ansys有限元总流程介绍

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1、第十二章弯曲的几个补充问题材料力学有限元法的形成可以回顾到二十世纪50年代，来源于固体力学中矩阵结构法的发展和工程师对结构相似性的直觉判断。从固体力学的角度来看，桁架结构等标准离散系统与人为地分割成有限个分区后的连续系统在结构上存在相似性。1956年M.J.Turner,R.W.Clough,H.C.Martin,L.J.Topp在纽约举行的航空学会年会上介绍了一种新的计算方法，将矩阵位移法推广到求解平面应力问题。他们把结构划分成一个个三角形和矩形的“单元”，利用单元中近似位移函数，求得单元节点力与节点位移关系的单元刚度矩阵。1954-1955年，J.H.Argyris在航空工程杂志上发表了

2、一组能量原理和结构分析论文。1960年，Clough在他的名为“Thefiniteelementinplanestressanalysis”的论文中首次提出了有限元（finiteelement）这一术语。一、有限元概述从二十世纪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：软件名称简介MSC/Nastran著名结构分析程序，最初由NASA研制MSC/Dytran动力学分析程序MSC/Marc非

3、线性分析软件ANSYS通用结构分析软件ADINA非线性分析软件ABAQUS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。二、算法与有限元软件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）三、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。螺旋齿轮成形过程的分析三通内圆柱面受均

4、布载荷应力分析建模。模型的导入，通过PROE和ANSYS的接口，直接将PROE中的三维模型导入ANSYS模型入下图：划分网格，单元选用solid45，自由网格划分，生成网格如下图：施加自由度约束和载荷。在前端面和左、右端面分别限制X、Y、Z三个方向的自由度，在管内侧圆柱面施加均布载荷50MPa。并进行分析计算。如下图：结果显示如下图：变形图：应力云图：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淬火3.06min时的马氏体分布淬火3.06min时的温度分布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

5、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（GeometricModeling，自下而上，或基本单元组合）有限单元划分（Meshing）与网格控制四、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；最大最小值分析；特殊部位分析。建立有限元模型离散化：几何、载荷有限元模型分布载荷等效节点载荷注意：在有

6、限元模型中，单元与单元、单元与支座只在节点相连，载荷作用在节点上。切割：二维——线（直线折线曲线）三维——面（平面折面曲面）由边界和切割线（面）形成有限元网格,使得连续域成为离散域每一小块：单元（element）结点：场变量在该点的值为未知量。结点位移：位移元的基本未知量。五、连续介质离散化有限元法的基础是用有限个单元体的集合来代替原有的连续体。因此首先要对弹性体进行必要的简化，再将弹性体划分为有限个单元组成的离散体。单元之间通过单元节点相连接。由单元、结点、结点连线构成的集合称为网格。一般来说，商业软件提供一系列有限单元模型，如：一维二维三维以及，一系列结构单元模型，如：杆单元梁单元管单元

7、膜单元平面单元应当注意实际物体与离散后的单元模型的联系与差异，如：以及，一系列特殊单元模型，如：裂纹单元无界单元波纹板单元通常把三维实体划分成4面体或6面体单元的网格，平面问题划分成三角形或四边形单元的网格。空间问题的四面体形单元划分空间问题的六面体形单元划分平面问题的四边形单元和三角形单元划分选择后，按照单元类型划分实际物体例如，对一个实际物体按照3维问题进行离散处理当实际物体太大，可以考虑先离散成子结构(