有限元方法与ANSYS应用

学会使用AnsysWorkbench进行有限元分析和结构优化Chapter 1: Introduction to Ansys WorkbenchAnsys Workbench是一款广泛应用于工程领域的有限元分析和结构优化软件。

它的功能强大，能够帮助工程师在设计过程中进行力学性能预测、应力分析以及结构优化等工作。

本章节将介绍Ansys Workbench的基本概念和工作流程。

1.1 Ansys Workbench的概述Ansys Workbench是由Ansys公司开发的一套工程分析软件，主要用于有限元分析和结构优化。

它集成了各种各样的工具和模块，使得用户可以在一个平台上进行多种分析任务，如结构分析、热分析、电磁分析等。

1.2 Ansys Workbench的工作流程Ansys Workbench的工作流程通常包括几个基本步骤：（1）几何建模：通过Ansys的几何建模功能，用户可以创建出需要分析的结构的几何模型。

（2）加载和边界条件：在这一步骤中，用户需要为结构定义外部加载和边界条件，如施加的力、约束和材料特性等。

（3）网格生成：网格生成是有限元分析的一个关键步骤。

在这一步骤中，Ansys Workbench会将几何模型离散化为有限元网格，以便进行分析计算。

（4）材料属性和模型：用户需要为分析定义合适的材料属性，如弹性模量、泊松比等。

此外，用户还可以选择适合的分析模型，如静力学、动力学等。

（5）求解器设置：在这一步骤中，用户需要选择适当的求解器和设置求解参数，以便进行分析计算。

（6）结果后处理：在完成分析计算后，用户可以对计算结果进行后处理，如产生应力、位移和变形等结果图表。

Chapter 2: Finite Element Analysis with Ansys Workbench本章将介绍如何使用Ansys Workbench进行有限元分析。

我们将通过一个简单的示例，演示有限元分析的基本步骤和方法。

有限元分析ANSYS简单入门教程有限元分析（finite element analysis，简称FEA）是一种数值分析方法，广泛应用于工程设计、材料科学、地质工程、生物医学等领域。

ANSYS是一款领先的有限元分析软件，可以模拟各种复杂的结构和现象。

本文将介绍ANSYS的简单入门教程。

1.安装和启动ANSYS2. 创建新项目(Project)点击“New Project”，然后输入项目名称，选择目录和工作空间，并点击“OK”。

这样就创建了一个新的项目。

3. 建立几何模型（Geometry）在工作空间内，点击左上方的“Geometry”图标，然后选择“3D”或者“2D”，根据你的需要。

在几何模型界面中，可以使用不同的工具进行绘图，如“Line”、“Rectangle”等。

4. 定义材料（Material）在几何模型界面中，点击左下方的“Engineering Data”图标，然后选择“Add Material”。

在材料库中选择合适的材料，并输入必要的参数，如弹性模量、泊松比等。

5. 设置边界条件（Boundary Conditions）在几何模型界面中，点击左上方的“Analysis”图标，然后选择“New Analysis”并选择适合的类型。

然后，在右侧的“Boundary Conditions”面板中，设置边界条件，如约束和加载。

6. 网格划分（Meshing）在几何模型界面中，点击左上方的“Mesh”图标，然后选择“Add Mesh”来进行网格划分。

可以选择不同的网格类型和规模，并进行调整和优化。

7. 定义求解器（Solver）在工作空间内，点击左下方的“Physics”图标，然后选择“Add Physics”。

选择适合的求解器类型，并输入必要的参数。

8. 运行求解器（Run Solver）在工作空间内，点击左侧的“Solve”图标。

ANSYS会对模型进行求解，并会在界面上显示计算过程和结果。

ansys有限元分析实用教程2篇第一篇：ansys有限元分析实用教程（上）有限元分析是一种广泛应用的数值分析方法，可用于模拟和分析各种结构和系统的受力、变形及其他物理行为。

