ANSYS在冶金领域的应用

浅谈ANSYS有限元分析软件在工程方面的应用胡洁(中国地质大学长城学院，08机制七班，05208713)摘要：由于计算机技术的迅速发展，使有限元方法在工程中得到了广泛的应用。

由于ANSYS软件具有建模简单、快速、方便的特点，因而成为大型通用有限元程序的代表。

本文对有限元作了一个总体的介绍，并着重介绍了ANSYS软件，简要地叙述了ANSYS软件的主要技术特点和各部分构成以及其主要的分析功能，通过一个铰接杆在外力作用下的变形的简单例子的详细操作说明它在力学分析上的应用。

关键词：ANSYS；工程；使用方法；功能1.前言随着计算机技术的日益普及，计算机工具在提高社会生产力方面发挥了越来越重要的作用，特别是CAD/CAE/CAM在工业界的日益成熟和普及，极大地提高了工业设计和生产效率，越来越多的人逐渐熟悉这些强有力的工具，同时对这些技术给工业界的推动作用逐渐认可。

越来越多从事着从设计到生产各个环节的工程人员和在校学生逐步成为这一新技术的主要用户群体。

有限元分析技术已经发展成为计算机辅助分析CAE的核心。

用CAE方法可以减少或避免物理测试过程，通过计算机模拟最恶劣载荷和工况下零件或结构的工作情况，准确地计算其应力应变，使产品在设计阶段就能够对其数学模型的各项性能进行评估，及早发现设计上存在的问题，从而大大缩短设计开发周期。

特别是采用有限元分析技术及其优化技术，能够改进结构设计参数，使其在满足强度和刚度的情况下具有最合理的结构。

在应用于新产品开发和老产品改造方面，能够提供对其强度、应力分布状况的分析，利用优化设计方法对其进行形状和结构优化设计，从而在设计上提供技术支持和理论指导。

作为目前国内最为流行的ANSYS软件，在工程计算、教学实践和科学研究方面已经积累了大量的应用实例。

特别是在校学生越来越普及了对ANSYS软件的了解和应用，不少学校购买了ANSYS软件，并开展了一系列学习和推广ANSYS应用的热潮，互联网上的ANSYS 讨论园地也日益火爆。

冶金工程中的冶金反应数值模拟方法研究冶金工程是指对金属和非金属矿石进行加工、提纯和合金化的工程领域。

在冶金工程过程中，冶金反应是不可或缺的环节。

为了更好地理解和优化冶金过程，研究人员一直致力于发展冶金反应数值模拟方法。

本文将介绍冶金工程中常用的冶金反应数值模拟方法，分析其原理和应用。

1. 热力学模拟方法热力学模拟方法是基于热力学原理，通过计算反应体系的热力学平衡状态，预测反应过程的变化趋势和最终结果。

该方法通常使用热力学软件，例如FactSage、Thermo-Calc等。

热力学模拟方法能够准确地确定反应物质的热力学性质、平衡温度和反应生成物的组成。

它在冶金工程中广泛应用于矿石还原、熔炼和合金化等过程的优化设计和操作控制。

2. 流体动力学模拟方法流体动力学模拟方法是通过求解流体动力学方程组，模拟冶金过程中液相流动、气泡运动和物质传输等现象。

该方法常用的数值模拟软件有FLUENT、ANSYS CFX等。

流体动力学模拟方法能够模拟冶金反应体系中的流体流动和传热过程，帮助优化冶金反应器的设计和操作条件。

3. 结构力学模拟方法结构力学模拟方法是通过求解结构力学方程，模拟冶金反应过程中的应力和变形现象。

该方法常用的数值模拟软件有ABAQUS、ANSYS等。

结构力学模拟方法能够模拟冶金反应器中的力学性能和损伤行为，帮助改善冶金反应器的结构设计和材料选择。

4. 多物理场耦合模拟方法多物理场耦合模拟方法是综合运用热力学、流体动力学和结构力学等方法，模拟冶金反应过程中的多种物理现象的相互影响。

该方法常用的数值模拟软件有COMSOL Multiphysics、ANSYS Workbench等。

多物理场耦合模拟方法能够更全面地揭示冶金反应过程中的物理规律和相互关系，为优化冶金工程提供全面的参考。

5. 人工智能模拟方法人工智能模拟方法是近年来发展起来的一种新型模拟方法，它基于机器学习和深度学习等技术，通过训练模型来模拟冶金反应过程。

40机电技术2019年6月基于SEM 和ANSYS 的钢芯钢丝绳受力分析**陕西能源职业技术学院2018年度科学研究计划项目(18KY06)作者简介:石红梅(1992-),女，助教.硕士，主要从事电厂热能动力装置的教学工作。

