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建立有限元模型创建模型优秀课件

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有限元模型建立步骤

有限元模型建立步骤

有限元模型建立步骤
嘿，咱今儿就来唠唠这有限元模型建立步骤。

你说这有限元模型建立啊，就像是搭积木，得一块一块来，还得搭
得稳当、搭得漂亮。

首先呢，得有个清晰的规划，就像你要盖房子，得先想好盖个啥样的，这模型到底要用来干啥。

这可不是能随便糊弄的事儿，你得心里
有数啊，对吧？
然后就是对模型进行简化啦，把那些复杂得让人头疼的东西变得简
单点，不然咋下手啊。

这就好比你要画一幅画，总不能把所有细节都
一股脑儿往上堆吧，得抓重点呀！
接下来，就是划分网格啦，这可是个精细活儿。

就像给一个大蛋糕
切小块儿，得切得均匀、合适。

网格分得好，后面的计算才靠谱呢。

再之后呢，得确定各种边界条件和载荷情况。

这就好像给模型穿上
合适的衣服，得符合实际情况呀，不能乱套。

材料属性也不能马虎，这就像是给模型注入灵魂，不同的材料可有
不同的脾气呢。

然后就到了求解啦，这就像是一场考试，前面准备得好，这时候才
能考出好成绩。

最后别忘了验证结果，看看对不对，就像做完作业得检查一遍一样。

你想想看，要是这步骤没走好，那模型能好用吗？那不是白费劲嘛！所以啊，每一步都得认真对待，不能掉以轻心。

比如说，要是简化得不合理，那后面的计算可能就全错啦；要是网
格分得乱七八糟，那结果能准吗？就好比你走路，路都没铺好，还能
走得稳当吗？
这有限元模型建立啊，真的是一门学问，得慢慢琢磨，细心钻研。

咱可不能马马虎虎，得对自己的成果负责呀！这样建立出来的模型才
能可靠，才能发挥出它应有的作用。

你说是不是这个理儿呢？。

有限元基础理论课件 第2章 几何建模

有限元基础理论课件 第2章 几何建模

第2章 几入 从 软件导入
注：建议采用sat（文件后缀 建议采用 （文件后缀sat)和para格式 和 格式 文件后缀x_t)导入 （文件后缀 导入
第2章 几何建模（续） 章 几何建模（
2.8从CAD软件导入 从 软件导入 注：模型导入后为线框显示 格式，其实面和体是存在的 点击控制菜单 PlotCtrls->Style>Solid Model Facets， 更改后再replot即可
l, 3, 1 l, 1, 4 al,all rectng,,20,,20, aina,all! aadd! asba, 1, 2 ,,keep,keep aovlap,all
第2章 几何建模（续） 章 几何建模（
帮助查询 拓扑结构 应避免尖角出现 避免拓扑结构的退化
/prep7 local,11,1,,,,0,,,0.5 k, ,10,,, k, ,10,90,, k, ,10,-90,, k, ,10,180,, l, 4, 3 l, 3, 1 l, 1, 4 al,all cyl4, , ,10 ! asba, 2, 1 /prep7 rectng,,10,,2, rectng,8,10,2,10, rectng,0,8,8,10, rectng,-2,0,10,2, !看add的效果
第2章 几何建模（续） 章 几何建模（
2.6拖拉和旋转 拖拉和旋转 旋转与拖拉方法与原理相同，但面旋转成体时不需线
面沿柱坐标Z轴旋转成体结果 Z 可能不是预期的，尽量少采用
第2章 几何建模（续） 章 几何建模（
2.7移动、复制和镜像 移动、 移动 移动、复制和镜像实体时包含单元，也可不包括
注：实体与单元的融合 在柱坐标系中，可以环向阵列实体
*各面是分离的，必须联 合到一起

