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平面应力板的计算与分析1、单元选择（plane82）点击“ok”点击“Option”Element behavior k3选择“plane stress”（注：分析问题是平面应力问题）点击“ok”点击“close”2、输入材料参数点击“ok”3、建立模型3.1建立矩形点击“ok”3.2建立圆面点击“ok”3.3生成圆孔选择矩形点击“ok”选择圆面点击“ok”显示线将矩形的每条边均匀分为两段点击“OK”点击“OK”注：每次操作只能将一条线分为两段。
最终分段完成的模型如下图连线（圆孔的点与矩形边中点连线）最终连完线的模型如下图面的分解选择面点击“OK”选择模型中部的四条线点击“OK”4划分网格4.1凝聚线（将矩形截面相邻的两条边凝聚成一条线）点击“OK”线划分段数Line点击“set”选择圆孔中个四条线点击“ok”Line点击“set”选择如下图四条线点击“OK”显示line点击“Meshtool”Line中的点击“Flip”点击“OK”“Meshtool”中的“shape”中，选择“Mapped”，点击“Mesh”点击“Pick All”5求解5.1求解类型的选择选择“static”点击：“ok”5.2施加约束条件选择竖向两条线，如下图，点击“ok”选择“UX”，点击“ok”显示line选择水平两条线，如下图，点击“ok”选择“UY”，点击“ok”5.3施加均布拉力选择板两端的节点（node）点击“ok”（注：不需要考虑跳出来的警告，点击“close”）显示单元（Element）压力显示方式修改成为用箭头方式显示。
点击“ok”位移约束转换到有限元模型点击“ok”5.4求解点击“ok”6后处理6.1变形情况点击“OK”X方向位移图点击“OK”总位移图点击“OK”显示应力x点击“ok”显示应力y点击“ok”显示等效应力点击“ok”图形输出：方法1图形文件在工作目录中方法2将文件保存到自己指定的位置。
第五章控制程序及监控界面的开发控制系统的效率和性能一方面决定于系统的硬件设计，另一方面在很大程度上取决于应用程序的设计质量。
只有将系统的硬件和软件有机的结合在一起，相辅相成，才能使系统最大程度的发挥效率。
软件是计算机控制系统的神经中枢，控制系统中的控制任务最终是靠软件即应用程序的执行来完成的。
因此软件开发占有相当重要的地位，本实验室自控系统是由三大软件支撑的，分别是利用PLC 编程软件STEP7 V5.2，嵌入式组态软件MCGS，以及虚拟仪器Labview7.0所开发的程序。
STEP7基础软件是用于西门子公司SIMATIC S7、SIMATIC C7和SIMATIC WinAC 等控制系统的标准开发软件，主要用于完成控制程序的开发。
本实验室包含的设备种类多、数量大、各设备间关系复杂。
实验室的操作者要全面、综合和有效地监控、操作和管理试验系统并不是件容易的事情，因此还需要设计合理的控制操作界面，本实验室利用MCGS嵌入式组态软件开发出形象的控制界面，并利用其提供的动画功能仿真试验系统的运行状态。
无论是研究性试验还是本科教学试验，都需要采集大量的数据，并需要对这些数据作分析、存储、曲线显示等，因此本试验室采用Labview开发数据采集程序。
因为他们的界面和和操作模仿物理仪器，如示波器和万用表，所以Labview 程序被称作虚拟仪器，。
在Labview中包含了一系列进行采集、分析、显示的工具，能很快的帮助解决复杂数据采集问题。
通过这些软件的应用，可以构造强大的实验室自控系统。
§5.1控制程序方案确定§5.1.1控制算法的选择随着智能控制技术的发展，不断有空调控制算法方面的报道，现已有模糊控制、神经网络控制、自适应控制、解耦控制在变风量空调系统中的应用的思想，但这些研究成果多为仿真结果，在实际应用还用一定的距离，而PID算法控制简单、抗干扰性好、可靠性高等优点[46]。
