ANSYS机械工程应用精华50例(第3版)

管道支架结构分析一问题描述该结构用于支撑管道，如图所示。

该结构需要有很好的长时间的支撑性，且在支撑时，变形不能过大，否则会由于支撑力不够，造成管道变形，严重的话会造成管道的泄露。

另外，所用的材料也要满足屈服条件，设计时不能造成结构的破坏。

如何设计该支撑的结构和所用的材料成了其中的关键。

材料参数为7E+008，泊松比为0.33，边界条件为最下端为固定端，载荷为管道所在弧面上，方向为垂直且指向弧面的均布面力。

二求解步骤定义工作文件名Utility Menu-->File-->Change Jobname 该工作名为yangxin10054554定义单元类型Main Menu --> Preprocessor--> Element Type --> Add/Edit/Delete…创建mesh200和brick 20node 95单元。

（mesh200还需设置options选择面单元，否则分网时会提示出问题）材料参数设定main menu-->preferences-->…选中结构类选项。

Main menu-->preprocessor-->material props-->material models-->在material models available 分组框中依次选取structural/linear/elastic/isotropic选项，设置弹性模量EX=0.7e9,泊松比=0.33。

4.生成几何模型、划分网格Main menu-->preprocessor-->modeling-->create-->keypoints-->in active cs 选项，输入关键点号和相应的坐标，如下：2）连线Main menu-->preprocessor-->modeling-->create-->lines-->lines-->straightline-->…3) 倒角Main menu-->preprocessor-->modeling-->create-->lines-->line fillet-->...4）对称Main menu-->preprocessor-->modeling-->reflect-->lines-->…之后将所有面add在一起。

ANSYS经典例题详细步骤（精）1计算机辅助机械设计课程设计指导书机电⼯程学院2轴承座轴⽡轴四个安装孔径向约束 (对称轴承座底部约束 (UY=0 沉孔上的推⼒(1000 psi.向下作⽤⼒ (5000 psi. 第⼀篇练习主题：实体建模EX1：轴承座的实体建模、⽹格划分、加载、求解及后处理练习⽬的：创建实体的⽅法，⼯作平⾯的平移及旋转，布尔运算（相减、粘接、搭接，模型体素的合并，基本⽹格划分。

基本加载、求解及后处理。

问题描述：具体步骤：⾸先进⼊前处理(/PREP71.⽣成长⽅体Main Menu：Preprocessor>Create>Block>By Dimensions 输⼊x1=0,x2=3,y1=0,y2=1,z1=0,z2=3 平移并旋转⼯作平⾯Utility Menu>WorkPlane>Offset WP by Increments X,Y ,Z Offsets 输⼊2.25,1.25,.75 点击Apply XY ，YZ ，ZX Angles输⼊0，－90点击OK 。

创建圆柱体Main Menu：Preprocessor>Create>Cylinder> Solid Cylinder Radius输⼊0.75/2, Depth输⼊－1.5, 点击OK 。

拷贝⽣成另⼀个圆柱体Main Menu：Preprocessor>Copy>Volume 拾取圆柱体, 点击Apply, DZ输⼊1.5然后点击OK载荷3从长⽅体中减去两个圆柱体Main Menu：Preprocessor>Operate>Subtract Volumes ⾸先拾取被减的长⽅体，点击Apply, 然后拾取减去的两个圆柱体，点击OK 。

