工程领域中的应用；3. 掌握有限元分析软件的操作步骤，能够进行简单的有限元建模与计算。
技能目标：1. 能够运用有限元分析软件进行简单的结构力学分析；2. 能够根据实际问题，选择合适的单元类型、网格划分方法；3. 能够对有限元分析结果进行正确解读，提出优化方案。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对工程问题的探究精神，提高解决实际问题的能力；2. 增强学生对我国工程技术发展的自豪感，激发为国家建设贡献力量的热情；3. 培养学生严谨、务实的学习态度，养成团队协作、沟通交流的良好习惯。
课程性质：本课程为专业选修课，以理论教学和实践操作相结合的方式进行。
学生特点：学生具备一定的力学基础，对工程实际问题有一定的了解，具备基本的计算机操作能力。
教学要求：结合课本内容，注重理论与实践相结合，提高学生的实际操作能力和解决实际问题的能力。
通过本课程的学习，使学生能够掌握有限元分析的基本方法，为后续专业课程学习和未来工作打下坚实基础。
教学过程中，注重目标分解，确保学生能够达到预期学习成果。
二、教学内容1. 有限元分析基本原理：包括离散化方法、有限元方程的建立、边界条件的施加等；教材章节：第一章 有限元分析概述、第二章 有限元方程的建立。
2. 有限元单元类型及特性：介绍常见的单元类型，如杆单元、梁单元、板单元等，以及它们的特性；教材章节：第三章 单元类型及特性。
3. 网格划分方法：讲解网格划分的基本原则、方法及技巧；教材章节：第四章 网格划分技术。
4. 有限元分析软件操作：学习主流有限元分析软件的基本操作、建模、求解及后处理；教材章节：第五章 有限元分析软件应用。
5. 结构力学分析实例：通过实例讲解有限元分析在结构力学中的应用；教材章节：第六章 结构力学分析实例。
6. 有限元分析结果解读与优化：教授如何分析结果，针对问题提出优化方案；教材章节：第七章 有限元分析结果解读与优化。
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有限元课程设计目录0.前言 (3)1.问题阐述 (4)2.有限元分析 (5)2.1.梁的参数设定 (5)2.2.材料参数 (5)2.3.单元选择 (5)2.4.梁的边界条件 (6)2.5.梁所受的载荷 (6)2.6.ANSYS软件应用说明 (6)3.交互式的求解过程 (7)3.1创建梁的各个节点 (7)3.2定义单元类型、材料特性和梁的横截面几何参数 (10)3.3创建单元 (12)4.施加约束和载荷 (13)4.1节点自由度约束 (13)4.2施加节点13处的弯矩m。
(14)4.3施加单元1到单元12上的的分布载荷q。
(15)5.求解 (15)5.1定义分析类型 (15)5.2求解 (15)6.后处理 (16)6.1绘制梁的Y方向变形图 (16)6.2建立单元结果表 (17)6.3结果显示 (19)退出程序 (21)心得体会 (22)参考文献 (22)0.前言目前，几乎所有高校的力学、土木、机械、航空、航天、船舶、水利、交通、桥梁等理工科专业，都为高年级本科生开设了《有限元方法》基础课程，为研究生开设了《非线性有限元方法》学位课程。
学生在学习完有限元课程之后，还必须熟练掌握相关有限元软件的使用，才能将有限元基本理论有效地应用到实际工程问题分析中去。
为此，部分有条件的高校也开设了有限元软件应用课程（课程名称可能会因学校及专业的不同而有所差异，但都是以讲解有限元软件ANSYS或其他软件为主）。
哈尔滨工业大学航天学院工程力学专业20世纪90年代末即开设了该类课程《应用软件工程--ANSYS》，作者从2003年开始接手讲授该门课程。
虽然市面上的ANSYS书籍很多，但却难以找出一本非常适合做教材的书籍，因此作者参考多本书籍自主编写了校内讲稿。
经过6年多的试用，目前已基本成型，现将多年的校内讲稿和心得体会完善成书，以期与开设该类课程的兄弟院校分享、共勉，同时也供从事相关科研与工程项目的人员参考阅读。
ANSYS软件是目前国际上最著名的大型通用有限元分析软件，经过三十年的发展，已形成融结构、热、流体、电磁、声学及多物理场耦合为一体的大型通用有限元分析软件，广泛应用于航空航天、石油、化工、汽车、造船、铁道、电子、机械制造、地矿能源、水利、核能、生物、医学、土木工程、轻工、一般工业及科学研究等各个领域，其极强的分析功能覆盖了几乎所有的工程问题。