PID控制是最早发展起来的控制策略之一，由于其算法简单、代码少，可靠性高等优点，使得PID在工程中应用达90%以上。
第七章平面问题分析实例本章将介绍工程常见的一大类问题：平面问题。
平面问题的模型上可以大大简化而又不失精度。
平面问题分为平面应力问题和平面应变问题。
本章中将对平面应力问题举例进行介绍，平面应变问题的分析过程和要求与平面应力问题基本一致，所区别的只是单元的行为方式选项设置不同而已，平面应力要求选择的是Plane Stress，而平面应变问题选择Plane Strain。
本章中通过对高速旋转的光盘的应力分析来介绍ANSYS中关于平面应力问题分析的基本过程和注意事项。
7．1 问题描述标准光盘，置于52倍速的光驱中处于最大读取速度（约为10000转/分），计算其应力分布。
标准光盘参数：外径：120mm内孔径：15mm厚度：1.2mm4弹性模量1.6×10MPa33密度：2.2×10Kg/m7． 2 建立模型虽然本实例模型比较简单，但是也包含了ANSYS分析的各个过程，其中包括设定分析作业名和标题；定义单元类型和实常数；定义材料属性；建立几何模型；划分有限元网格。
下面就结合本实例进行介绍，本实例中的单位为应力单位MPa，力单位为N，长度为mm。
7．2．1 设定分析作业名和标题在进行一个新的有限元分析时，通常需要修改数据库文件名，并在图形输出窗口中定义一个标题用来说明当前进行的工作内容。
另外，对于不同的分析范畴（结构分析、热分析、流体分析、电磁场分析等）ANSYS6.1所用的主菜单的内容不尽相同，为此我们需要在分析开始时选定分析内容的范畴，以便ANSYS6.1显示出跟其相对应的菜单选项。
（1）选取菜单路径Utility Menu | File | Change Jobname，将Change Jobname（弹出修改文件名）对话框，如图7.1所示。
图7.1 设定分析文件名（2）在Enter new jobname（输入新文件名）文本框中输入文字“CH07”，为本分析实例的数据库文件名。
（3）单击按钮，完成文件名的修改。
接触问题(参考ANSYS的中文帮助文件)当两个分离的表面互相碰触并共切时,就称它们牌接触状态。
在一般的物理意义中,牌接触状态的表面有下列特点:1、不互相渗透；2、能够互相传递法向压力和切向摩擦力；3、通常不传递法向拉力。
接触分类:刚性体－柔性体、柔性体－柔性体实际接触体相互不穿透,因此,程序必须在这两个面间建立一种关系,防止它们在有限元分析中相互穿过。
――罚函数法。
接触刚度――lagrange乘子法,增加一个附加自由度(接触压力),来满足不穿透条件――将罚函数法和lagrange乘子法结合起来,称之为增广lagrange法。
三种接触单元:节点对节点、节点对面、面对面。
接触单元的实常数和单元选项设置:FKN:法向接触刚度。
这个值应该足够大,使接触穿透量小；同时也应该足够小,使问题没有病态矩阵。
FKN值通常在0.1~10之间,对于体积变形问题,用值1.0(默认),对弯曲问题,用值0.1。
FTOLN:最大穿透容差。
穿透超过此值将尝试新的迭代。
这是一个与接触单元下面的实体单元深度(h)相乘的比例系数XX省为0.1。
此值太小,会引起收敛困难。
ICONT:初始接触调整带。
它能用于围绕目标面给出一个“调整带”,调整带内任何接触点都被移到目标面上；如果不给出ICONT值,ANSYS根据模型的大小提供一个较小的默认值(＜0.03＝PINB:指定近区域接触范围(球形区)。
当目标单元进入pinball区时,认为它处于近区域接触,pinball区是围绕接触单元接触检测点的圆(二维)或球(三维)。
可以用实常数PINB调整球形区(此方法用于初始穿透大的问题是必要的) PMIN和PMAX:初始容许穿透容差。
这两个参数指定初始穿透范围,ANSYS 把整个目标面(连同变形体)移到到由PMIN和PMAX指定的穿透范围内,而使其成为闭合接触的初始状态。
初始调整是一个迭代过程,ANSYS最多使用20个迭代步把目标面调整到PMIN和PMAX范围内,如果无法完成,给出警告,可能需要修改几何模型。
