第５１卷第１期 Ｖ０１．５ｌ Ｎｏ．１ 农业装备与车辆工程 ＡＧＲＩＣＵＬＴＵＲＡＬ ＥＱＵＩＰＭＥＮＴ＆ＶＥＨＩＣＬＥ ＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧ ２０１３年１月 Ｊａｎｕａｒｙ ２０１３
ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１６７３—３１４２．２０１３．０１．０１２
基－ＴＳｏｌ ｉｄＷｏｒｋｓ和ＡＮＳＹＳ的抓木
陈：英凯，闵令强，仪垂良，宫学良，张翠英，刘学峰
（２５０１００山东省济南市山东省农业机械科学研究所）
［摘要］利用ＳｏｌｉｄＷｏｒｋｓ对抓木机动臂进行三维实体建模，通过ＳｏｌｉｄＷｏｒｋｓ与ＡＮＳＹＳ系统的接口将其输入到 ＡＮＳＹＳ中．再使用ＡＮＳＹＳ对动臂进行静力学分析。根据抓木机的作业要求，建立其极限工况下的受力模型，并 通过ＡＮＳＹＳ分析计算其极限．Ｚ－￣Ｔ的强度、刚度分析，得出相应的应力分布、位移图，为动臂的设计改进和结 构优化提供参考依据 ［关键词］抓木机动臂；ＡＮＳＹＳ；有限元分析 ［中图分类号］￥７７６ ３４ ［文献标志码］Ａ ［文章编号］１６７３—３１４２（２０１３）０１—００３９—０３
Ｆｉｎｉｔｅ Ｅｌｅｍｅｎｔ Ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｎ Ａｒｍ ｏｆ Ｌｏｇ Ｌｏａｄｉｎｇ Ｔｒａｉｌｅｒ Ｂａｓｅｄ ｏｎ ＳｏｌｉｄＷｏｒｋｓ ａｎｄ ＡＮＳＹＳ Ｃｈｅｎ Ｙｉｎｇｋａｉ，Ｍｉｎ Ｌｉｎｇｑｉａｎｇ，Ｙｉ Ｃｈｕｉｌｉａｎｇ，Ｇｏｎｇ Ｘｕｅｌｉａｎｇ，Ｚｈａｎｇ Ｃｕｉｙｉｎｇ，Ｌｉｕ Ｘｕｅｆｅｎｇ （Ｓｈａｎｄｏｎｇ Ａｇｒｉｃｕｈｕｒａｌ Ｍａｃｈｉｎｅｒｙ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ｊｉｎａｎ Ｃｉｔｙ，Ｓｈａｎｄｏｎｇ Ｐｒｏｖｉｎｃｅ ２５０１００，Ｃｈｉｎａ，） ［Ａｂｓｔｒａｃｔ］Ｓｏｌｉｄ ｍｏｄｅｌｉｎｇ ｏｆ ｔｈｅ ａｒｍ ｏｆ ｌｏｇ ｌｏａｄｉｎｇ ｔｒａｉｌｅｒ ｗａｓ ｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄ ｂｙ ＳｏｌｉｄＷｏｒｋｓ，ａｎｄ ｉｍｐｏｒｔｅｄ ｉｎｔｏ ＡＮＳＹＳ ｔｈｒｏｕｇｈ ｔｈｅ ｉｎｔｅｒｆａｃｅ ｏｆ ＳｏｌｉｄＷｏｒｋｓ ａｎｄ ＡＮＳＹＳ，ａｎｄ ｔｈｅｎ ｓｔａｔｉｃ ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ ａｎａｌｙｓｉｓ ａｂｏｕｔ ｔｈｅ ａｒｍ ｗａｓ ｃａｒｒｉｅｄ ｏｎ ｖｉａ ＡＮＳＹＳ．Ａｃｃｏｒｄｉｎｇ ｔｏ ｔｈｅ ｏｐｅｒａｔｉｏｎａｌ ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔ ｏｆ ｌｏｇ ｌｏａｄｉｎｇ ｔｒａｉｌｅｒ，ａ ｓｔｒｅｓｓ ｍｏｄｅｌ ｗｏｒｋｉｎｇ ｉｎ ｌｉｍｉｔｅｄ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ ｗａｓ ｂｕｉｌｔ，ｔｈｅｎ ＡＮＳＹＳ ｗａｓ ｕｓｅｄ ｔｏ ｃａｒｒｙ ｏｕｔ ｓｔｒｅｎｇｔｈ ａｎｄ ｓｔｉｆｆｎｅｓｓ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｔｈｅ ａｌＴｎ，ｔｈｅ ｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇ ｓｔｒｅｓｓ ｃｏｎｔｏｕｒｓ ａｎｄ ｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔ ｃｏｎｔｏｕｒｓ ｗｅｒｅ ｒｅｃｅｉｖｅｄ，ｗｈｉｃｈ ｏｆｆｅｒｅｄ ｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌ ｒｅｆｅｒｅｎｃｅｓ ｆｏｒ ｔｈｅ ｄｅｓｉｇｎ ａｎｄ ｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔ ｏｆ ｔｈｅ ａｒｍ ｏｆ ｌｏｇ ｌｏａｄｉｎｇ ｔｒａｉｌｅｒ． ［Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ］ａｒｉａ ｏｆ ｌｏｇ ｌｏａｄｉｎｇ ｔｒａｉｌｅｒ；ＡＮＳＹＳ；ｆｉｎｉｔｅ ｅｌｅｍｅｎｔ ａｎａｌｙｓｉｓ
1 有限元法基础及ANSYS应用教学设计
引言
有限元法是一种非常常用的工程计算方法，通过该方法可以准确地计算出各种物理现象的模拟结果。ANSYS是目前常用的有限元分析软件之一，该软件可实现对比较复杂结构和系统的数值模拟和分析，是工程领域中不可或缺的软件工具。本文将介绍有限元法的基础知识，并结合ANSYS，探讨有限元法在工程实践中的应用。
有限元法基础知识
有限元方法的基本原理
有限元法是一种数值计算方法，它是将所研究的物理系统或结构抽象成一个有限元网络，再在这个网络上进行数值计算。该方法是建立在解微积分和微分方程的基础上的，将视物体或构件为非连续介质的复杂数学模型，将其分成许多小的部分，用有限数量的节点模拟实际结构的运动或应力状态，并根据节点间相对移动和形变计算所需的力、扭矩和剪切力等物理量。有限元分析的基本原理是利用高阶数学方法将任意运动连续物体近似为一组由有限个基本单元组成的离散带单元坐标系统，从而求解结构变形、应力、热力学效应、电磁效应等问题。