有限元讲稿 ppt课件

有限元讲稿 ppt课件
ANSYS
通用程序 应用举例
2020/12/27
1
ANSYS通用程序应用举例
❖1.ANSYS软件的功能 ❖2.ANSYS的输入方式 ❖3.应用举例(重点)
2020/12/27
2
1.ANSYS软件的功能
❖ 一个典型的ANSYS分析过程包括以下三个步 骤： 创建有限元模型
施加载荷求解
查看分析结果
2020/12/27
2020/12/27
图1 矩形示意图
7
(ii)建立实体板
在主菜单中选择Preprocessor| Modeling|Create|Areas|Circle| Solid Circle，弹出如图2对话框。
在对话框中输入参数： x=80,y=50,radius=50; 单击Apply; x=0 ,y=20,radius=20; 单击Apply; x=0,y=80,radius=20; 单击Apply; 在绘图区将显示如图3左侧图形！
5?
单击
图4 Add Areas对话框
2020/12/27
图5 布尔加法运算后结果
10
（iv）生成孔洞圆实体
在主菜单中选择 Preprocessor|Modeling| Create|Areas|Circle|SolidCircle, 在弹出的对话框中依次输入： x=80,y=50,Radius=30,单击 Apply； x=0,y=20,Radius=10,单击 Apply； x=0,y=80,Radius=10,单击 Apply； 得到图6所示图形。
（i）确定分析类型
在主菜单中选取Solution| Analysis Type|New Analysis,在 菜单中确定分析类型为Static,单 击OK。

第03讲-创建有限元模型

第03讲-创建有限元模型
捕捉功能的特点: 1、捕捉可以打开或关闭；
2、捕捉增量可调.
3、捕捉增量可设置与工作平面间距相等(相当于在坐标纸上绘图).
改变辅助网格的间距.
3-14
移动工作平面
工作平面原点的缺省位置与总体坐标原点重合，但可以平移工作 平面（类似于定义局部坐标系），便于创建几何模型.
缺省：工作平面原点与总体坐标原点重合. 移动了工作平面以后.
Part F. 单元属性
3-14. 定义材料属性、单元类型以及实常数.
Part G. 划分网格
3-15. 列出划分网格的四个主要步骤. 3-16. 使用默认设置对几何模型划分网格. 3-17. 单元尺寸大小.
3-3
第三讲 目的及学习内容（续）
Lesson Objectives
Part H. 模型修正
•
3-20
ANSYS 的坐标系（3）－活动坐标系
• 所有的建模操作都是基于活动坐标系，也就是说，定义的点、线、面和 体的位置都是当前活动坐标系上的位置，除非明确指明它是基于工作平 面的。 尽管可以定义任意多个坐标系，但在一个时刻只能是有一个是活动的。 激活某一个坐标系使之称为活动坐标系： Ulility Menu>WorkPlane>Change Active CS to>……
网格划分
Meshing
几何实体模型 有限元模型
3-6
几何实体模型和有限元模型的创建方法
创建ANSYS模型的四种途径（包括几何实体模型和有限元模型）：
选项 A 实体 建模 B
建模方式
1、建立实体模型 2、网格划分 1、输入实体模型 2、进行修改 3、网格划分 1、直接建立结点和单元进行建模 1、从其它软件直接输入结点和单元建立有限元模型