石红梅王亚娟(陕西能源职业技术学院机电与信息工程学院，陕西咸阳712000)摘要:钢芯钢丝绳作为目前市场上使用较广泛的钢丝绳，其钢芯断丝问题也得到了较广泛的关注，分析钢芯钢丝绳 的受力情况显得尤为重要。

文中结合扫描电镜(SEMS 析法和ANSYS 数值模拟分析法，分析了钢芯钢丝绳钢芯断丝时的受力特点,确定了钢芯钢丝绳的应力集中区域，可为钢芯钢丝绳的设计和强度计算提供一定理论指导意义。

关键词:钢芯钢丝绳;扫描电镜分析;ANSYS 数值模拟分析中图分类号:TD532;TG356.4*6 文献标识码:A 文章编号:1672-4801(2019) 03-040-031)01:10.19508/ki.l 672-4801.2019.03.012金属芯钢丝绳具有耐高温、破断拉力大、抗挤 压、绳径稳定的特点，广泛应用于油气勘探、矿井 起重机械、港口等领域。

钢丝绳绳芯钢芯化趋势已十分明朗旳,在一些传统应选择纤维芯钢丝绳的 场合,钢芯结构也已经普遍使用。

然而，在实际使 用中，钢芯钢丝绳断丝的频率要高于纤维芯钢丝 绳巴其主要原因归结为钢芯的早期失效，即钢芯 钢丝绳往往在外股还完好的情况下，内部钢芯出现断丝现象，如图1所示叭 随着国民经济的快速 发展,近几年钢铁产量每年都以较大的速度增长, 钢厂对所用钢丝绳的要求也愈来愈高，钢芯钢丝绳也得到了更广泛的应用，但是很多厂商非常担 心钢丝绳在使用过程中发生的钢芯早期失效现象和继续使用所存在的安全隐患问题。

因此，很多 钢丝绳制造厂家和研究学者们已将钢丝绳的研究重点转移到其钢芯断丝问题上W图1钢芯钢丝绳拆开外股后钢芯断丝研究钢芯钢丝绳钢芯断丝问题的基础便是钢芯钢丝绳的受力分析。

金属材料的力学性能指标分类：机械工程材料的常用性能：使用性能（力学、物理、化学）和工艺性能（加工、铸造、焊接）一、材料变形的过程三个阶段：弹性变形、弹塑性变形、断裂。

