下载文档原格式
《有限元法基础及ANSYS应用》电子教案第一章绪论1.1有限元法概述1.1.1 有限元法的发展及基本思想随着现代工业、生产技术的发展，不断要求设计高质量、高水平的大型、复杂和精密的机械及工程结构。
为此目的，人们必须预先通过有效的计算手段，确切地预测即将诞生的机械和工程结构，在未来工作时所发生的应力、应变和位移。
但是传统的一些方法往往难以完成对工程实际问题的有效分析。
弹性力学的经典理论，由于求解偏微分方程边值问题的困难，只能解决结构形状和承受载荷较简单的问题，对于几何形状复杂、不规则边界、有裂缝或厚度突变，以及几何非线性、材料非线性等问题往往遇到很多麻烦，试图按经典的弹性力学方法获得解析解是十分困难的，甚至是不可能的。
因此，需要寻求一种简单而又精确的数值分析方法。
有限元法正是适应这种要求而产生和发展起来的一种十分有效的数值计算方法。
这个方法起源于20世纪50年代中期航空工程中飞机结构的矩阵分析。
1960年美国的克劳夫(C lo ug h)采用此方法进行飞机结构分析时，首次将这种方法起名为“有限单元法”(finite element method），简称“有限元法”。
有限单元法的基本思想，是在力学模型上将一个原来连续的物体离散成为有限个具有一定大小的单元，这些单元仅在有限个节点上相连接，并在节点上引进等效力以代替实际作用于单元上的外力。
对于每个单元,根据分块近似的思想，选择一种简单的函数来表示单元内位移的分布规律，并按弹性理论中的能量原理(或用变分原理)建立单元节点力和节点位移之间的关系。
最后，把所有单元的这种关系式集合起来，就得到一组以节点位移为未知量的代数方程组，解这些方程组就可以求出物体上有限个离散节点上的位移。
图1.1是用有限元法对直齿圆柱齿轮的轮齿进行的变形和应力分析，其中图1.1(a)为有限元模型，图1.1(b)是最大切应力等应力线图。
在图1.1(a)中采用8节点四边形等参数单元把轮齿划分成网格，这些网格称为单元；网格间互相连接的点称为节点；网格与网格的交界线称为边界。
ansys有限元基础教程ANSYS是一款常用的有限元分析软件，广泛应用于工程设计和科学研究领域。
本文将介绍ANSYS的有限元基础教程，帮助读者快速上手使用该软件。
首先，我们需要了解有限元分析的基本原理。
有限元分析是一种将复杂结构模型离散为大量小块（有限单元）的方法，通过求解每个小块的力学行为，最终得到整个结构的应力、位移等参数。
在ANSYS中，用户需要首先创建一个几何模型，然后将其划分为多个有限单元，并设置每个单元的材料属性、约束条件和载荷。
创建几何模型时，ANSYS提供了多种建模工具，如直线、弧线、曲面等。
用户可以通过这些工具创建出与实际结构相似的几何模型。
在模型创建完成后，我们需要划分为有限单元。
ANSYS提供了丰富的单元类型，如点单元、线单元、面单元和体单元等。
在划分单元时，用户需要根据问题的特点选择适合的单元类型。
接下来，我们需要设置材料属性、约束条件和载荷。
材料属性包括材料的弹性模量、泊松比等，用户需要在ANSYS中定义这些参数。
约束条件主要是结构的边界条件，如固支条件、约束位移等。
用户需要将这些约束条件设置好以便进行分析。
载荷包括静载荷和动载荷，用户需要根据实际情况设置相应的载荷。
在设置完模型、单元和边界条件后，我们可以进行有限元分析。
ANSYS提供了多种分析类型，如静力分析、热传导分析和模态分析等。
用户需要选择适当的分析类型，并设置相应的参数。
然后，ANSYS将自动进行计算，并给出结构的应力、位移等结果。
最后，用户还可以对计算结果进行后处理。
ANSYS提供了丰富的后处理工具，如绘制应力云图、绘制位移变形图等。
通过这些工具，用户可以直观地了解结构的受力情况和变形情况。
综上所述，ANSYS的有限元基础教程主要包括模型创建、单元划分、材料设定、约束条件设置、载荷设置、分析类型选择、计算求解和后处理等步骤。
通过学习这些基础知识，读者可以快速上手使用ANSYS进行有限元分析，为工程设计和科学研究提供有力的支持。