有限元模型建立.ppt

有限元模型建立.ppt
– 选择要分配属性的元素. – 在随后的对话框中设置正确的属性值.
或选择某些元素类型后，利用命令
3. 当划分网格后这些属性会自动转换到 单元上.
BBUIPATA
FINITE ELEMENT METHOD
利用整体属性设置
1. 定义所有必须 的 类型，材料，实常数 和截面号
2. 利用网格划分工具中的单元属性 部分 – 选择 Global ，并单击SET按钮.
BBUIPATA
FINITE ELEMENT METHOD
自由度值二次分布
线性近似，较差 结果
实际为二次曲线
用多个单元的线性近似 (好结果)
二阶近似 (最好的结果)
BBUIPATA
FINITE ELEMENT METHOD
• 当选择单元类型，隐含地表示选择并接受假定 的该单元类型的形函数.因此，在选择单元类型 以前检验形函数信息.
– 除了线性及二次单元，第三种单元为P单元。P 单元支持单个单元内二到八阶变化的位移，包 括自动求解收敛控制。
BBUIPATA
FINITE ELEMENT METHOD
网格密度 FEA分析的基本前提是当网格加密，单元数
目逐渐增加时，求解结果会无限接近于真实 解. 然而，当单元数目增加时，求解时间及计算 机资源的要求也相应地大量增加. 分析的目标通常是决定了滑动块向哪个方向 移动，如下：速度与精度的权衡.
• 不同的单元类型要求的不同的 截面.
BBUIPATA
FINITE ELEMENT METHOD
C. 多种单元属性
• 大多数FEA模型多种属性，例如, 下面所示的silo结构 有两种单元类型，三种实常数集和两种材料.
TYPE 1 = shell TYPE 2 = beam

有限元分析建模及若干问题PPT课件

有限元分析建模及若干问题PPT课件

a、线弹性支座：当支承结构或基础受外载产生较大的弹 性变形时，这种支座称为弹性支座。根据支反力的不同， 弹性支承可分为弹性线支座和弹性铰支座，它们分别产生 弹性线位移/支反力、线性角位移/反力矩。如图
b、非线性支座
c、斜支座
u
C）装配应力和温度应力 D）油缸/软绳问题（不可拉/压）
φ v
第17页/共37页
0.5
0.5
P
0.5
P
P
0.5
P
P
=
+
原结构
对称载荷
反对称载荷
第12页/共37页
9-6 模型简化
4）小特征删除 由于实际机械零件设计中很多结构的变化是因加工、装配、
调试等功能所需的并非或强度、刚度设计所重点关注的。 因而在对其进行力学分析计算时，可将这类细小的结构忽 略不计。如机械结构中常有的小孔、倒角、凸台、凹槽等。 这些结构通常尺寸较小，如不省略，反而会导致网格划分 困难，节点单元增加，如图所示为一经细节删除操作后有 限元网格模型。 几何模型简化操作实例
9-1 有限元分析的基本方
法 研究分析对象结构对象
有限元前处理(建模)
形成计算模型
选择计算分析程序
修改模型
上机试算
计算模型合理？
修改方案
优化设计
正式试算，结果分析 结构设计方案？
计算结果输出
有限元计算及后处理
设计方案输出 第1页/共37页
9-1 有限元分析的基本方法
1)建立实际工程问题的计算模型 利用几何、载荷的对称性简化模型， 建立等效模型
第15页/共37页
9-6 模型简化
• b、固定铰支：它与活动铰支的区别在于整个支座不能移 动，但是被支撑的结构可绕固定轴线或铰自由转动。如图。

有限元建模

有限元建模
——用曲线元或曲线等参元来逼近曲线或曲边的几何形状 常用二次、三次多项式逼近复杂边界。8节点等参元局部 近似曲线边界。
③ 曲面逼近
2.有限元计算模型的建立
2.4 结构模型的合理简化
复杂结构按照各个部分几何上以及载荷分布上的特点，将 其简化成杆、梁、板、壳、块体等典型构件来处理。 力求计算模型简单，减少计算工作量，又不失构件本来的 力学特性。
1.有限元离散模型的有效性确认
1.2 有限元模型的性能指标
有限元模型是借助于计算机进行分析的离散近似模型。 线性静力问题，包括有限元网格的离散点组成的近似几 何模型，由材料力学特性数据和单元刚度矩阵表达的变 形应力近似、外载荷近似和边界条件近似。 要控制和减小误差，有限元模型应满足性能指标：
1)可靠性
初始条件都满足对称性。 反对称性——几何形状、物理性质、边界条件、初始条 件都满足对称性，载荷分布满足反对称性。 对称性约束条件——在对称面上，垂直于对称面的位移 分量为零，剪应力为零。 反对称性约束条件——在对称面上，平行于对称面的位 移分量为零，正应力为零。
几何对称，载荷任意： ——利用对称性，分解载荷成对称和反对称，将问题规
几何对称，载荷任意： ——利用对称性，分解载荷成对称和反对称。 对称载荷作用，位移、应力对称于yz面，对称面上 各节点水平位移为零；反对称载荷作用，位移、应力 反对称于yz面，对称面上各节点垂直位移为零。
3.缩小解体规模的常用措施
3.2 周期性条件
旋转零部件，如发电机转子、飞轮等，其结构形式和 所受载荷呈现周期性变化。对这种结构，按整体进行分 析，计算工作量较大。利用结构上的特点，只切出其中 一个周期来分析，计算工作量就减为原来的1/n(n为周期 数)——在切开处必须满足周期性约束条件(在切开处对 应位置的相应量相等)。

