一种平板静力结构的有限元分析

一、背景与意义结构静力有限元模型修正研究与应用是现代工程领域中的一个重要课题，其研究目的在于提高结构静力有限元模型的精度和可靠性，从而使得有限元分析在工程实践中具有更高的准确性和实用性。

传统的结构静力有限元模型在分析复杂结构时常常存在着精度不足的问题，尤其是在考虑非线性和非均匀性时更为突出。

进行结构静力有限元模型的修正研究与应用是非常必要的。

修正后的有限元模型不仅能够更准确地反映结构的受力行为，还能够提高模型的收敛性和计算效率。

二、关键技术与方法1. 结构静力有限元模型修正的基本原理结构静力有限元模型修正的基本原理是通过对原有的有限元模型进行修正和改进，以提高其精度和准确性。

修正的方法包括改进刚度矩阵、修正材料模型、考虑非线性和非均匀性效应等。

2. 结构静力有限元模型修正的关键技术和方法结构静力有限元模型修正涉及到多个关键技术和方法，包括但不限于参数修正法、模态超级位置法、附加刚度法、几何非线性效应考虑和材料非均匀性等。

这些方法通过对原有的有限元模型进行改进和修正，以提高其精度和可靠性。

三、研究现状与发展趋势目前，结构静力有限元模型修正的研究已经取得了一定的成果，但在应用中还存在一定的局限性。

目前结构静力有限元模型的修正方法大多是针对特定问题或特定结构的，通用性较差；另由于结构静力有限元模型修正涉及到多个方面，现有的研究还存在不足之处，有待进一步完善。

未来，结构静力有限元模型修正的研究将会朝着以下方向发展：一是针对不同结构和不同问题，提出更加通用和普适的修正方法；二是加强对结构非线性和非均匀性效应的研究，提高有限元模型的适用范围和精度；三是结合人工智能等新技术，加快有限元模型修正的速度和效率。

四、典型案例分析1. 桥梁结构的有限元模型修正以桥梁结构为研究对象，通过对桥梁结构的有限元模型进行改进和修正，提高了模型的精度和可靠性。

修正后的有限元模型能够更准确地反映桥梁结构的受力情况，为工程实践提供了可靠的分析依据。

建筑结构设计中的有限元分析方法及优化策略研究在建筑结构设计中，有限元分析方法是一种重要的数值模拟技术，被广泛应用于结构力学领域。

通过将结构划分为有限数量的单元，利用有限元理论和方法，可以准确地计算和分析结构的变形和应力分布情况。

本文将探讨建筑结构设计中的有限元分析方法及其优化策略。

有限元分析方法是一种基于数值计算的结构分析方法，它是通过建立结构模型，将结构划分为有限数量的离散单元，然后利用力学原理和有限元理论来求解结构的变形和应力分布。

有限元分析方法能够模拟结构的复杂力学行为，预测结构在外力作用下的变形和应力分布情况，对于建筑结构的设计、改进和优化具有重要的意义。

在建筑结构设计中，有限元分析方法有很多应用，如静力分析、动力分析、热力分析等。

其中最基本的静力分析是基于结构受到平衡条件的假设，求解结构的变形和应力分布。

动力分析则是考虑结构受到地震、风荷载等动力荷载作用下的响应情况，用于评估结构的抗震性能。

热力分析可以计算结构在高温条件下的变形和应力分布，用于评估结构的耐火性能。

有限元分析方法的优化策略非常重要，可以通过优化策略改善结构的设计和性能。

在建筑结构设计中，优化策略通常包括两个方面：结构拓扑优化和参数优化。

结构拓扑优化是指通过改变结构的形状和拓扑结构来优化结构的力学性能。

其目标是在满足一定的约束条件下，使结构具有最优的刚度、强度和稳定性等性能。

结构拓扑优化可以通过改变结构的单元连接方式、单元的布设位置和单元的尺寸等来实现。

现代的结构拓扑优化方法常常采用启发式算法或优化算法，如遗传算法、粒子群算法等，来搜索最优结构。

参数优化是指通过调整结构的设计参数，使结构的力学性能达到最优。

参数优化通常包括材料的选择、截面形状的确定、支座位置的确定等。

参数优化的目标是在满足一定的约束条件下，使结构的成本最低或者性能最佳。

参数优化可以通过灵敏度分析、遗传算法、优化算法等方法来实现。

在建筑结构设计中，有限元分析方法的应用和优化策略的研究始终是一个热点领域。

带孔平板模型分析一、问题重述如图所示，使用ANSYS分析平面带孔平板，分析在均布载荷作用下板内的应力分布。

已知条件：F = 20N/mm, L = 200mm, b= 100mm,圆孔半径r= 20,圆心坐标为(100,50), E = 200Gpa。

板的左端固定。

二、问题分析：从题目中可知这是一个有限元结构分析中的线性静力分析问题，由于只承受薄板长度和宽度方向所构成的平面上的载荷时，厚度方向没有载荷，一般沿厚度方向应力变化可不予考虑，即该问题可转化为平面应力问题。