二、刚度定义：工程上，指构件或零件在受力时抵抗弹性变形的能力。

计算：等于材料弹性模量E与零构件截面积A的乘积。

弹性模量E：材料在弹性变形范围内，应力与应变成正比，其比值为弹性模量E=σ/ε（MPa）。

它表示的是材料抵抗弹性变形的能力，反映了材料发生弹性变形的难易程度。

二、强度、塑性、硬度——材料在静载荷下的性能指标1．强度定义：在外力作用下，材料抵抗变形或断裂的能力。

物理意义：材料在每个变形阶段的应力极限值。

（1）弹性极限σe材料在外力作用下发生纯弹性变形的最大应力值为弹性极限σe，即A点对应的应力值，表征材料发生微量塑性变形的抗力。

（2）屈服强度σs试样发生屈服现象时的应力值，屈服点S的应力值称为屈服强度σS，表征材料开始发生明显的塑性变形。

没有明显的屈服现象发生的材料，用试样标距长度产生0.2%塑性变形时的应力值作为该材料的屈服强度，用σ0.2表示，称为条件屈服强度。

意义同σS。

（3）抗拉强度σb材料在拉伸载荷作用下所能承受的最大应力值σb称为抗拉强度或强度极限，表征材料的断裂抗力。

强度是零件设计和选材的主要依据。

2．塑性定义：材料在外力作用下，产生塑性变形而不破断的能力称为塑性。

指标：工程上常用延伸率δ和断面收缩率ψ作为材料的塑性指标。

材料的δ和ψ值越大，塑性越好。

3．硬度定义：指材料表面抵抗局部塑性变形的能力，是表征材料软硬程度的一种性能。

通常材料的强度越高，硬度也越高，耐磨性也越好。

硬度指标：与试验方法有关。

生产上，常用静载压入法，常用方法有：布氏硬度、洛氏硬度和维氏硬度。

布氏硬度HBS：淬火钢球压头，压痕大，不能测太硬度的材料，适用于测量退火和正火钢、铸铁、有色金属等材料的硬度。

洛氏硬度HRC：锥角为120°的金刚石圆锥体压头，适用于调质钢、淬火钢、渗碳钢等硬度的测量。

45钢ansys应力模拟数据
摘要：
1.45 钢的概述
2.Ansys 应力模拟的概念和应用
3.45 钢在Ansys 应力模拟中的应用实例
4.45 钢Ansys 应力模拟数据的分析和应用
5.总结
正文：
一、45 钢的概述
45 钢是我国常用的高质碳结构钢，其强度、韧性及耐磨性均较好，在机械制造、汽车、轴承等行业中广泛应用。

二、Ansys 应力模拟的概念和应用
Ansys 是一种广泛应用于工程界的有限元分析软件，其应力模拟功能可以对材料在不同受力情况下的应力分布进行模拟，以预测其强度、寿命等性能。

三、45 钢在Ansys 应力模拟中的应用实例
在45 钢的Ansys 应力模拟中，我们可以模拟其在不同受力情况下的应力分布，如拉伸、压缩、弯曲等，从而预测其强度、寿命等性能。

四、45 钢Ansys 应力模拟数据的分析和应用
通过对45 钢的Ansys 应力模拟数据进行分析，我们可以得到其在不同受力情况下的应力分布规律，从而优化设计，提高其使用寿命。

[研究・设计]DO I :10.3969/j .issn .100522895.2010.03.013收稿日期:2009212202;修回日期:2009212206作者简介:屠立群(1982),女,浙江宁波人,硕士,助理实验师,主要研究方向为材料强度。

E 2mail:tuliqun@zjut .edu .cn基于AN SYS 软件的16M nR 钢疲劳裂纹扩展分析屠立群1,刘宝剑2,蔡东海1(1.浙江工业大学特种装备制造与先进加工技术教育部重点实验室,浙江杭州　310014; 2.镇海职业教育中心,浙江宁波　315000) 摘　要:针对16MnR 材料,基于ANSYS 软件的有限元方法对CT 试样进行疲劳裂纹扩展模拟,并与试验结果进行对比,研究了16MnR 钢的疲劳裂纹扩展速率。

这一方法对工程中利用有限元方法计算裂纹扩展速率具有重要的实际意义和应用价值。

图6表1参10关　键　词:材料力学;疲劳裂纹扩展;扩展速率;ANSYS 软件;16M nR 钢;应力强度因子幅中图分类号:O346 文献标志码:A 文章编号:100522895(2010)0320044204Ana lysis of Fa ti gue Crack Growth of 16M nR Steel w ith ANS Y S SoftwareT U L i 2qun 1,L IU Bao 2jian 2,CA IDong 2hai1(1.The MOE Key Laborat ory of Special Pur pose Equi pment and Advanced Pr ocessing,Zhejiang University of Technol ogy,Hangzhou 310014,China;2.Zhenghai Pr ofessi onal Educati on Center,N ingbo 315000,China )Abstract:The fatigue crack gro w th of 16M nR steel CT speci m en is si m ulated w ith AN SYS.B y co m parison w ith theexperi m ent results of 16M nR steel CT speci m en show that the method has i m portant p ractical significance and app licati onvalue in p r oject using the finite ele ment method f or calculating the crack gr owth rate .[Ch,6fig .1tab .10ref .]Key words:mechanics of materials;fatigue crack gr o wth;gr o wth rate;ANSYS s oft w are;16MnR steel;stress intensity fact or a mp litude 0　引言随着现代工业的发展,压力容器广泛应用于化工、电力、核动力工程、交通和城市公用工程等行业和部门中。