第6讲 有限元建模专题一

第6讲 有限元建模专题一

边界条件误差


单元误差


19
计算误差
运算次数越多、误差累积越大 舍入误差——采用双精度运算 例如：采用动力显式算法计算拉弯成形， 出现刚体夹钳变形的情况 截断误差——采用高斯积分、增加积分点数 例如冲压成形中回弹的计算，要求成形结 束时应力场的计算必须具有较高的精度
20


节点数据 单元数据 边界条件数据
4
建模的一般步骤
早期的建模采用脱机方式（如SAP5）， 采用手工输入。很多缺点… 目前采用自动分网功能，通过人机交互方 式进行，优点：快、易修改、出错率低

实际 问题 问 题 分 析 几 何 模 型 建 立 单 元 类 型 选 择 单 元 特 性 定 义 网 格 划 分 模 型 检 查 边 界 条 件 定 义 有限元 模型 计算 结果比较 修改


总之，如果激励频率小于结构最低阶固有 频率的1/3，则可以进行静力分析。
7
线性还是非线性分析？


线性分析假设忽略荷载对结构刚度变化的影响。典型的 特征是： 小变形 弹性范围内的应变和应力 没有诸如两物体接触或分离时的刚度突变。 如果加载引起结构刚度的显著变化，必须进行非线性分 析。引起结构刚度显著变化的典型因素有： 应变超过弹性范围（塑性） 大变形，例如承载的鱼竿 两体之间的接触

模型误差

有限元模型与实际问题之间的差异
计算误差
舍入误差——有效数字 截断误差——数值积分

18
模型误差

几何离散误差

复杂曲线、曲面边界采用较多的单元 尽量与实际工况接近 提高单元阶次 增加单元数量 尽量采用规则的单元形状（特别是应力集中部位） 直观上：单元各棱边或各内角相差不大的形状是较好 的形状

ansa建立有限元模型

ansa建立有限元模型

掌握有限元网格划分技术 快速几何清理与模型简化
间隙的处理
•设置整体间隙容差 设置整体间隙容差 •对整体模型进行TOPO缝合 对整体模型进行TOPO 对整体模型进行TOPO缝合 •对超出间隙容差部分使用paste粘接 对超出间隙容差部分使用paste 对超出间隙容差部分使用paste粘接
TOPO缝合 TOPO缝合
掌握有限元网格划分技术 体网格划分与质量提高 六面体网格生成
方法二：

Innovating through simulation
掌握有限元网格划分技术 体网格划分与质量提高 六面体网格生成
方法三：

Innovating through simulation
• 多种网格生成算法 • 灵活的边界种子数量的分配 • 自动网格划分（三角形，四边形，混合型） • 方便的单元偏置的设置 • 单元长大与单元加密 • 面单元编辑（切分、合并、节点移动） • 单元质量监控 • 面上小特征的修复与面网格质量提高 • 孔域网格的控制 ……