在ansys软件平台下，有限元分析功能十分强大，能够对各种工程问题进行有效的分析和解决。

本文将介绍ansys有限元分析的基础操作和实用技巧。

一、建立模型在进行有限元分析前，首先需要建立准确的模型。

在ansys中，可以通过多种方式进行几何建模，包括手工绘制、导入CAD文件、复制现有模型等。

为了确保模型的准确性，需要注意以下几个方面：1.确定模型的几何形状，包括尺寸、几何特征等。

2.选择适当的单元类型，不同形状的单元适用于不同的工程问题。

3.注意建模过程中的单位一致性，确保模型的尺寸和材料参数等单位一致。

4.检查模型建立后的性质，包括质量、连接性和几何适应性等。

二、设置材料参数和加载条件建立模型后，需要设置材料的弹性参数和加载条件。

在ansys中，可以设置各种材料属性，包括弹性模量、泊松比、密度等。

此外，还需要设置加载条件，包括加速度、力、位移等。

在设置过程中，需要注意以下几个方面：1.根据实际情况选择材料参数和加载条件。

2.确保材料参数和加载条件设置正确。

3.考虑到不同工况下的加载条件，进行多组加载条件的设置。

三、网格划分网格划分是有限元分析中的关键步骤，它将模型分割成许多小单元进行计算。

在ansys中，可以通过手动划分、自动划分或导入外部网格等方式进行网格划分。

在进行网格划分时，需要注意以下几个方面：1.选择适当的单元类型和网格密度，确保模型计算结果的准确性。

2.考虑网格划分的效率和计算量，采用合理的网格划分策略。

3.对于复杂模型，可以采用自适应网格技术，提高计算效率和计算精度。

四、求解模型建立模型、设置材料参数和加载条件、网格划分之后，即可进行模型求解。

在ansys中，可以进行静态分析、动态分析、热分析、流体分析等多种分析类型。

ANSYS 机械工程应用精华30例（第2版）16第1例 关键点和线的创建实例——正弦曲线 本例提示通过正弦曲线的创建，本例介绍了关键点和线（直线、圆弧及样条曲线）的各种创建方法，以及这些方法的使用场合。

1.1 原理将圆的等分点向相应直线进行投影，则投影点的连线即为一条近似正弦曲线，如图1-1所示。

图1-1 正弦曲线创建原理1.2 创建步骤1.2.1 创建圆弧拾取菜单Main Menu →Preprocessor →Modeling →Create →Lines →Arcs →By Cent &第1例 关键点和线的创建实例——正弦曲线17Radius 。

弹出拾取窗口（图1-2）。

在拾取窗口的文本框中输入“0, 0”后回车，再输入“1”，然后单击“OK ”按钮；随后弹出如图1-3所示的对话框，在“Arc ”文本框中的输入“90”，单击“OK ”按钮。

图1-2 创建圆弧 图1-3 创建圆弧的对话框于是，创建了一条中心在（0, 0, 0）、半径为1、角度为90°的圆弧线。

1.2.2 激活全球圆柱坐标系拾取菜单Utility Menu →WorkPlane →Change Active CS to →Global cylindrical 。

活跃坐标系改变为全球圆柱坐标系后，会在状态行上显示“CSYS=1”。

1.2.3 创建关键点（1）拾取菜单Main Menu →Preprocessor →Modeling →Create →Keypoints →Fill between KPs 。

弹出拾取窗口，拾取圆弧的两个端点，然后单击“OK ”按钮；随后弹出如图1-4所示的对话框，在“NFILL ”文本框中输入“4”、在“NSTRT ”文本框中输入“3”、在“NINC ”文本框中输入“1”，单击“OK ”按钮。

于是，在已存在的两个关键点1和2间填充了一系列关键点。

填充关键点的数目由NFILL 决定即4个，关键点编号为NSTRT 、NSTRT+NINC 、NSTRT+2 NINC 、NSTRT+3 NINC 即3、4、5、6，在圆柱坐标系下且所选关键点1和2的极径相等，填充关键点为所选关键点1和2间圆弧的等分点。

有限元基础及ANSYS软件应用期末考试要求根据教学大纲的要求，该门课为专业选修课，总学时为32学时，其中22学时为多媒体教学课时，10学时为上机教学，考试方式为考察方式，现教学任务已经完成，考察要求以选课学生提交大作业的方式，具体要求如下：一该次作业的具体模式以科技论文的格式进行写作，科技论文的写作格式和要求如下：科技论文一般包括以下几个部分：标题、论文作者、摘要、关键词、引言、正文、结论和参考文献。

