111ANSYS进行有限元静力学分析

第1章 静力分析1.1 力的概念力在我们的生产和生活中随处可见，例如物体的重力、摩擦力、水的压力等，人们对力的认识从感性认识到理性认识形成力的抽象概念。

力是物体间的机械作用，这种作用可以使物体的机械运动状态或者使物体的形状和大小发生改变。

从力的定义中可以看出力是在物体间相互作用中产生的，这种作用至少是两个物体，如果没有了这种作用，力也就不存在，所以力具有物质性。

物体间相互作用的形式很多，大体分两类，一类是直接接触，例如物体间的拉力和压力；另一类是“场”的作用，例如地球引力场中重力，太阳引力场中万有引力等。

同时力有两种效应：一是力的运动效应，即力使物体的机械运动状态变化，例如静止在地面物体当用力推它时，便开始运动；二是力的变形效应，即力使物体大小和形状发生变化，例如钢筋受到横向力过大时将产生弯曲，粉笔受力过大时将变碎等。

描述力对物体的作用效应由力的三要素来决定，即力的大小、力的方向和力的作用点。

力的大小表示物体间机械作用的强弱程度，采用国际单位制，力的单位是牛顿（N ）（简称牛）或者千牛顿（kN ）（简称千牛），1kN =103N 。

力的方向是表示物体间的机械作用具有方向性，它包括方位和指向。

力的作用点表示物体间机械作用的位置。

一般说来，力的作用位置不是一个几何点而是有一定大小的一个范围，例如重力是分布在物体的整个体积上的，称体积分布力，水对池壁的压力是分布在池壁表面上的，称面分布力，同理若分布在一条直线上的力，称线分布力，当力的作用范围很小时，可以将它抽象为一个点，此点便是力的作用点，此力称为集中力。

由力的三要素知，力是矢量，记作F ，本教材中的黑体均表示矢量，可以用一有向线段表示，如图1-1所示，有向线段AB 的大小表示力的大小；有向线段AB 的指向表示力的方向；有向线段的起点或终点表示力的作用点。

1.2 静力学基本原理所谓静力学基本原理是指人们在生产和生活实践中长期积累和总结出来并通过实践反复验证的具有一般规律的定理和定律。

ANSYS有限元分析报告1. 简介在工程设计领域，有限元分析是一种常用的数值分析方法，通过将复杂的结构划分为有限数量的单元，然后对每个单元进行力学和物理特性的计算，最终得出整个结构的响应。

ANSYS是一款流行的有限元分析软件，提供了丰富的工具和功能，可用于解决各种工程问题。

本文将介绍ANSYS有限元分析的基本步骤和流程，并以一个实际案例为例进行说明。

2. 步骤2.1 确定分析目标首先要确定分析的目标。

这可以是结构的强度分析、振动分析、热传导分析等。

根据目标的不同，还需确定所需的加载条件和边界条件。

2.2 几何建模在进行有限元分析之前，需要进行几何建模。

在ANSYS中，可以使用几何建模工具创建和编辑结构模型。

这包括定义几何形状、尺寸和位置等。

2.3 网格划分网格划分是有限元分析的关键步骤。

通过将结构划分为多个单元，可以将结构分解为有限数量的离散部分，从而进行数值计算。

在ANSYS中，可以使用网格划分工具进行自动或手动划分。

2.4 材料属性定义在进行有限元分析之前，需要定义材料的物理和力学属性。

这包括弹性模量、泊松比、密度等。

ANSYS提供了一个材料库，可以选择常见材料的预定义属性，也可以手动定义。

2.5 加载和边界条件定义在进行有限元分析之前，需要定义加载和边界条件。

加载条件可以是力、压力、温度等。

边界条件可以是支撑、固定或自由。

2.6 求解和结果分析完成前面的步骤后，可以开始求解分析模型。

ANSYS将应用数值方法来解决有限元方程组，并计算结构的响应。

一旦求解完成，可以进行结果分析，包括位移、应力、应变等。

2.7 结果验证和后处理在对结果进行分析之前，需要对结果进行验证。

可以使用已知的理论结果或实验数据进行比较，以确保分析结果的准确性。

完成验证后，可以进行后处理，生成报告或结果图表。

3. 案例分析在本案例中，将针对一个简单的悬臂梁进行有限元分析。

3.1 确定分析目标本次分析的目标是确定悬臂梁在给定加载条件下的应力分布和变形。

3.2 概念建模
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图3-1-15 创建曲面映射面
3.2 概念建模
概念建模在DM 的Concept 菜单，主要用于创建、修改线体和面体，最终体现为梁和壳模型，如图3-2-1所示。

1．Line From Points （通过点建立线）
点选时需要按住Ctrl 键多选，同时Operation 处注意选择Add
Material 或者Add Frozen 。