平面和壳问属的有限元分析第—节基本知，识严格地说，任何弹性物体都是处在三维受力状态，因而都是空间问题，但是在一定条件下，许多空间问题可以简化为平面问题，从而使计算工作量大大减少。
典型的平面问题有平面应力问题和平面应变问题。
板壳问题是工程实际中最常遇到的问题之一。
一、平面应力问题平面应力问题是指受力体在z方向上尺寸很小(即呈平板状)，外载荷都与x轴垂直，且沿z轴方向没有变化，假设受力体在z方向上的尺寸为h，平分h的平面成为中间平面，简称中面，则在z=±h/2处的外表面上不受任何载荷，如图8—1所示。
在建立模型时，以受力体的中面尺寸建立模型。
二、平面应变问题平面应变问题是指受力体在z方向的尺寸很大，所受的载荷又平行于其横截面(垂直于x 轴)且不沿长度方向(z方向)变化，即物体的内在因素和外来作用都不沿长度方向变化，如图8-2所示。
对于有些问题，例如挡土墙和水坝的受力问题，虽然其结构不是无限长，而且在靠近两端之处的横截面也往往是变化的，并不符合无限长柱形体的条件，但实践证明，这些问题是很接近于平面应变问题的，对于离开两端较远之处，按平面应变问题进行分析计算，得出的结果是可以满足工程实际要求的。
表8-1是常用的平面应力问题和平面应变问题的单元类型和用途。
在利用ANSYS进行有限元分析时，将这些单元定义为新的单元后，如平面应力问题，设置单元配置项KEYOPT(3)为Plane stree或Plane stress with thickness input(考虑板的厚度)；如为平面应变问题，设置单元配置项KEYOPT(3)为Plane strain。
第150页三、壳的问题对于两个曲面所限定的物体，如果曲面之间的距离比物体的其他尺寸小很多，就称之为壳体。
并且这两个曲面称为壳面。
距两壳面等距的点形成的曲面成为中间曲面，简称中面。
对受力体进行有限元分析时，以中面尺寸建立模型。
表8-2是常用的壳单元类型和用途。
a n s y s面与面接触分析实例面与面接触实例：插销拨拉问题分析定义单元类型Element/add/edit/delete定义材料属性Material Props/Material Models Structural/Linear/Elastic/Isotropic定义材料的摩擦系数建立几何模型Modeling/Create/Volumes/Block/By DimensionsX1=Y1=0，X2=Y2=2，Z1=2.5，Z2=3.5Modeling/Create/Volumes/Cylinder/By DimensionsModeling/Operate/Booleans/Subtract/Volumes先拾取长方体，再拾取圆柱体。
Modeling/Create/Volumes/Cylinder/By Dimensions划分掠扫网格Meshing/Size Cntrls/ManualSize/Lines/Picked Lines拾取插销前端的水平和垂直直线，输入NDIV=3再拾取插座前端的曲线，输入NDIV=4PlotCtrls/Style/Size and Shape，在Facets/element edge列表中选择2 facets/edge建立接触单元Modeling/Create/Contact pair，弹出Contact Manager对话框，如图所示。
单击最左边的按钮，启动Contact Wizard（接触向导），如图所示。
单击Pick Target，选择目标面。
选择接触面定义位移约束施加对称约束，Define Loads/Apply/Structural/Displacement/Symmetric B.C/On Areas，选择对称面。
再固定插座的左侧面。