教程1：角支架的静态分析问题阐述下面将要显示的是一个简单的、单一载入步骤的角支架结构静态分析的例子。
该角支架左上侧的圆孔的整个圆周被约束（焊接），而其右下侧的圆孔的底部则作用有线性分布的压力载荷（见下图）。
问题的目的是演示典型ANSYS的分析过程。
所给条件角支架的尺寸见上图所示。
支架是由A36钢制成，其杨氏模量为30E6，泊松比为0.27。
近似与假设本题的分析为平面应力问题。
压力载荷只作用在X-Y平面上。
近似操作是使用固体模型来构造2-D模型并利用节点和单元将其自动划分网格。
（在ANSYS中的另一个选择是直接创建节点和单元）交互式的求解过程按照下面给出的步骤以及其所对应的具体内容，就可以完成交互式一步步的求解过程。
步骤中的黑体字（字符）是需要从菜单中选择的命令。
1.进入ANSYS在D盘建立一文件夹，文件名为xiti。
然后运行程序→ANSYS 8.0 →Configure ANSYS Products →file Management→select Working Directory: D:\xiti，input job name: zhijia→Run2．建立几何结构2.1 定义矩形在ANSYS中有几种创建几何模型的方法，较其它软件更为方便。
第一步首要的是确认能够简单地利用矩形和圆的组合来构造支架。
首先确定坐标原点的位置然后根据该原点来定义矩形和圆。
原点的位置是任意的，这里用的是左上侧孔的中心。
ANSYS不需要知道原点的位置，只是简单地从定义一个矩形开始。
在ANSYS中，这个原点被称为global origin。
1．Main Menu：Preprocessor-Modeling-Create-Areas-RectangleBy Demensions。
2．输入X1=0（注意：使用键盘上的Tab键或用鼠标左键来实现光标在编辑框中的切换），X2=6，Y1=-1，Y2=1。
3．按下Apply按钮创建第一个矩形。
ANSYS有限元分析入门与应用指南第一章：ANSYS有限元分析概述ANSYS是一种常用于工程领域的有限元分析软件，主要用于对各种结构进行力学分析、流体动力学分析、热传导分析等。
本章将对ANSYS的基本原理、工作流程和应用领域进行介绍。
1.1 ANSYS的基本原理ANSYS基于有限元方法，将实际结构或系统离散为有限数量的单元，通过对单元进行各种物理特性的分析，最终得到整个结构的行为。
有限元方法是一种数值分析方法，可以有效解决传统方法难以处理的复杂问题。
1.2 ANSYS的工作流程ANSYS的工作流程包括几个关键步骤：前处理、求解和后处理。
前处理阶段主要负责模型的建立和单元网格的划分，求解阶段进行物理场的计算和求解，后处理阶段对结果进行可视化和分析。
1.3 ANSYS的应用领域ANSYS可应用于各个工程领域，如固体力学、流体力学、热传导、电磁场等。
在航空航天、汽车工程、建筑结构、电子设备等领域都有广泛的应用。
第二章：ANSYS建模与前处理在使用ANSYS进行有限元分析之前，需要对模型进行建模和前处理工作。
本章将介绍ANSYS建模的基本方法和前处理的必要步骤。
2.1 模型建立ANSYS提供了多种建模方法，包括几何建模、CAD导入、脚本编程等。
用户可以根据需要选择合适的建模方法，对模型进行几何设定。
2.2 材料定义和属性设置在进行有限元分析之前，需要为材料定义材料性质和属性。
ANSYS提供了多种材料模型，用户可以根据具体需求进行选择和设置。
2.3 网格划分网格划分是有限元分析中非常重要的一步，它决定了模型的离散精度和计算效果。
ANSYS提供了多种单元类型和划分算法，用户可以根据需要进行合理的网格划分。
第三章：ANSYS求解与后处理在进行前处理完成后，就可以进行有限元分析的求解和后处理了。
本章将介绍ANSYS的求解方法和后处理功能。
3.1 求解方法ANSYS提供了多种求解方法，如直接法、迭代法等。
根据模型的复杂程度和求解要求，用户可以选择合适的方法进行求解。