掌握有限元网格划分技术 快速几何清理与模型简化
小特征简化
-简化网格划分区域（压缩边界，增加删除固定点） -孔的处理（边界种子数&规则同心环）

Innovating through simulation
掌握有限元网格划分技术 快速几何清理与模型简化
中面抽取
抽中面前的模型
www.FEAቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
Innovating through simulation
有限元前处理技术概述
软件特点 体网格划分实例
某发动机缸 体四面体网 格模型

Innovating through simulation

有限元程序设计三维问题的有限元方法PPT课件

有限元程序设计三维问题的有限元方法PPT课件

0
0
N i N i
z y
N i
x
0
如何推导B矩阵？（形函数在自然坐标系下得到）
2021/5/29
第17页/共25页
六面体单元
2021/5/29
Ni Ni x Ni y Ni z
x y z
Ni Ni x Ni y Ni z
x y z
Ni Ni x Ni y Ni z
1=i
4=l P 3=k
L1 L2 L3 L4 1 VP234 VP134 VP124 VP123 V1234
z
y
x
2=j
2021/5/29
第4页/共25页
四面体常应变单元
• 形函数
1
at the home node i
Li 0 at the the remote nodes jkl
=0
x
=1
z=Z O [x=(1)(x4xB)xB, y=(1)(y4yB)yB, z=(1)z4]
2021/5/29
第12页/共25页
四面体常应变单元
Jacobian:
x x x
J
y
y
y
z
z
z
x21 x31 det[J] y21 y31
0
x31 y31
z4
x41 x21 x31 y41 y21 y31 6V 2
x N i
y
J
N i
1
N i
Ni
Ni
z
ke
BTcBdA 1 1 1 BTcB det[J]d dd 1 1 1
Ve
1 1 1
nml
I
f (,)dd