使⼯作平⾯与总体笛卡尔坐标系⼀致Utility Menu>WorkPlane>Align WP with> Global Cartesian2. Utility Menu: WorkPlane -> Display Working Plane (toggle onMain Menu: Preprocessor -> -Modeling-Create -> -Volumes-Block -> By 2 corners & Z 在创建实体块的参数表中输⼊下列数值: WP X = 0 WP Y = 1 Width = 1.5 Height = 1.75 Depth = 0.75 OKToolbar: SA VE_DB3.Utility Menu: WorkPlane -> Offset WP to -> Keypoints + 1. 在刚刚创建的实体块的左上⾓拾取关键点 2. OKToolbar:SAVE_DB4Main Menu: Preprocessor -> Modeling-Create -> Volumes-Cylinder -> Partial Cylinder + 1. 在创建圆柱的参数表中输⼊下列参数: WP X = 0 WP Y = 0 Rad-1 = 0 Theta-1 = 0 Rad-2 = 1.5 Theta-2 = 90 Depth = -0.75 2. OKToolbar: SAVE_DB45. 在轴承孔的位置创建圆柱体为布尔操作⽣成轴孔做准备Main Menu: Preprocessor -> Modeling-Create -> Volume-Cylinder -> Solid Cylinder + 1. 输⼊下列参数: WP X = 0 WP Y = 0 Radius = 1 Depth = -0.1875 2. 拾取Apply 3. 输⼊下列参数: WP X = 0 WP Y = 0 Radius = 0.85 Depth = -2 4. 拾取 OK6．从轴⽡⽀架“减”去圆柱体形成轴孔. Main Menu: Preprocessor -> Modeling-Operate -> Subtract -> Volumes +1. 拾取构成轴⽡⽀架的两个体，作为布尔“减”操作的母体。

输气管道受力分析（ANSYS建模）任务和要求：按照输气管道的尺寸及载荷情况,要求在ANSYS中建模，完成整个静力学分析过程。

求出管壁的静力场分布。

要求完成问题分析、求解步骤、程序代码、结果描述和总结五部分。

所给的参数如下：材料参数：弹性模量E=200Gpa; 泊松比0.26；外径R₁=0.6m；内径R₂=0.4m；壁厚t=0.2m。

输气管体内表面的最大冲击载荷P为1Mpa。

四.问题求解（一）．问题分析由于管道沿长度方向的尺寸远大于管道的直径，在计算过程中忽略管道的端面效应，认为在其长度方向无应变产生，即可将该问题简化为平面应变问题，选取管道横截面建立几何模型进行求解。

（二）．求解步骤定义工作文件名选择Utility Menu→File→Chang Jobname 出现Change Jobname对话框，在[/FILNAM] Enter new jobname 输入栏中输入工作名LEILIN10074723，并将New log and eror file 设置为YES，单击[OK]按钮关闭对话框定义单元类型1)选择Main Meun→Preprocessor→Element Type→Add/Edit/Delte命令，出现Element Type 对话框，单击[Add]按钮，出现Library of Element types对话框。

2）在Library of Element types复选框选择Strctural、Solid、Quad 8node 82,在Element type reference number输入栏中出入1，单击[OK]按钮关闭该对话框。

3. 定义材料性能参数1）单击Main Meun→Preprocessor→Material Props→Material models出现Define Material Behavion 对话框。

选择依次选择Structural、Linear、Elastic、Isotropic选项，出现Linear Isotropic Material Properties For Material Number 1对话框。

ANSYS使用问答精华之三-三维软件-怀伟机械资讯网ANSYS使用问答精华之三December 10, 2009 | tags ANSYS | views 36Comments 0Q为问A为回复--------------------------------------------------------------------------------Q：SFA的用法：哪位知道其用法，最好有一个例子。

A：SFA的所有用法全在帮助文件里。

SFA, AREA, LKEY, Lab, VALUE, VALUE21、area是你要加载荷的面，可以直接指定面的编号，也可以先用asel命令，选取然后用all参数即可。

2、lkey则是同element有关的载荷关键号，不同的element会有不同的意义。

3、lab是用来指定载荷的意义，比如说要加载压力，就用PRES，要加载热流量，就用HFLUX，要加载对流，就用对流热交换，就用CONV。

4、value就很简单了，就是知载荷的大小。

针对某些载荷和某些单元而言，一个value不足以表达得给出，另外一个值来。

这时就用到了value2。

例如在加载热交换载荷CONV时，往往还得给出环境温度（或者是流体温度），这个温度就用value2给出。

SFA,3,CONV,14235,25这个命令的意思就是在第3个面上加上一个热交换载荷，交换系数是14235，环境温度是25度。

--------------------------------------------------------------------------------Q：关于正交异性板有谁知道可以用什么单元模拟两个方向刚度不一样的板如何在ansys中实现。

Amatetial props->orthotropicA：据我了解ansys的材料属性基本上都可以在xyz三个方向分别定义你仔细找一找应该没有问题。

--------------------------------------------------------------------------------Q：我这里有两个问题向请教一下：1、对于平面钢架结构来说，比如说有一根杆是斜的，我想对它施加x或是y方向的均部载荷，而不是垂直于杆的均部载荷。