前者表示添加的线体是统一的材料和
截面，后者则不然。

2．Lines Form Sketches （通过草绘建立线）
3．Lines From Edges （通过边建立线）
基于已有的2D 或3D 模型边界建立模型。

4．3D Curve （建立3D 曲线）
建立3D 曲线基于两种形式：①基于DM 里的点；②基于点云文件。

5．Split Edges （分割线体）
其中Fractional 为按比例分割；Split By Delta 为按距离分割（Sigema
为分割点距起点距
图3-2-1 Concept 菜单。

有限元学院：机电学院专业：姓名：学号：^.一、问题描绘如下图的平面，板厚为，左端固定，右端作用 50kg 的均布载荷，对其进行静力剖析。

弹性模量为 210GPa，泊松比为 0.25.二、剖析步骤1．启动 ansys ，进入ansys界面。

2．定义工作文件名进入ANSYS/Multiphsics Change Jobname 的按钮，会弹出的的程序界面后，单击Utility Menu菜单下File中Change Jobname对话框，输入gangban 为工作文件名，点击 ok。

3．定义剖析标题选择菜单File-Change Title在弹出的对话框中，输入Plane Model作为剖析标题，单击 ok。

4．从头显示选择菜单Plot-Replot单击该按钮后，所命令的剖析标题工作文件名出此刻ANSYS 中。

5．选择剖析种类在弹出的对话框中，选择剖析种类，因为此例属于构造剖析，选择菜单Main Menu：Preferences，应选择Structural这一项，单击ok。

6．定义单元种类选择菜单Main Menu-Preprocessor-Element Type-Add/Edit/Delete单击弹出对话框中的 Add 按钮，弹出单元库对话框，在资料的单元库中选 Plane82 单元。

即在左边的窗口中选用 Solid 单元，在右边选择 8 节点的 82 单元。

而后单击 ok。

7．选择剖析种类定义完单元种类后，Element Type 对话框中的Option按钮被激活，单击后弹出一个对话框，在Elenment behavior中选择Plane strs w/ thk ，在 Extra Element output中，选择 Nodal stress，单击close，封闭单元种类对话框。

8．定义实常数选择菜单Main Menu-Preprocessor-Real Constants Add/Edit/Delete履行该命令后，在弹出Real Constants对话框中单击Add 按钮，确认单元无误后，单击ok，弹出Real Constants Set Number 1，for Plane 82对话框，在thickness后边输入板的厚度 0.01 单击 ok，单击 close 。

AnsysWorkbench静力学分析详细实例.pdfAnsys静力分析实例：1 问题描述：如图所示支架简图，支架材料为结构钢，厚度10mm，支架左侧的两个通孔为固定孔，顶面的开槽处受均布载荷，载荷大小为500N/mm。

2 启动Ansys Workbench，在界面中选择Simulation启动DS模块。

3 导入三维模型，操作步骤按下图进行，单击“Geometry”，选择“From File”。

从弹出窗口中选择三维模型文件，如果文件格式不符，可以把三维图转换为“.stp”格式文件，即可导入，如下图所示。

4 选择零件材料：文件导入后界面如下图所示，这时，选择“Geometry”下的“Part”，在左下角的“Details of ‘Part’”中可以调整零件材料属性。

5 划分网格：如下图，选择“Project”树中的“Mesh”，右键选择“Generate Mesh”即可。

【此时也可以在左下角的“Details of ‘Mesh’”对话框中调整划分网格的大小（“Element size”项）】。

生成网格后的图形如下图所示：6 添加分析类型：选择上方工具条中的“New Analysis”，添加所需做的分析类型，此例中要做的是静力分析，因此选择“Static Structural”，如下图所示。

7 添加固定约束：如下图所示，选择“Project”树中的“Static Structural”，右键选择“Insert”中的“Fixed Support”。

这时左下角的“Details of ‘Fixed Support’”对话框中“Geometry”被选中，提示输入固定支撑面。

本例中固定支撑类型是面支撑，因此要确定图示6位置为“Face”，【此处也可选择“Edge”来选择“边”】然后按住“CTRL”键，连续选择两个孔面为支撑面，按“Apply”确认，如下图所示。

8 添加载荷：选择“Project”树中的“Static Structural”，右键选择“Insert”中的“Force”，如下图所示。

基于ANSYS勺轴类零件有限元静力学分析马超（山东科技大学交通学院，车辆工程2011-1 ）.、八、-刖言轴向受弯扭的杆件在工程中的应用非常广泛。

齿轮减速器中的齿轮轴承受扭矩的作用，如果扭矩过大，或者轴过于细长，则有可能突然变弯，发生稳定失效。

有限元法是利用电子计算机进行数值模拟分析的方法。

ANSY软件作为一款功能强大、应用广泛的有限元分析软件，不仅具备几何建模的模块，而且也支持其他主流三维建模软件接口，目前在工程技术领域中的应用十分广泛，其有限元计算结果已成为各类工业产品设计和性能分析的可靠依据。