作为世界最具权威的有限元产品和工业化分析标准，目前几乎所有的CAD/CAE/CAM软件都竞相开发了与ANSYS的专用接口，实现数据的共享和交换，如Pro/Engineer、NASTRAN、Alogor、I-DEAS及AutoCAD等。
ANSYS软件在Linux 和Windows下均有版本，并同时有32位和64位版本，目前最新的版本为12.0。
本书以ANSYS 12.0版本为依据，以Windows NT为操作平台，将结构有限元分析的基本理论与ANSYS实践操作紧密结合，通过大量精心筛选的具有实际工程应用背景的原创性分析实例，以图形用户界面和命令流两种方式向读者全面介绍了ANSYS结构有限元分析方法。
1.问题阐述=3kN·m列出剪力外伸梁上均布载荷的集中度为q=3kN/m，集中力偶矩Me方程和弯矩方程，并绘制剪力图。
长度 l=8m；宽度 b= 2m；厚度 h=0.5m 弹性模量=2.06e11 材料力学Ι（刘鸿文第四版） P121用材料力学计算所得剪力和弯矩图如下：图2-1 剪力图图2-2 弯矩图2.有限元分析2.1.梁的参数设定长度 l=8m；宽度 b= 2m；厚度 h=0.5m2.2.材料参数材料特性应理想条件，即：满足完全弹性假定，连续性假定，均匀性假定，各向同性假定的理想弹性体。
所以，选择弹性模量为2.06e11泊松比选择 u=0.22.3.单元选择由于梁只受均布载荷和弯矩，所以我们择2维的单元。
BEAM3单元，运用于 2维问题，具有拉，压，弯特性，在每个节点上有3个自由度X,Y方向位移以及绕z轴的旋转。
选择BEAM单元家族中的2D elastic3类型。
即为二维梁单元。
根据梁的几何参数，所以参数定义为：AREA=1，IZZ=0.020833,HEIGHT=0.5。
2.4.梁的边界条件在节点A处梁受X,Y两个方向的约束；节点B受只受Y方向的约束。
2.5.梁所受的载荷CD之间作用着均布载荷q=3kN/m，在节点D处作用着集中力偶Me=3kN·m，方向为顺时针方向，所以为负值。
2.6.ANSYS软件应用说明由以上分析可知，在X＝2ｍ处，有一个X和Y方向的约束，在0到6ｍ的梁上作用着大小为3KN/m均布载荷，而x=6m处还作用着一个力偶Me=3kN·m. X=8m处有一个固定端，只限制Y方向上位移。
集中力载荷的作用点一般分布在载荷强度的突变点，分布载荷与自由边界的分界点，支承点等都应该取为节点。
所以将X=0,X=2,X=6,X=8设置为节点，节点均布，将梁划分为16个单元，17个节点。
3.交互式的求解过程3.1创建梁的各个节点1．给梁的各参数赋值: Utility Menu：Parameters→Scalar Parameters界面，在Selection下输入梁高H=0.5按下Accept；输入梁宽B=2→Accept；梁长L=8→Accept；计算梁的横截面积AREA=B*H→Accept；计算梁的截面惯性矩IZZ=B*H*H*H/12→Accept；然后定义载荷：弯矩M=-3000→Accept；均布载荷Q=3000→Accept；→Close.2. Main Menu：Preprocessor→Modeling →Create→Node→In Active CS。
3. 在创建节点窗口内，在NODE后的编辑框内输入节点号1，并在X，Y，Z后的编辑框内输入0，0，0作为节点1的坐标值。
4. 按下该窗口内的Apply按钮。
5. 输入节点号17，并在X，Y，Z后的编辑框内输入L，0，0作为节点17的坐值。
6. 按下OK按钮。
7. Main Menu：Preprocessor→-Modeling-Create→Node→Fill between Nds。
8. 在图形窗口内，用鼠标选择节点1和17。
9. 按下Fill between Nds窗口内的Apply按钮。
10. 按下OK按钮，完成在节点1到节点17之间节点的填充。
2. 显示各个节点1．Utility Menu：Plotctrls→Numberings2．将Node numbers项设置为On。