机械工程应用实例知识要点：☑∙箱形结构☑∙移动载荷☑∙模态分析☑∙接触分析☑∙函数边界☑∙过盈装配☑∙路径分析☑∙时程分析☑∙Workbench☑∙应力线性化分析☑∙螺栓连接件的预紧力分析☑∙APDL编程实现节点载荷循环求和☑∙BEAM188、BEAM189、SHELL63、SHELL181单元本章导读：在机械行业分析设计中，越来越多地应用CAD、CAE技术进行辅助设计和辅助分析。

ANSYS软件有效的将有限元数值分析技术和CAD、CAE有机地结合在一起，使用户可以直观地分析结构设计中的问题。

集装箱起重机主要使用在吞吐量大、装卸频繁的集装箱货场、货运站。

本章中的RMG 门架结构为典型的箱形结构，在比较了ANSYS中几种梁壳单元后，最后选用SHELL63来模拟龙门吊中的箱形梁。

回转窑是一种大型回转圆筒设备，是一种对称机构，包含了滚圈和托轮的接触、托轮和轴承的接触问题，含有高度非线性。

其中托轮和轴承还有过盈配合问题。

筒体对滚圈的压力简化为一个在柱坐标下的余弦压力。

ANSYS Workbench提供了一个协同仿真平台，拥有强大的CAD-CAE几何模型数据接口。

法兰接头广泛应用在压力容器和管道的可拆卸连接结构中，本章使用Workbench对法兰结构在螺栓顺序装配时的受力和变形进行有限元分析，其中包括了螺栓连接件的预紧力分析。

锥形夹头是一种机械常用装置，用于夹持机械构件。

接触分析是结构分析中的难点，本章以锥形夹头为例，详细地演示了接触分析的过程。

并且中使用APDL编程的方法演示了复杂的后处理技术。

在化工生产中，压力容器是使用最为广泛的一类设备。

本章以双支座卧式容器为例，采用ANSYS软件进行了有限元应力计算，分析了容器的应力与变形，并对其进行应力评定。

一般情况下，沿穿过壁厚路径的线法强度评定方法是目前最常用的方法。

ANSYS软件提供了应力线性化后处理方式。

6.1 龙门起重机结构有限元分析集装箱起重机主要使用在吞吐量大、装卸频繁的集装箱货场、货运站。

现代商贸工业ANSYS 软件在工程中的应用李健(张家口金鸿压缩天然气有限公司，河北张家口 075000)摘 要：本文阐述了 ANSYS 软件的特点和功能 应用前景。

关键词：ANSYS ；工程；应用；有限元中图分类号:TB 文献标识码:A0引言有限单元法和边界元法及有限差分法等为在工程 方面中的数值模拟方法，应用和影响最广为有限单元 法。

随着快速发展的计算机技术，使有限元数值模拟 技术逐渐成熟起来，有限元软件的代表之一，ANSYS 软件。

ANSYS 软件可与许多计算机辅助设计软件(如 Pro/Engineer , CATIA , AutoCAD 等)相兼容，从而达到 交换和共享数据的目的。

依托于ANSYS 软件的有限 元分析，可以使发生在结构内部在试验中无法观察到 的一些物理现象被观察到，例如弹体在不均匀介质侵 彻过程中的偏转与受力等。

1 ANSYS 软件的主要特征及功能1.1 ANSYS 软件的主要特征与相关有限元软件类比，ANSYS 主要特征为：(1) 使用时很方便，因ANSYS 就是Windows 程序；(2)可 应用在各种工程中，因ANSYS 的软件框架的由各个完 整的模块合成；(3)不仅可对结构进行线性求解，还可 分析许多种非线性的实例；(4)不仅可以对结构和电磁 及流体等方向分别进行独立研究，还可以对它们之间 的相互作用进行研究。

1.2 ANSYS 软件的主要功能ANSYS 软件可分析大部分工程以及科研中的相 关项目。

通过ANSYS 使用流程可把有限元分析总结 为三个步骤：第一，先进行前处理，主要包含定义类型, 设置属性，画出模型，分网络等工作；第二是求解，主要 包含增约束，增荷载，观察错解，求出结果等工作；第三 是后处理，主要包含列出结果，绘制图形，显示动画，得 出结论等工作。