虽然结构是对称的，但所加载荷不对称，所以不能使用对称模型。

三、问题求解：有限元问题求解一般分为三大步骤：1、建立有限元模型①建立或导入几何模型：结构比较简单，直接在an sys中建模既可。

先建一个长方形然后再中间画一个圆，两者相减即可。

②定义材料属性：主要设置材料的弹性模量以及泊松比：EX=200000 PRXY=0.3③划分网格建立有限元模型：网格的划分对结果的影响很大。

在此进行了多种不同方式的网格划分，以便对结果更好的进行分析比较。

单元类型均为PLANE82。

A 采用用户自定义网格尺寸参数，将长方形四条边网格长度都设置为20mm再进行自由分网。

得到的网格如下图所示。

可以看出这样的网格很不规整，有大有小，有规则的有不规则的。

B对前一种网格进行了改进，使用映射分网，但由于整个图形不能进行映射分网，所以在建模时将由四个小长方形组成一个大的长方形，中间再减去一个圆。

然后再将这四块用glue命令粘起来。

分网时将四块单独分网，这样就可以使用映射分网。

如下图所示。

可以看出，这样分出来的网格很漂亮，网格大小比较一致，这样求出来的结果更加有信服力。

B 映射划分网格2、 施加载荷并求解① 定义约束：将带孔平板的左侧边线固定，约束线上节点所有自由度 ② 施加载荷：在平板右侧施加均匀载荷，1Mpa 的拉力。

③ 设置分析选项并求解：主要求解变形量，应力，以及应变等信息。

有限元静力分析范文有限元静力分析（finite element static analysis）是一种广泛应用于工程领域的数值分析方法，用于计算和预测结构的受力情况和变形，并支持优化设计和工程决策。

通过将结构分割成离散的小元素，在每个小元素上建立数学模型和方程，可以近似地描述结构的力学行为。

本文将介绍有限元静力分析的基本原理、步骤，以及其在工程中的应用和局限性。

有限元静力分析的基本原理是将结构离散化为有限个小元素，并在每个小元素上建立力学模型。

这些小元素通常是简单形状，如点、线、面或体。

然后，通过基于物理原理和数学模型推导出的方程组来求解各个小元素的受力和变形情况。

最终，通过组合求解得到整个结构的受力和变形情况。

有限元静力分析的步骤包括：几何建模、网格划分、边界条件的施加、材料特性的定义、力学模型的建立、方程的推导和求解等。

首先，需要根据实际情况进行结构的几何建模，即将结构转化为几何模型。

然后，将几何模型划分为离散的小元素，形成有限元网格。

接下来，需要根据受力情况和边界条件来为结构定义边界条件。

同时，还需要给材料赋予相应的物理特性，如弹性模量、密度等。

然后，在每个小元素上建立合适的数学模型，如杆元、壳元、体元等。

根据弹性力学原理和平衡方程，可以推导出每个小元素的力学方程。

最后，通过求解这些方程，可以获得整个结构的受力和变形情况。

有限元静力分析在工程中有广泛的应用。

首先，它可以用于评估结构的受力性能和安全性。

通过分析结构在不同载荷下的受力情况，可以了解结构的承载能力和强度。

其次，有限元静力分析还可以用于优化设计。

通过改变结构的几何形状、材料选择或边界条件，可以比较不同设计方案的效果，找到最优设计方案。

此外，有限元静力分析还可以用于模拟结构在不同工况下的受力和变形情况，为工程决策提供依据。

然而，有限元静力分析也有一些局限性。

首先，它是基于一些假设和简化条件的数值方法，其结果可能不完全准确。

其次，有限元静力分析是一个计算密集型的过程，需要较强的计算能力和资源支持。

有限元法在工程领域的发展现状和应用有限元法(Finite Element Method,FEM),是计算力学中的一种重要的方法,它是20世纪50年代末60年代初兴起的应用数学、现代力学及计算机科学相互渗透、综合利用的边缘科学。

有限元法最初应用在工程科学技术中,用于模拟并且解决工程力学、热学、电磁学等物理问题。

对于过去用解析方法无法求解的问题和边界条件及结构形状都不规则的复杂问题,有限元法则是一种有效的分析方法。

近年来随着计算机技术的普及和计算速度的不断提高，有限元分析在工程设计和分析中得到了越来越广泛的重视，已经成为解决复杂的工程分析计算问题的有效途径，现在从汽车到航天飞机几乎所有的设计制造都已离不开有限元分析计算，其在机械制造、材料加工、航空航天、汽车、土木建筑、电子电器，国防军工，船舶，铁道，石化，能源，科学研究等各个领域的广泛使用已使设计水平发生了质的飞跃，主要表现在以下几个方面：（1）增加产品和工程的可靠性（2）在产品的设计阶段发现潜在的问题（3）经过分析计算，采用优化设计方案，降低原材料成本（4）模拟试验方案，减少试验次数，从而减少试验经费一、有限元法的基本思想有限元法的基本思想是先将研究对象的连续求解区域离散为一组有限个且按一定方式相互联结在一起的单元组合体。