3．Utility Menu：Plot→Nodes4．Utility Menu：List→Nodes5．对出现的窗口不做任何操作，按下OK按钮。
6．浏览节点信息后，关闭该信息窗口。
3.2定义单元类型、材料特性和梁的横截面几何参数1. 定义单元类型1．Main Menu：Preprocessor→ElementType→Add/Edit/Delete2．按下Element Type窗口内的Add按钮。
3．在单元类型库中，选择左侧列表中的BEAM单元家族，及右侧列表中2D elastic3类型。
4．按下OK按钮完成选择。
5．按下Close按钮关闭Element Type窗口。
2. 定义材料特性1．Main Menu：Preprocessor→MaterialProps→Material Models。
2．在材料定义窗口内选择：Structural→Linear→Elastic→Isotropic。
3．在EX后的文本框内输入数值2.06e11作为弹性模量。
4．按下OK按钮完成定义。
3. 定义梁的横截面几何参数1．Main Menu：Preprocessor→RealConstants→Add/Edit/Delete。
2．按下Real Constants窗口内的Add按钮。
3．按下Real Constants for ElementType窗口内的OK按钮。
4．依次输入1,AREA,IZZ,H。
5．按下OK按钮完成定义。
6．按下Real Constants窗口内的Close按钮。
3.3创建单元1. 创建单元1．Main Menu：Preprocessor→Create→Elements→Auto-Numbered→ThruNodes。
2．在图形窗口内，用鼠标点选节点1和2。
3．按下按下OK按钮完成单元1的定义。
4．Main Menu：Preprocessor→Modeling→Copy→Elements→Auto-Numbered。
用光标选择单元1，然后点Apply。
5．在ITIME后的编辑框内输入16（包括被复制的单元1）作为要复制的单元总数。
6．按下OK按钮完成单元2到单元16的定义。
2. 显示单元信息1. Utility Menu：PlotCtrls→Numberings2. 在第一个下拉列表中，选择Elementsnumbers选项。
3. Utility Menu：Plot→Elements4. Utility Menu：List→Elements→Nodes+Attributes5. 浏览单元信息后，关闭该窗口。
4.施加约束和载荷4.1节点自由度约束1．Main Menu：Solution→Define Loads→Apply→Structural→Displacement→ On nodes。
2．用鼠标在图形窗口内选择节点5。
3．按下选择窗口内的Apply按钮。
4．选择自由度UX和UY，并在VALUE后为其输入数值0。
5．按下Apply按钮。
6．用鼠标在图形窗口内选择节点17。
7．按下选择窗口内的Apply按钮。
8．选择自由度UY，并在VALUE后为其输入数值0。
9．按下OK按钮。
4.2 施加节点13处的弯矩m。
1．Main Menu：Solution→Define Loads→ Apply→Structural→Force/Moment→ On nodes。
2．用鼠标在图形窗口内选择节点13。
3．按下选择窗口内的Apply按钮。
4．在第一个下拉列表中选择MZ，并在下面的文本框内输入其值M（逆时针为正方向）。
5．按下OK按钮。
4.3 施加单元1到单元12上的的分布载荷q。
1．Main Menu：Solution→Define Loads→Apply→Structural→Pressure →On Beams。
2．用鼠标在图形窗口内选择单元1到单元12。
3．按下选择窗口内的Apply按钮。
4．在LKEY后的文本框内输入数值1。
5．在VALI和VALJ后的编辑框内分别输入Q，6．按下OK按钮。
5.求解5.1定义分析类型1．Main Menu：Solution→AnslysisType→ New Analysis。