有限元法的优点和缺点
有限元法的优点是可以准确地进行对各种结构或系统的分析和计算，可有效预测其行为特性；另外，有限元法可以模拟各种极端条件，非 2 常适合在实验难以进行的情况下进行数值模拟。但是，有限元法也存在缺点，可能需要更高的技能和更长的时间才能理解分析结果，以及程序的使用需要相应的计算机资源。
有限元法的步骤
有限元法的求解是由以下三个基本步骤组成：
1. 建立模型。在这一步骤中，需要选择合适的有限元模型，并确定其的物理性质。通常，这需要通过CAD系统（计算机辅助设计）或其他仿真软件来完成。
2. 确定边界条件。在这一步骤中，需要根据具体的情况进行约束，并确定边界条件，以便应用合适的力学知识来解决分析问题。在ANSYS软件中，定义边界条件是至关重要的一步。
3. 解决方程组。在最后一个步骤中，需要解决有限元模型的方程组，并通过计算来获得所需的结果。具体来讲，可以使用如MATLAB等数值计算软件来完成解决方程组的工作。
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基于ANSYS和SolidWorks的有限元仿真对比研究
作者：耿贺松 覃天意 李明伟
来源：《科学与信息化》2019年第12期
摘 要 结合ANSYS和SolidWorks有限元分析过程，以工字形悬臂梁为优化对象，进行了ANSYS与SolidWorks有限元模拟的对比研究。首先，利用材料力学知识计算出经典工字悬臂梁的最大应力及挠度理论值。然后，分别利用ANSYS和SolidWorks软件，对工字悬臂梁模型进行了有限元分析。最后，将理论值与有限元分析结果进行了比较，总结出两种软件在分析过程中的优缺点，为ANSYS和SolidWorks在有限元模拟和优化中的应用提供参考。
关键词 工字悬臂梁；ANSYS；SolidWorks；有限元分析
Abstract Combined with the finite element analysis process of ANSYS and SolidWorks， an I-shaped cantilever beam is optimized using ANSYS and SolidWorks for comparative study. First， the
theoretical values of the maximum stress and deflection of a classical I-shaped cantilever beam are
calculated by material mechanics knowledge. Then， ANSYS and SolidWorks are respectively used
to carry out finite element analysis on the I-shaped cantilever beam model. Finally， the theoretical
ANSYS 有限元软件简介
1970年，美国著名力学专家，美国匹兹堡大学力学系教授John Swanon 博士洞察到计算机模拟工程应该商品化，于是在美国宾夕法尼亚州的匹兹堡创建了ANSYS公司，它是目前CAE 行业最大的公司。三十多年来，ANSYS 软件取得了巨大成功，它不断融入了新的技术，不断满足用户的要求，从而不断使程序向前发展。ANSYS 软件融结构、流体、电场、磁场、声场于一体，广泛应用于机械制造、石油化工、轻工、造船、航空航天、汽车交通、电子、土木工程、水利等领域，得到研究与设计人员的青睐[1]，并为全球工业界所广泛接受，拥有全球最大的用户群。而且，它能与多数CAD软件接口，实现数据的共享与交换，是现代产品设计中的高级CAD工具之一。同时，ANSYS也是目前世界范围内增长最快的CAE软件，是迄今为止世界范围内唯一通过ISO9001质量认证的分析设计类软件，是美国机械工程师协会（ASME）、美国国家核安全局（NQA）及近20种专业技术协会认证的标准分析软件。在我国，它是第一个通过中国压力容器标准化技术委员会认证、并在17个部委推广使用的分析软件[2]。
一个完整的ANSYS 应用分析，典型的分析过程分为四个主要步骤：
(1)前处理PEPP7(General Preprocessor)
创建或读入有限元模型，建立有限元模型所需输入的资料，如节点坐标、单元内节点排列次序等；定义材料属性；划分网格。
(2)求解SOLU(Solution Processor)
施加荷载,设定约束条件以及求解。
(3)一般后处理POST1(General Postprocessor) 或时间历程后处理POST26 (Time
Domain Postprocessor)
查看求解结果中的变形、应力、应变、反作用力等基本信息；获取求解结果分析信
息；绘制求解结果的各种分析曲线；获取动态分析结果用与时间相关的结果处理。POST1用于静态结构分析、屈曲分析及模态分析，将求解所得的结果，如变形、应力、内力等资料，通过图形接口以各种不同表示方式把变形图、应力图等显示出来。而POST26仅用于动态结构分析，用于与时间相关的时域处理。