ANSYS 的主要功能如图1所示。

实体建模网格划分结构分析(塑性、非线性) 热分析(渗流分析)流体动力学分析 电磁场分析 声场分析压电分析多物理场耦合分析通用后处理模块时间历程后处理模块图1 ANSYS 的主要功能ANSYS 软件的以下几种分析常在结构分析时被 用到：(1) 通过ANSYS 软件对对结构的静力分析，即对 结构在静力荷载的作用下，分别对应力和位移来计算, 包含线性及非线性两种类型。

ANSYS机械工程应用精华30例本文将介绍30个关于ANSYS机械工程应用的精华案例，包括结构分析、流体动力学、传热分析等多个方面。

结构分析1.案例1：汽车车身的弯曲性能分析使用ANSYS进行车身的有限元分析，确定车身在道路上行驶过程中的弯曲程度和扭曲情况。

2.案例2：飞机机翼的应力和变形分析使用ANSYS对飞机机翼进行有限元分析，以评估其在不同飞行条件下的应力和变形情况。

3.案例3：建筑结构的地震响应分析使用ANSYS进行地震响应分析，预测建筑结构在地震中的位移、速度和加速度等动态响应。

4.案例4：管道支架的疲劳寿命分析使用ANSYS进行管道支架的疲劳寿命分析，以确定其可靠性和寿命。

5.案例5：导轨系统的刚度和振动分析使用ANSYS对导轨系统进行刚度和振动分析，以提高导轨系统的性能和稳定性。

流体动力学6.案例6：风力发电机叶片的气动性能分析使用ANSYS进行风力发电机叶片的流动分析，以确定其气动性能和发电效率。

7.案例7：涡轮机的流动特性分析使用ANSYS对涡轮机的流动特性进行数值模拟，以改进其效率和性能。

8.案例8：水泵系统的压力分布和流量分析使用ANSYS对水泵系统进行压力和流量分析，以优化其设计和性能。

9.案例9：船舶的航行阻力和流场分析使用ANSYS对船舶进行流体动力学分析，研究其航行阻力和流场特性。

10.案例10：油气管道的流量和压力损失分析使用ANSYS对油气管道进行流体分析，以评估管道系统中的压力损失和流量分布。

传热分析11.案例11：电子器件的热管理分析使用ANSYS进行电子器件的传热分析，以提高散热效率并防止温度过高。

12.案例12：热交换器的传热性能分析使用ANSYS对热交换器进行传热分析，以评估其传热性能和热效率。

13.案例13：混凝土结构的温度变化分析使用ANSYS对混凝土结构进行传热分析，以预测其温度变化情况。

14.案例14：玻璃窗的热传导和辐射分析使用ANSYS对玻璃窗进行热传导和辐射分析，以改善建筑的保温性能。

关于国内市面上ANSYS类书籍的读书参考(转载)首先，简单介绍一下ANSYS软件。

ANSYS是融结构、流体、电场、磁场和声场等分析于一体的大型通用有限元分析软件，它由美国ANSYS公司开发。

本读书参考主要以朗润书目为依据，从1999年到现在，市面上共有一百多种ANSYS书籍，在这里只列出自我感觉相对有价值的供大家学习参考，并加以简要说明。

一、经典之作1《实用工程数值模拟技术及其在ANSYS上的实践》（1999）国内最早一本讲解ANSYS使用的书籍，由西工大和当时ANSYS驻北京办事处的人员联合编写。

推荐此书的理由：一是书中内容没有错误（不包括印刷错误在内），这是最重要的，因为以后的很多ANSYS书籍即便照着书一步一步地做例题也是做不通的，不知道是作者专门留了一手，还是太不负责任。

二是书中的内容已经很全面，从ANSYS的基本使用方法、结构静力分析、非线性分析和动力学分析到ANSYS的热分析、电磁场分析、计算流体动力学分析和高级技术分析都做了一一讲解，并附有APDL（参数化设计语言—ANSYS脚本语言）格式的例题，以后的很多ANSYS 书籍的内容几乎都是照抄这本书的。