1标题标题又叫题目、文题、题名，是科技论文的中心和总纲。

2 作者署名署名表示论文作者声明对论文拥有著作权、愿意文责自负，同时便于读者与作者联系。

署名包括工作单位及联系方式。

3 摘要摘要是对论文的内容不加注释和评论的简短陈述，是文章内容的高度概括。

字数在200-400字之间，主要内容包括：1）该项研究工作的内容、目的及其重要性。

2）所使用的实验方法。

3）总结研究成果，突出作者的新见解。

4）研究结论及其意义。

4 关键词关键词是为了满足文献标引或检索工作的需要而从论文中萃取出的、表示全文主题内容信息条目的单词、词组或术语，一般列出3～8个。

5 引言引言又称前言、导言、序言、绪论，它是一篇科技论文的开场白，由它引出文章，所以写在正文之前。

5.1 引言的主要内容（1）简要说明研究工作的主要目的、范围，即为什么写这篇论文和要解决什么问题。

（2）前人在本课题相关领域内所做的工作和尚存的知识空白，即作简要的历史回顾和现在国内外情况的横向比较。

（3）研究的理论基础、技术路线、实验方法和手段，以及选择特定研究方法的理由。

（4）预期研究结果及其意义。

5.2 引言的写作要求（1）引言应言简意赅，内容不得繁琐，文字不可冗长，应能对读者产生吸引力。

学术论文的引言根据论文篇幅的大小和内容的多少而定，一般为200～600字，短则可不足100字，长则可达1000字左右。

（2）比较短的论文可不单列“引言”一节，在论文正文前只写一小段文字即可起到引言的效用。

《有限元教程》20例ANSYS经典实例有限元方法在工程领域中有着广泛的应用，能够对各种结构进行高效精确的分析和设计。

其中，ANSYS作为一种强大的有限元分析软件，被广泛应用于各个工程领域。

下面将介绍《有限元教程》中的20个ANSYS经典实例。

1.悬臂梁的静力分析：通过加载和边界条件，研究悬臂梁的变形和应力分布。

2.弯曲梁的非线性分析：通过加载和边界条件，研究受弯曲梁的非线性变形和破坏。

3.柱体的压缩分析：研究柱体在压缩载荷作用下的变形和应力分布。

4.钢筋混凝土梁的受弯分析：通过添加混凝土和钢筋材料属性，研究梁的受弯变形和应力分布。

5.圆盘的热传导分析：根据热传导方程，研究圆盘内部的温度分布。

6.输电线杆的静力分析：研究输电线杆在风载荷和重力作用下的变形和应力分布。

7.轮胎的动力学分析：通过加载和边界条件，研究轮胎在不同路面条件下的变形和应力分布。

8.支架的模态分析：通过模态分析，研究支架的固有频率和振型。

9.汽车车身的碰撞分析：通过加载和边界条件，研究汽车车身在碰撞中的变形和应力分布。

10.飞机翼的气动分析：根据飞机翼的气动特性，研究翼面上的气压分布和升力。

11.汽车车身的优化设计：通过参数化建模和优化算法，寻找最佳的车身结构设计。

12.轮毂的疲劳分析：根据材料疲劳寿命曲线，研究轮毂在不同载荷下的寿命。

13.薄膜材料的热应力分析：根据热应力理论，研究薄膜材料在不同温度下的应变和应力。

14.壳体结构的模态分析：通过模态分析，研究壳体结构的固有频率和振型。

15.地基基础的承载力分析：通过加载和边界条件，研究地基基础的变形和应力分布。

16.水坝的稳定性分析：根据水力和结构力学，研究水坝的稳定性和安全性。

17.风机叶片的动态分析：通过加载和边界条件，研究风机叶片在不同风速下的变形和应力分布。

18.圆筒容器的蠕变分析：根据蠕变理论，研究圆筒容器在持续加载下的变形和应力。

19.桥梁结构的振动分析：通过模态分析，研究桥梁结构的固有频率和振型。

有限元在ANSYS和MATLAB中的应用工程学院摘要: 文章简述了有限元分析的基本理论及其求解问题的基本步骤, 介绍了ANSYS 软件的应用,介绍了Matlab 语言特点，给出了Matlab 环境下实现有限元的步骤。

说明如何使用Matlab 进行有限元分析,使用该方法进行分析具有精度高、简便、快速及可视化等诸多优点，具有较强的使用价值。

关键词: 有限元分析; ANSYS 软件; 用Matlab 进行有限元分析的优点1 有限元分析基本理论有限元分析的基本概念是用较简单的问题代替复杂问题后再求解。

它将求解域看成是由许多称为有限元的小的互连子域组成, 对每一单元假定一个合适的近似解,然后推导求解这个域的满足条件, 从而得到问题的解。

这个解不是准确解,而是近似解, 因为实际问题被较简单的问题所代替。

由于大多数实际问题难以得到准确解,而有限元不仅计算精度高, 而且能适应各种复杂形状, 因而成为行之有效的工程分析手段。

有限元是那些集合在一起能够表示实际连续域的离散单元[1]。

有限元的概念早在几个世纪前就已产生并得到了应用, 例如用多边形逼近圆来求得圆的周长, 但作为一种方法而被提出, 则是最近的事。

有限元法最初被称为矩阵近似方法, 应用于航空器的结构强度计算, 并由于其方便性、实用性和有效性而引起从事力学研究的科学家的浓厚兴趣。

经过短短数十年的努力, 随着计算机技术的快速发展和普及, 有限元方法迅速从结构工程强度分析计算扩展到几乎所有的科学技术领域, 成为一种丰富多彩、应用广泛并且实用高效的数值分析方法。