由于单元能按不同的联结方式进行组合,且单元本身又可以有不同形状,因此可以模拟成不同几何形状的求解小区域;然后对单元(小区域)进行力学分析,最后再整体分析。

这种化整为零,集零为整的方法就是有限元的基本思路。

有限元法分析计算的思路和做法可归纳如下：1物体离散化将某个工程结构离散为由各种单元组成的计算模型，这一步称作单元剖分。

离散后单元与单元之间利用单元的节点相互连接起来；单元节点的设置、性质、数目等应视问题的性质，描述变形形态的需要和计算进度而定（一般情况单元划分越细则描述变形情况越精确，即越接近实际变形，但计算量越大）。

所以有限元中分析的结构已不是原有的物体或结构物，而是同新材料的由众多单元以一定方式连接成的离散物体。

结构有限元分析步骤流程图下载温馨提示：该文档是我店铺精心编制而成，希望大家下载以后，能够帮助大家解决实际的问题。

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有限元分析课程论文题目平面结构静力有限元分析姓名李涵学号1403180608学院机电工程学院班级________ 过控05班2016年12月20日摘要：本文比较典型地介绍了如何用有限元分析工具分析平面带孔平板收到平面静力时的应力分布状态我们遵循对平板结构进行有限元分析的方法，建立了一个完整的有限元分析过程。

首先是建立结构模型，然后进行网格划分，接着进行约束和加载，最后计算得出结论。

输出各种图形供参考。

通过本文，我们对有限元法在现代工程结构设计中的作用，使用方法有个初步的认识。

关键字：Ansys 静力分析有限元目录一、引言,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,, 4' 」I I—I 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 ~二、前处理,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,, 5- *■、口J ，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，三、计算,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,, 9- 、卜I '丿［'------ 555555555555555555555555 7四、后处理,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,, 11I 1 / I—I ———L-^ ，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，， 1 1五、命令流,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,, 13六、总结,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,, 14 /、、）匕八口，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，I一、引言有限元方法发展到今天。

已经成为一门相当复杂的实用工程技术。

有限元分析的最终目的是还原一个实际工程系统的数学行为特征。

即分析必须针对一个物理原型准确的数学模型。

模型包括所有节点、单元、材料属性、实常数、边界条件以及其他用来表现这个物理系统的特征。

ANSYS(analysis system)是一种融结构、热、流体、电磁和声学于一体的大型CANE通用有限元分析软件，可广泛应用于航空航天、机械、汽车交通、电子等一般工业及科学研究领域。