此书的缺憾在于没有菜单式（GUI）的例题，不太适合初学者。

2《电脑辅助工程分析ANSYS使用指南》（2001）此书为大陆引进台湾的关于ANSYS使用的书籍，最新版是《ANSYS工程分析实例教程》（2006）但新旧版本在内容上基本没有什么差别。

书中对于使用ANSYS建立模型、划分网格和载荷的施加进行了比较详细地讲解，并附有练习，是学习APDL初级应用的绝好书籍。

此书也没有菜单式的例题，同样不太适合初学者。

3《有限元分析ANSYS理论与应用》（第二版，2005）此书为中译本，第一版为《有限元分析ANSYS理论与应用》（2003）第三版为《有限元分析ANSYS理论与应用》（2008）本书主要讲解有限元理论在ANSYS中的应用，内容主要包括有限元分析的基本思想、一维单元、二维单元和三维单元的有限元公式及其在ANSYS中的应用等。

有限元方法BFinite Element Method (B)授课教师：徐天爽讲师授课对象：机械工程专业本科生吉林大学机械科学与工程学院个人简介姓名：徐天爽（机械学院机械设计及自动化系，讲师）毕业院系：固体力学专业09级博士（12年毕业留校）任职院系：机械学院机械设计及自动化系研究方向：结构优化设计、结构振动分析联系方式：邮箱——xts@ 办公室——机械馆521室电话——156********说明1、理论课22学时，三教上机试验6学时；2、成绩：上课出勤/随堂测试+上机实验；3、上机实验=上机出勤+实验报告+提问；4、课下安装ANSYS软件12.0以上版本。

3[1] 高秀华，等. 有限单元法原理及应用简明教程[M]. 北京：化学工业出版社，2008.（本课程用书）程[2] 曾攀. 工程有限元方法[M]. 北京：科学出版社，[2][]北京科学出版社2010.（简述有限元理论及流程，附带ANSYS操作，非常适合机械专业学生自学）[3] Hutton. Fundamentals of finite element analysis[M]. 重庆：重庆大学出版社，2007.（英文版有限元法教材，不仅思路清晰，通俗易懂，（英文版有限元法教材不仅思路清晰通俗易懂而且锻炼专业英语能力）[4] 王勖成. 有限单元法[M]. 北京：清华大学出版社，[4][M]北京清华大学出版社2003.（基本涵盖全部知识点，理论推导详细，不过内容稍显枯燥。

适合力学专业或想深入学习有限元法的机械显枯燥适合力学专业或想深入学有限法的机械专业学生）[5] 张洪才. ANSYS 14.0理论解析与工程应用实例[M]. 机械工业出版社，2013.（熟悉ANSYS基本操作及功能）[6] 高耀东，刘学杰. ANSYS机械工程应用精华50例（第3版）[M]. 电子工业出版社，2011.（非常好的工程实例）[7] 龚曙光，谢桂兰，黄云清. ANSYS参数化编程与命令手册[M]. 机械工业出版社，2013.（常用APDL命令流介绍及实例）[8] 王新敏，李义强，许宏伟. ANSYS结构分析单元与应用[M]. 人民交通出版社，2012.（翻译了ANSYS的HELP文档，给出各种单元类型特文档给出各种单元类型特性及适用分析类型介绍）仿真科技论坛/7工程结构设计过程采用实验法：反复修改设计参数优点——直观缺点——设计周期长成本高有限单元法广泛应用在结构设计、优化设计、灵敏度分析等众多研究领域中。