有限元方法与其他求解边值问题近似方法的根本区别在于它的近似性仅限于相对小的子域中。

1.1有限元求解问题的分析过程第一步, 问题及求解域定义: 根据实际问题近似确定求解域的物理性质和几何区域。

第二步, 求解域离散化: 将求解域近似为具有不同有限大小和形状且彼此相连的有限个单元组成的离散域, 习惯上称为有限元网络划分。

有限元原理与ansys应用
有限元原理是一种基于数学模型和计算方法的工程分析技术，用于求解复杂结构的力学行为和物理现象。

该方法将复杂结构分割成有限个小单元，并在每个单元中建立数学模型，通过对单元之间的相互关系进行求解，得到整个结构的力学行为。

而ANSYS是一种常用的有限元分析软件，它可以通过数值计
算求解结构的应力、应变、位移等物理量。

ANSYS提供了多
种建模工具和分析功能，可以模拟各种工程问题，如结构力学、流体力学、电磁场等。

通过ANSYS软件，工程师可以在计算
机上模拟和优化各种结构，以验证其设计的可靠性和安全性。

有限元原理和ANSYS应用相辅相成，前者提供了理论和方法，后者则通过软件实现了这些方法。

有限元原理的研究使得ANSYS能够快速、准确地求解各种复杂结构的力学行为，使
得工程师能够更好地理解结构的性能，并在设计中进行优化。

在ANSYS的应用中，工程师首先需要对结构进行建模，将其
分割成有限个小单元，并定义边界条件和加载方式。

然后，通过ANSYS的求解器进行数值计算，得到结构的应力、应变、
位移等结果。

最后，工程师可以根据这些结果对结构进行分析和优化，以满足设计要求。

通过有限元原理和ANSYS应用，工程师能够更准确地分析和
设计各种结构，提高工程设计的安全性和可靠性。

同时，这种方法也降低了试验成本，节约了时间和资源。

因此，有限元原理和ANSYS应用在工程领域具有广泛的应用前景。

ANSYS 软件在工程电磁场教学中的典型应用齐磊1、案例说明导体表面电场计算、多导体系统部分电容参数计算、线圈电感计算是工程电磁场教学中的重要内容。

关于导体表面电场和多导体系统部分电容计算，其本质是静电场边值问题的求解，常用的计算方法包括解析法和数值法两大类：解析法主要有直接积分法、镜像法、分离变量法等，这几类方法只能解决一些特殊的工程问题，教学中也主要侧重于其基本原理的讲解和关键知识点的强化；数值法主要包括有限元法、边界元法、有限差分法、矩量法等，这几种方法各有利弊，实际应用中应结合具体工程问题选择合适的计算方法。

有限元法作为一种经典的数值计算方法，近年来随着计算机技术的发展，在工程实际中得到了广泛应用，并出现了成熟的商业软件如ANSYS可供使用。

本案例的第1部分主要讨论ANSYS软件在导体表面电场计算方面的应用，涉及的关键知识点包括静电场边值问题、恒定电流场计算、电准静态场定义、传导电流密度与位移电流密度、静电场与电流场耦合计算、虚拟媒质法等，通过该部分介绍可以深化对上述知识点的理解和掌握，并熟悉ANSYS软件的一般使用方法。

本案例的第2部分主要讨论ANSYS软件在电容参数计算方面的应用，涉及的关键知识点包括电容、静电独立系统、部分电容、静电屏蔽等，通过该部分介绍除深化相关知识点认识外，还可以拓展学生知识面，了解高压直流输电、换流阀系统、过电压分析与绝缘配合等相关知识。

本案例的第3部分主要讨论ANSYS软件在电感参数计算方面的应用，涉及的关键知识点包括恒定磁场边值问题、自感、互感、媒质磁化、镜像法等，通过该部分可以深化对上述知识点的理解，同时了解空心电抗器制造工艺以及可能存在的绕组发热、振动等相关问题。

2、案例介绍2.1ANSYS 软件在导体表面电场计算中的应用ANSYS软件是融结构、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，它能与多数CAD软件接口，实现数据的共享和交换。

ANSYS软件共由前处理模块、分析计算模块及后处理模块三大模块组成，其分析计算电场分布的流程如图1所示。