有限元基础与ansys软件(第1章 绪论)

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1、有限元基础及ANSYS软件——郭世伟第一章有限元法基础课程说明：该课程的主要内容该课程的意义、性质、特点学时分配考核方式教材及参考资料：教材：《ANSYS10.0有限元分析自学手册》邓凡平，人民邮电出版社基础理论与软件操作兼顾，涉及各类问题。内容包括ANSYS有限元分析基本流程、实体建模、划分网格、加载与求解、通用后处理、时间历程后处理以及ANSYS高级操作等内容。每一章详细讲解ANSYS软件使用的有关知识，而且还针对重点内容列举了一些实例。每章的“综合实例”部分还有一些针对工程问题的应用实例，这些应用实例涉及到结构、热、电场、磁场等

2、好几个方面。附2张光盘，便于自学参考资料有很多，列举部分：《有限元基础理论与ANSYS11.0应用》张洪信《有限元分析—ANSYS理论分析语应用》SaeedMoavenl，电子工业出版社《ANSYS11.0有限元分析入门与提高》胡国良等，国防工业出版社《ANSYS工程分析实例教程》陈精一，中国铁道出版社《ANSYS11.0基础与典型范例》周长城等，电子工业出版社一、有限元方法与ANSYS概述1、有限元方法有限元方法（FiniteElementMethod,FEM）是当前工程技术领域最常用、最有效的数值计算方法，已成为现代工程技术不可缺

3、少的重要组成部分。有限元法应用范围：各学科领域，有固体力学，流体力学，声场问题，电磁场问题，热传导等问题的分析、设计。可处理静态问题、动力学问题、波动问题，线性、非线性，复合材料问题，结构分析、仿真、优化设计等。有限元法的发展过程：结构力学杆件结构——连续弹性体——流体问题、热学问题、电磁场等领域。有限元方法的基本思想：源于结构的矩阵分析法离散化（单元）——单元分析——组零为整——整体分析。结构有限元分析方法涉及知识：材料力学、结构力学、弹性力学等力学基础；结构能量原理，变分原理，加权残量法等；矩阵分析，数值计算方法；计算机基础，程序

4、设计、算法语言、软件等。有限元方法的特点：应用领域广泛，适应性强；对有限元方法可在不同层次上理解和应用，概念浅显，易于学习掌握；采用矩阵形式表达，利于计算机运算，便于程序设计，有多种有限元分析软件；精度高，速度快。数值计算方法：偏微分方程组的边值问题求解，边界形状复杂，边界条件复杂。解析解与数值解2、ANSYS介绍ANSYS软件属于通用的CAE软件，是一个大型通用的有限元分析软件，该软件融结构、流体、电磁场、声场、传热等领域的静态问题、动力学问题和边界耦合问题分析于一体，功能强大，通用性好，有强大的稳健性和高度的精确性。并能与多种CA

5、D软件和机械仿真软件接口，实现数据的交换和共享。还涉及有：网络划分、高级分析、优化、多物理场和多体动力学等。前处理，后处理大型通用的有限元分析软件不断吸取计算机技术和计算方法的最新进展，有限元分析与计算机图形学和优化技术相结合，已成为解决现代工程学问题必不可少的有力工具。二、结构力学基本概念的介绍材料性质的简化：一般均假设为连续、均匀、各向同性、完全弹性或弹塑性。结构：有杆、梁结构，（平面、空间）桁架，（平面、空间）刚架，弹性平面结构，板壳结构，实体结构等。（一）结构的简化1、支座的简化(1)活动铰支座（滚轴支座、辊轴支座）FAAAA

6、FAy结构的约束，自由度(2)固定铰支座（不动铰支座）FAFAyFAxAAAAFAyFAx(3)固定支座(4)定向支座（滑动支座，双链杆支座）AAAMAFAxFAyFAyMAMA2、结点的简化(1)刚结点：其变形特征和受力特点是，汇交于结点的各杆端之间不能发生相对转动；刚结点处不但能承受和传递力，而且能承受和传递力偶。A角度不变FAyFAyFAxFAxMAMA(2)铰结点：其变形特征和受力特点是，汇交于结点的各杆端可以绕结点自由转动；在铰结点处，只能承受和传递力，而不能传递力偶。FAyAFAyFAxFAxA角度可变(3)组合结点（又称

7、不完全铰结点或半铰结点）：在同一结点上，部分刚结，部分铰结。组合结点A3、荷载与变形：静力载荷、动力载荷，表面载荷、内载荷，分布载荷、集中载荷，内力、位移，应力、应变等。1.静力荷载：其大小、方向和位置不随时间变化或变化极为缓慢，不会使结构产生显著的振动，因而可略去惯性力的影响。恒载以及只考虑位置改变而不考虑动力效应的移动荷载都是静力荷载。2.动力荷载：随时间迅速变化的荷载，使结构产生显著的振动，因而惯性力的影响不能忽略，如往复周期荷载（机械运转时产生的荷载）、冲击荷载（爆炸冲击波）和瞬时荷载（地震、风振）等。离散结构力学、连续介质力

8、学桁架：桁架由直杆组成，所有结点都为理想铰结点。当仅受结点集中荷载作用时，其内力只有轴力（拉力和压力）。（二）基本结构单元1、杆单元二力杆单元位移、力，自由度2、梁单元位移、力（力矩）自由度梁：梁是一种受弯构件，其轴线通