文章在基于有限元分析软件ANSY的基础上对轴的承载特性进行了分析。

摘要：介绍应用ANSY软件分析轴类零件在扭转载荷压力作用下发生形变量和应力分布的情况。

关键词：载荷；轴；ANSYS一问题分析求解下图为一轴类零件结构示意图。

该零件在两个滚动轴承处受到轴向和径向约束，左侧键槽侧面受到6000N的均布载荷，右侧键槽侧面受3000N的均布载荷。

模型材料为钢材料，弹性模量为2 1011MP a，泊松比为0.3。

作出等效应力图和变形图，并进行强度分析。

1—I-二轴有限元模型2.1建立轴零件有限元模型轴为左右对称结构。

在Siemens UGNX8.5中建立该轴三维模型，通过接口导 入 ANSY 中。

该载荷轴采用Tet 10node 187单元。

此单元是一个高阶3维20节点固体结构单元， 每个节点有3个沿x 、y 和z 方向平移的自由度，具有二次位移模式，主要适用于位 移、变形等方面。

如果要求精度高，可较好地剖分；如果要求精度不高，由于单 元本身是高阶单元，使用稍微弱一点的网格也可行，能够用于不规则形状，且不 会在精度上有任何损失。

2.2网格划分网格划分的过程就是结构离散化的过程，通常轴模型划分的单元越多越密 集，就越能反映实际结构状况，计算精度越高，计算工作量越大，计算时间增长。

由于轴结构属于局部不规则几何体，因此采用自动划分法进行网格划分。

ANSYS的有限元静力和模态分析1 前言我国土地辽阔，水资源丰富，可以开发的水电容量约为3.78亿KW，据世界第一位。

目前我们已经修建了如三峡、小浪底等大型水利水电工程，而这些工程也在我国经济建设中发挥了巨大的作用。

建国以来，随着技术的提高，各种各样型式的重力坝在坝工设计中占了很大的比重。

重力坝是一种主要依靠坝体自重产生的抗滑力来维持自身稳定的坝型。

近年来，混凝土重力坝在重力坝中所占的比重越来越大。

混凝土重力坝以具有安全可靠，耐久性好，抵抗渗漏、设计和施工技术简单，易于机械化施工、对不同的地形和地质条件适应性强等优点而被广泛应用[1]。

但由于许多坝都是建立在地震多发和高烈度地区，一旦遭到破坏将会带来难以估计的经济和损失，因此对大坝做模态分析，计算分析它的固有频率和振型，为重力坝的抗震稳定性分析奠定基础。

2 有限元模型建立某工程非溢流混凝土重力坝，高17米，宽24米，顶宽5米。

上游面坡度为1：0，下游面坡度为1：0.8[2]。

假设大坝的基础是嵌入到基岩中，地基是刚性的。

大坝采用的材料参数为：弹性模量E=3.5GPa，泊松比ν=0.2，容重γ=25KN/m3。

水的质量密度1000kg/m3。

模型见图一2.1静力分析SOLID186是一个高阶3维20节点固体结构单元，SOLID186具有二次位移模式可以更好的模拟不规则的网。

本文使用SOLID186单元进行数值模拟分析。

按照满库状态施加荷载，基础是刚性，底面施加约束，对整个重力坝施加重力荷载，然后求解分析。

分析结果见图二、图三、图四、图五。

从图二中可看出X方向的最大位移是0.119mm，位置在坝顶；最小位移是0.00104mm，位置在坝底部。

从图三中看出y方向的最小位移是0.117mm，位置在坝底部。

从图四中看出z方向的最大位移和最小位移相差不大且数值很小，基本可以忽略。

根据x，y，z方向的位移图可以看出，在满库状态下，坝沿着河流方向以及竖直方向的位移是在安全范围之内的。

静力学问题的求解——扳手的受力分析利用ANSYS对空间问题进行静力学分析，下面就以扳手的受力分析为例，说明ANSYS 的分析方法、步骤和过程。

1、改变工作名称在通用菜单上选择“File”→“Change Jobname”。

在弹出图1的对话框中输入文件名，单击“OK”按钮。

图1 改变工作名称2、创建单元类型在主菜单中选择“Preprocesso r”→“Element Type”→“Add/Edit/Delete”。

弹出如图2的对话框，然后在其中单击“Add”按钮；弹出如图3的对话框，在对话框中选择单元的类型。

图2单元类型图3 单元类型选择对话框3、定义材料特性在主菜单中选择“Preprocesso r”→“Material Props”→“Material Models”。