有限元建模方法PPT79页

有限元建模方法PPT79页
25、学习是劳动，是充满思想的劳动。——乌申斯基
谢谢！
有限元建模方法
1、纪律是管理关系的形式。——阿法 纳西耶 夫 2、改革如果不讲纪律，就难以成功。
3、道德行为训练，不是通过语言影响 ，而是 让儿童 练习良 好道德 行为， 克服懒 惰、轻 率、不 守纪律 、颓废 等不良 行为。 4、学校没有纪律便如磨房里没有水。 ——夸 美纽斯
5、教导儿童服从真理 儿童道 德教育 最重要 的部分 。—— 陈鹤琴
21、要知道对好事的称颂过于夸大，也会招来人们的反感轻蔑和嫉妒。——培根 22、业精于勤，荒于嬉；行成于思，毁于随。——韩愈
23、一切节省，归根到底都归结为时间的节省。——马克思 24、意志命运往往背道而驰，决心到最后会全部推倒。——莎士比亚
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1. Import solid model 2. Complete or modify as
needed. 3. Mesh finite element model.
Build the nodes and elements directly as needed.
Import finite element model
形状或壳（可以是三维曲面）. • 线 (可以是空间曲线) 以关键点为端点，
代表物体的边. • 关键点 (位于3D空间) 代表物体的角点.
Area
Volume
ANSYS中图元(续)
层次关系
从最低阶到最高阶，模型图元的层次关系为： • 关键点（Keypoints） • 线（Lines） • 面（Areas） • 体（Volumes）
显示工作平面，辅助网格的开关及密度控制
1. .....
要显示工作平面:
2. .....
3. .....
Utility Menu: WorkPlane > Display Working Plane
Procedure
显示工作平面标记， 表示工作平面的原点.
工作平面 (续)
1. .....
工作平面辅助网格开关:
实体模型及有限元模型
3-1. 区分实体模型与有限元模型
Objective
现今几乎所有的有限元分析模型都用实体模型建模. 类似于CAD，ANSYS以数学 的方式表达结构的几何形状，用于在里面填充节点和单元，还可以在几何模型边界 上方便地施加载荷. 但是， 几何实体模型并不参与有限元分析. 所有施加在几何实 体边界上的载荷或约束必须最终传递到有限元模型上（节点或单元上）进行求解.
工作平面 (WP) 是一个可移动的参考平面，类似于”绘图板“ 。
原点
wy y x wx
工作平面
辅助网格，间距 可调
工作平面 (续)
Utility Menu: WorkPlane >
工作平面控制
移动工作平面 的选项
有关坐标系统的选 项 (将在以后的课 程中讨论)
Objective
3-5.
工作平面 (续)
Procedure
间距为0.1
输入间距 值，然后 选择OK 或Apply.
间距为 0.05
捕捉功能
3-6. 捕捉开关及捕捉增量.
Objective
在徒手创建几何图元时，捕捉功能用离散的、可控的增量代替光 滑移动，更精确地选取坐标或关键点等.
捕捉功能的特点: • 捕捉可以打开或关闭. • 捕捉增量可调. • 捕捉增量可设置与工作平面间距相等(相当于在坐标纸上绘图).
建立有限元模型创 Objective
Lesson Objectives
学习完本章后，给定一个简单的物理现象，学员应 该能够使用ANSYS创建一个2D的有限元模型.
Lesson A. 实体建模的概念 3-1. 区别实体模型和有限元模型. 3-2. 四种创建几何模型的可行方法. 3-3. 四类实体模型图元以及它们之间的层次关系.
第三章 目的 (续)
Lesson Objectives
Lesson D. 图元的绘制、编号、删除 3-10. 绘制面、线及关键点. 3-11. 在图形窗口中区分图元. 3-12. 删除面、线及关键点.
Lesson E. 布尔操作 3-13. 布尔操作的目的，使用 Add, Subtract, and Overlap等布尔操作.
B
2. Defeature as needed.
3. Export solid model.
C
1. Build solid model
D
2. Defeature as needed.
3. Mesh finite element
model.
4. Export finite element
model.
ANSYS 1. Build solid model. 2. Mesh finite element model.
Lesson F. 单元属性 3-14. 定义材料属性、单元类型以及实常数.
Lesson G. 划分网格 3-15. 列出划分网格的四个主要步骤. 3-16. 使用默认设置对几何模型划分网格. 3-17. 单元尺寸大小.
Lesson H. 模型修正 3-18. 讨论模型修正.
Lesson A. 实体建模的概念
提示: 如果低阶的图元连在高阶图元上，则低阶图元不能删除.
I’ll just change this line
Volumes Areas Lines
Keypoints
OOPs!
Lines Keypoints
Areas
Lesson B. 工作平面
工作平面
Objective
3-4.
定义工作平面
Definition
2. .....
3. .....
Utility Menu: WorkPlane > WP Settings ...
Procedure
选取二者其中任意一 个，显示工作平面辅 助网格，然后选择OK 或 Apply.
辅助网格间距
1. .....
改变辅助网格的间距:
2. .....
3. .....
Utility Menu: WorkPlane > WP Settings ...
Lesson B. 工作平面 3-4. 定义工作平面. 3-5. 显示工作平面，工作平面辅助网格的开关及改变网格间距. 3-6. 捕捉开关，捕捉增量设置. 3-7. 移动工作平面.
Lesson C. 2D体素“primitive” 3-8. 定义术语体素 “primitive.” 3-9. 列出并创建三类 2-D体素.
由几何模型创建有限元模型的过程叫作网格划分（meshing).
几何实体模型
Meshing
有限元模型
几何实体模型和有限元模型的 来源
3-2. 四种创建模型的方法.
Objective
总共有四种途径创建ANSYS模型（包括几何实体模型和有限元模型），如下表所示：
Option
CAD Package
A
1. Build solid model.
ANSYS中的图元
3-3. 四类实体模型图元, 以及它们之间的层次关系.
Objective
(即使想从CAD模型中传输实体模型，也应该知道如何使用ANSYS建模工具修改传入的 模型.)
下图示意四类图元.
Keypoints Lines
Areas
• 体 (3D模型) 由面围成，代表三维实体. • 面 (表面) 由线围成. 代表实体表面、平面