第五例杆系结构的静力学分析实例——平面桁架/clearL=0.1A=1e-4/PREP7ET,1,BEAM3R,1,AMP,EX,1,2E11MP,PRXY,1,0.3N,1N,2,LN,3,2*LN,4,L,LE,1,2E,2,3E,1,4E,2,4E,3,4FINISH/SOLUD,1,UXD,1,UYD,3,UYF,4,FY,-2000SOLVEFINISH/POST1ETABLE,FA,SMISC,1ETABLE,SA,LS,1PRETAB,FA,SAFINISH第六例干系结构的静力学分析——悬臂梁一工字悬臂梁，分析其在集中力p作用下自由端的变形，一直梁的材料为10号热轧工字钢，其横截面面积为A=14.345cm2，截面高度H=100mm，惯性矩I=245cm4，梁的长度L=1m，集中力p=10000N,钢的弹性模量E=2e11N/m2，泊松比为0.3/clear/prep7Et,1,beam3R,1,14.345e-4,245e-8,0.1Mp,ex,1,2e11Mp,prxy,1,0.3K,1,0,0,0Lstr,1,2Lesize,1,,,50Lmesh,1Finish/soluDk,1,uxDk,1,uyDk,1,rotzFk,2,fy,-10000SolveFinish/post1PldispFinish第七例平面问题的求解实例——厚壁圆筒问题一厚壁圆筒，其内半径r1=50mm，外半径r2=100mm，作用在内孔上的压力p=10MPa，无轴向压力，轴向长度很大可视为无穷，要求计算厚壁圆筒的径向应力和切向应力沿半径方向的分布。

/clear/filname,example7/prep7Et,1,plane183,,,2Mp,ex,1,2e11Mp,prxy,1,0.3Pcirc,0.1,0.05,0,90Lesize,4,,,6Lesize,3,,,8Mshape,0Mshkey,1Amesh,1Finish/soluDl,4,,uyDl,2,,uxSfl,3,pres,10e6Solve/post1Path,p1,2Ppath,1,30Ppath,2,1pdef,sr,s,xPdef,st,s,yPlpath,sr,stFinish第八例扳手的受力分析/clear/filname,example8/prep7Et,1,plane42Et,2,solid45Mp,ex,1,2e11Mp,prxy,1,0.3Rpr4,6,0,0,0.01K,7,0,0,0K,8,0,0,0.05K,9,0,0.1,0.05Lstr,7,8Lstr,8,9Lfillt,7,8,0.015Lstr,1,4AsbL,1,10Lesize,2,,,3Lesize,3,,,3Lesize,4,,,3Lesize,7,0.01Lesize,8,0.01Lesize,9,0.01 Mshape,0Mshkey,1Amesh,allVdrag,all,,,,,,7,9,8 Aclear,2,3,1Finish/soluDa,2,allDa,3,allKsel,s,,,24,29,1Fk,all,fx,100Ksel,allSolveFinish/post1/view,1,1,1,1Pldisp,2Plnsol,s,eqv,0,1Nwpave,159/type,1,sect/cplane,1/replotfinish第九章圆轴扭转分析设等直圆轴的圆截面直径D=50mm，长度L=120mm，作用在圆轴两端上的转矩Mn=1.5xe3N.m/clear/filname,example9/prep7Et,1,plane183Et,2,solid186Mp,ex,1,2.08e11Mp,prxy,1,0.3Rectng,0,0.025,0,0.12Lesize,1,,,5Lesize,2,,,8Mshape,0Mshkey,1Amesh,1Extopt,esize,5Extopt,aclear,1Vrotat,1,,,,,,1,4,360/view,1,1,1,1Wprot,0,-90Cswpla,11,1,1,1Nsel,s,loc,x,0.025Rpotat,allFinish/soluD,all,uxNsel,r,loc,z,0.12F,all,fy,1500Allsel,allDa,6,allDa,10,allDa,14,allSolveFinish/post1Pldisp,1Rsys,11Nsel,s,loc,z,0.045Nsel,r,loc,y,0Prnsol,u,ynsel,s,loc,z,0,0.045esln,r,1plesol,s,yzFinish第十例模态分析实例——均匀直杆的固有频率分析一根长度为L的等截面直杆，一端固定，一段自由。