在弹出的如图4的菜单中选择“Structural”→“Linear”→“Elastic”→“Isotropic”，弹出如图5的对话框，在EX文本框中输入2e11, 在PRXY文本框中输入0.3 ，然后点击 OK 按钮。

图4 材料模型图5 材料特性在主菜单中选取“Preprocessor”→“Modeling”→“Create”→“Areas”→“Polygon”→“Hexagon”。

在弹出的菜单如图6中，在“WP X”、“WP Y”和“Radius”文本框中分别输入0、0和0.01，单击OK按钮。

创建六边形、改变视角并显示关键点和线号如图7所示。

图6创建六边形图7创建六边形及显示关键点、线号在ANSYS主菜单中选取“Preprocessor”→“Modeling”→“Create”→“Keypoints”→“In Active CS”。

在弹出的对话框图8中创建点7，X、Y、Z坐标为0,0,0,单击“Apply”按钮，继续创建关键点8，坐标为0,0,0.05，单击“Apply”按钮，创建点9，坐标为0,0.1,0.05，单击OK按钮。

定义单元类型：Main menu | preprocessor ｜Element Type ｜Add/Edit/Delete命令出现Element Types 对话框，单击Add按钮，出现Library of Element Types 对话框。

在列表框中,选择单元类型，然后单击OK。

定义材料性能参数:选择Main menu ｜preprocessor | Material props ｜Material Models 命令,出现Define Material Model Behavior 对话框。

在Material Models Available 一栏中依次双击Structural、Linear、Elastic、isotropic 选项。

在EX输入栏中输入（弹性模量）2.2E11,(2.2E11=220Gpa）在PRXY中输入(泊松比）0。

3单击OK关闭对话框。

创建几何模型，划分网格:选择Utility Menu | file ｜import 导入有限元模型。

通过Main menu | preprocessor | Modeling ｜create ｜point/line.。

给有限元模型添加相关的重要的点和线。

选择Main menu ｜preprocessor ｜Meshing ｜Mesh tool ｜勾选Smart Size ，然后在下拉菜单Mesh中选择V olumes,然后单击凸起按钮Mesh | 弹出选择对话框，用鼠标选取有限元模型，使得整个模型变色后单击OK开始网格划分,划分结束后关掉弹出的多余对话框。

运行计算：Main menu ｜Solution ｜analysis Type | New Analysis ｜选择static 单击OKMain menu | Solution ｜Define Loads ｜Apply |Structural | Displacement ｜On Nodes/point/line/area.。

ANSYS有限元分析报告1. 引言有限元分析（Finite Element Analysis, FEA）是一种常用的工程分析方法，可以用于预测材料和结构在各种工况下的行为和性能。

本报告旨在通过使用ANSYS软件进行有限元分析，对某一具体的工程问题进行模拟和分析，并得出相应的结论和建议。

2. 问题描述本次有限元分析的问题是研究某结构在受载情况下的应力分布和变形情况。

具体而言，我们关注的结构是一个柱形零件，其材料为XXX，尺寸为XXX。

该结构在受到垂直向下的均布载荷时，会发生弯曲变形和应力集中现象。

我们的目标是通过有限元方法对该结构进行分析，预测其应力分布情况，并评估其承载能力。

3. 模型建立我们使用ANSYS软件来建立和分析该结构的有限元模型。

首先，我们将导入该零件的几何数据，然后通过ANSYS的建模工具创建相应的有限元模型。

在建立模型的过程中，我们需要注意几何尺寸、材料特性、约束条件和加载方式等参数的设定，以确保模型的准确性和可靠性。

4. 材料属性和加载条件在进行有限元分析之前，我们需要确定材料的特性和加载条件。

根据提供的信息，我们将采用XXX材料的力学特性进行模拟。

同时，我们假设该结构受到均布载荷的作用，其大小为XXX。

这些参数将在后续的分析中使用。

5. 模型网格划分在进行有限元分析之前，我们需要对模型进行网格划分。

网格的密度和质量将直接影响分析结果的准确性和计算效率。

在本次分析中，我们将采用适当的网格划分策略，以满足准确性和计算效率的要求。

6. 模型分析和结果通过ANSYS软件进行有限元分析后，我们得到了该结构在受载情况下的应力分布和变形情况。

根据分析结果，我们可以观察到应力集中区域和变形程度，并根据材料的特性进行评估。

同时，我们可以通过对加载条件的变化进行分析，预测该结构的承载能力和安全系数。

7. 结论和建议根据有限元分析的结果，我们得出以下结论和建议：•该结构在受均布载荷作用下发生应力集中现象，需要对其进行加强和优化设计。