建筑结构有限元分析及优化研究建筑结构是一个非常复杂的领域，有时需要借助计算机模拟来分析和优化建筑结构。

在这篇文章中，我们将重点讨论建筑结构的有限元分析及优化研究。

1. 有限元分析的概念和应用有限元分析是一种数值分析方法，用于求解不同工程、物理、力学和其他科学领域中的复杂问题。

它是解决数值模拟问题的重要工具之一，特别适用于三维结构建模和复杂非线性问题的数值模拟。

其原理基于将研究领域分割成许多有限的小部分，称为有限元，进行计算和分析。

在建筑学中，有限元分析广泛应用于研究建筑结构的受力、变形、安全性、稳定性和性能等问题。

有限元分析可以模拟不同载荷下结构的行为，预测结构的性能，指导设计人员进行优化设计和改进。

2. 有限元分析的步骤和技术细节有限元分析的流程包括建立有限元模型、运用力学原理建立方程、求解方程、评估结果以及优化设计等步骤。

在这个过程中，需要考虑的因素包括载荷、边界条件、约束、材料特性、算法、求解器和计算资源等。

建立正确的模型是有限元分析的关键。

通常模型从建筑的几何形态开始，使用一种建模软件将其转化为有限元模型，以及添加设备、支撑柱和其他材料。

与模拟不同的一点是，模型中的每个部分都必须转化为一组有限元，以便进行分析计算。

因此，在模型设计时，必须将建筑结构的复杂性因素考虑在内，以确保最终的结果准确和可靠。

另一个重要的步骤是确定所有的输入条件，如载荷，边界约束，材料特性等。

这些条件必须与实际情况相符，并添加到模型中以确保计算结果的准确性。

针对特定的问题类型和求解需求，可以选择不同的有限元技术，如静力、动力、线性、非线性等方法。

3. 有限元分析的实例和应用有限元分析在建筑工程中的应用非常广泛，涵盖了各种类型的建筑和结构问题。

下面列举几个模型分析的实例。

在土木工程中，有限元分析被广泛用于计算和评估不同载荷类型下的混凝土结构，如桥梁、建筑、地下隧道等。

该技术可以帮助确定不同负荷情况下结构的稳定性和承重能力。

有限元分析在结构力学中的应用结构力学是研究各种结构在外力作用下的力学性能和变形规律的学科。

在工程设计和实际应用中，为了确保结构的安全性和稳定性，需要对结构进行力学分析。

而有限元分析作为一种重要的数值分析方法，被广泛应用于结构力学领域。

有限元分析是一种将连续体分割成有限数量的单元，通过建立数学模型来近似描述结构的变形和应力分布的方法。

在有限元分析中，结构被离散为有限数量的节点和单元，每个单元在节点上具有一定的自由度。

通过求解节点和单元之间的力平衡方程，可以得到结构的应力和变形情况。

有限元分析的首要任务是建立数学模型。

在结构力学中，常用的数学模型有线弹性模型、非线性模型和动力模型等。

线弹性模型适用于结构受小幅变形和小载荷作用的情况，而非线性模型适用于结构受大变形和大载荷作用的情况。

动力模型则用于分析结构在动力载荷下的响应。

建立数学模型后，需要对结构进行离散化处理。

离散化是将结构划分为有限数量的单元，并在节点上确定自由度。

常见的单元有三角形单元、四边形单元和六面体单元等。

在离散化过程中，需要根据结构的几何形状和材料特性选择合适的单元类型和单元尺寸。

离散化完成后，可以通过求解节点和单元之间的力平衡方程来得到结构的应力和变形情况。

求解过程中，需要建立刚度矩阵和载荷向量，并应用适当的边界条件。

刚度矩阵描述了结构的刚度特性，载荷向量描述了结构受力情况。

通过求解线性方程组，可以得到结构的节点位移和应力分布。

有限元分析在结构力学中的应用非常广泛。

首先，它可以用于分析结构的静力响应。

通过有限元分析，可以得到结构在静力载荷下的应力和变形情况，进而判断结构的安全性和稳定性。

其次，有限元分析还可以用于分析结构的动力响应。

通过建立动力模型，可以预测结构在动力载荷下的振动特性和响应。

此外，有限元分析还可以用于优化设计。

通过改变结构的几何形状和材料特性，可以得到满足特定要求的结构设计方案。

然而，有限元分析也存在一些局限性。

首先，有限元分析是基于一定的假设和近似，其结果受到模型的精度和准确性的影响。

有限元分析及应用的内容有限元分析（Finite Element Analysis，简称FEA）是一种工程分析方法，通过将实际工程问题建模成有限元模型，采用数值计算方法对其进行求解，从而得到结构的应力、变形、热传导等结果。

其广泛应用于机械、航空航天、土木工程、电子等多个领域。

有限元分析的基本思想是将连续问题离散化成有限个简单的单元，再通过有限元法求得每个单元的解，最终拼接求出整个问题的解。

其核心步骤包括几何建模、单元划分、边界条件设置和求解等。

有限元分析的内容主要涉及以下几个方面：1. 结构力学分析：有限元分析广泛应用于结构力学分析中，可以进行静力、动力、热力、疲劳等各种类型的分析。

通过有限元法可以获得结构的应力、变形、位移、刚度和模态等信息，从而评估结构的安全性和性能。

2. 流体力学分析：有限元分析也可以用于流体力学分析中，如流体的流动、热传导等问题。

通过建立数值模型和使用适当的流体力学方程，结合有限元法可求解复杂的流体流动问题，如气体流动、液体冲击等。

3. 热传导分析：有限元分析可用于热传导问题的求解，如热传导、热辐射、热对流等。

通过建立热传导的数值模型、设置热边界条件和内部热源等，结合有限元法求解热传导问题，获得温度场和热通量等信息。

4. 模态分析：有限元分析可以进行模态分析，得到结构的固有频率、振型和振幅等信息。

模态分析在结构设计中起到重要的作用，可用于评估结构的稳定性、避免共振等问题。

5. 优化设计：有限元分析可结合优化算法进行结构的优化设计。

通过对结构的形状、材料、尺寸等参数进行改变，并以某种性能指标（如结构的最小重量、最大刚度等）作为目标函数，运用有限元分析求解器进行求解，最终得到最优的设计方案。

6. 疲劳分析：有限元分析可用于疲劳分析，通过数值模拟和加载历史条件等，得到结构在循环或随机载荷下的寿命预测。

疲劳分析对于评估结构在实际工况下的安全性和可靠性具有重要意义。

7. 耦合分析：有限元分析还可以进行结构与流体、热传导、电磁场等耦合分析。