Value Engineering0引言ANSYS 是一款以有限元分析为基础的大型通用CAE 软件，是现代产品设计中的高级CAD 工具之一[1]。

ANSYS中的Structral 模块提供了完整的结构分析功能，包括几何非线性、材料非线性、各种动力学分析等计算能力，此程序包在结构分析方面具有强大的功能。

在实际生产过程中，常常会遇到各种各样的机械结构分析问题：如机械结构受力，变形及内部应力情况等等。

利用ANSYS 软件对机械模型进行仿真模拟计算，通过应力、应变云图直观展示构件的性能特点，从而为解决机械结构中常见的问题提供理论依据。

ANSYS 仿真分析的结果可以帮助设计人员对实际生产方案作出准确的判断，节省物力财力，为提高生产效率及缩短设计研发周期的产生有很大的作用。

本文结合典型工程实例介绍了ANSYS 结构分析的基本方法和分析过程，且对ANSYS 软件在机械结构分析的发展趋势进行了探讨。

1ANSYS 软件计算分析的原理ANSYS 软件计算分析的原理是将连续的结构离散成有限多个单元，并在每一个单元中设定有限数量的节点，将连续体看作是只在节点处相连续的一组单元的集合体，同时选定场函数的节点值作为基本未知量，并在第一单元中假设一个插值函数来表示单元中场函数的分布规律，进而利用弹性力学、固体力学、结构力学等力学中的变分原理去建立用以求解节点未知量的有限元方程，从而将一个连续域中的无限自由度问题转化为离散域中的有限自由度问题[2]。

求解后就可以利用解得的节点值和设定的插值函数确定单元上以至整个集合上的场函数。

2ANSYS 机械结构分析的步骤用户可以使用ANSYS 软件进行不同类型的分析。

从简单的线性、静态分析，到复杂的非线性、瞬态分析，无论什么类型的分析，ANSYS 都有基本固定的分析流程。

ANSYS 软件具有多种有限元分析的能力，一个典型的ANSYS 分析过程可分为以下三个步骤[3]：①创建有限元模型。

包括创建或读入几何模型；定义材料属性；划分单元（节点及单元）；②施加载荷进行求解。

ANSYS经典应用实例（入门和提高好帮手）第5章ANSYS静力分析实例中南大学5.1 结构静力学分析中用到的单元ANSYS软件中结构静力分析用来分析由于稳态外载荷引起的系统或部件的位移、应变、应力和力。

稳态外载荷包括稳定的惯性力如重力、旋转件所受的离心力和能够等效为静载荷的随时间变化的载荷。

这种分析类型有很广泛的应用如确定确定结构应力集中程度预测结构最大应力等。

类别形状和特性单元类型1. 杆普通LINK1,LINK8双线性LINK102. 梁普通BEAM3,BEAM4截面渐变BEAM54,BEAM44塑性BEAM23,BEAM24考虑剪切变形BEAM188,BEAM189第5章ANSYS静力分析实例中南大学类别形状和特性单元类型3. 管普通PIPE16PIPE17PIPE18浸入PIPE59塑性PIPE20PIPE604. 二维实体三角形PLANE2四边形PLANE42PLANE82PLANE182超弹性单元HYPER84HYPER56HYPER74粘弹性VISCO88大应变VISO106VISO108谐单元PLANE83PLANE25P单元PLANE145PLANE146第5章ANSYS静力分析实例中南大学类别形状和特性单元类型5. 三维实体块SOLID45SOLID95SOLID73SOLID185四面体SOLID92SOLID72层SOLID46各向异性SOLID64SOLID65超弹性单元HYPER86HYPER58HYPER158粘弹性VISO89大应变VISO107P单元SOLID147SOLID1486. 壳四边形SHELL93SHELL63SHELL41SHELL43SHELL181轴对称SHELL51SHELL61层SHELL91SHELL99剪切板SHELL28P单元SHELL150第5章ANSYS静力分析实例中南大学类别形状和特性单元类型7. 接触单元面面TARGET169TARGET170SURF171SURF172SURF173点面SURF174点点CONTAC48CONTAC49 刚性表面CONTAC12CONTAC52CONTAC268. 专业单元弹簧COMBIN14COMBIN39COMBIN40质量MASS21控制单元COMBIN37表面效应单元SURF19SURF22SURF153SURF154铰COMBIN7线性激发器LINK11矩阵MATRIX27MATRIX50第5章ANSYS静力分析实例中南大学类别形状和特性单元类型9. 耦合场声学TARGET169TARGET170SURF171SURF172SURF173 压电热应力SURF174磁结构CONTAC48CONTAC49流体结构CONTAC12CONTAC52CONTAC26第5章ANSYS静力分析实例中南大学5.2 结构静力学分析的类型静力分析线性静力分析非线性静力分析非线性静力分析允许有大变形、蠕变、应力刚化、接触单元、超弹性单元等。