设置求解选项Analysis Type/Sol’s Control求解：Solve/Current LS绘制装配应力图General Postproc/Plot Results/Contour Plot/Nodal Solution，选择Stress/von Mises stress求解拨拉过程选择Z=4.5处的所有节点。
《基于ANSYS软件的接触问题分析及在工程中的应用》篇一一、引言随着现代工程技术的快速发展，接触问题在各种工程领域中扮演着越来越重要的角色。
ANSYS软件作为一种强大的工程仿真工具，被广泛应用于解决各种复杂的工程问题，包括接触问题。
本文将详细介绍基于ANSYS软件的接触问题分析，并探讨其在工程中的应用。
二、ANSYS软件接触问题分析1. 接触问题基本理论接触问题是一种高度非线性问题，涉及到两个或多个物体在力、热、电等作用下的相互作用。
在ANSYS软件中，接触问题主要通过定义接触对、设置接触面属性、设定接触压力等参数进行模拟。
2. ANSYS软件中接触问题的分析步骤（1）建立模型：根据实际问题，建立相应的几何模型和有限元模型。
（2）定义接触对：在ANSYS软件中，需要定义主从面以及相应的接触类型（如面-面接触、点-面接触等）。
（3）设置接触面属性：根据实际情况，设置接触面的摩擦系数、粘性等属性。
（4）设定载荷和约束：根据实际情况，设定载荷和约束条件。
（5）求解分析：进行求解分析，得到接触问题的解。
3. 接触问题分析的难点与挑战接触问题分析的难点主要在于高度的非线性和不确定性。
此外，还需要考虑多种因素，如接触面的摩擦、粘性、温度等。
这些因素使得接触问题分析变得复杂且具有挑战性。
三、ANSYS软件在工程中的应用1. 机械工程中的应用在机械工程中，ANSYS软件被广泛应用于解决各种接触问题。
例如，在齿轮传动、轴承、连接件等部件的设计和优化中，ANSYS软件可以模拟出部件之间的接触力和应力分布，为设计和优化提供有力支持。
2. 土木工程中的应用在土木工程中，ANSYS软件可以用于模拟土与结构之间的接触问题。
例如，在桥梁、大坝、建筑等结构的分析和设计中，ANSYS软件可以模拟出结构与土之间的相互作用力，为结构的设计和稳定性分析提供依据。
3. 汽车工程中的应用在汽车工程中，ANSYS软件被广泛应用于模拟汽车零部件之间的接触问题。
a n s y s接触分析ansys 接触分析接触问题是一种高度非线性行为，需要较大的计算资源，为了进行实为有效的计算，理解问题的特性和建立合理的模型是很重要的。
接触问题存在两个较大的难点：其一，在你求解问题之前，你不知道接触区域，表面之间是接触或分开是未知的，突然变化的，这随载荷、材料、边界条件和其它因素而定；其二，大多的接触问题需要计算摩擦，有几种摩擦和模型供你挑选，它们都是非线性的，摩擦使问题的收敛性变得困难。
一般的接触分类接触问题分为两种基本类型：刚体─柔体的接触，半柔体─柔体的接触，在刚体─柔体的接触问题中，接触面的一个或多个被当作刚体，（与它接触的变形体相比，有大得多的刚度），一般情况下，一种软材料和一种硬材料接触时，问题可以被假定为刚体─柔体的接触，许多金属成形问题归为此类接触，另一类，柔体─柔体的接触，是一种更普遍的类型，在这种情况下，两个接触体都是变形体（有近似的刚度）。
ANSYS接触能力ANSYS支持三种接触方式：点─点，点─面，平面─面，每种接触方式使用的接触单元适用于某类问题。
为了给接触问题建模，首先必须认识到模型中的哪些部分可能会相互接触，如果相互作用的其中之一是一点，模型的对立应组元是一个结点。
如果相互作用的其中之一是一个面，模型的对应组元是单元，例如梁单元，壳单元或实体单元，有限元模型通过指定的接触单元来识别可能的接触匹对，接触单元是覆盖在分析模型接触面之上的一层单元，至于ANSTS使用的接触单元和使用它们的过程，下面分类详述。
点─点接触单元点─点接触单元主要用于模拟点─点的接触行为，为了使用点─点的接触单元，你需要预先知道接触位置，这类接触问题只能适用于接触面之间有较小相对滑动的情况（即使在几何非线性情况下）如果两个面上的结点一一对应，相对滑动又以忽略不计，两个面挠度（转动）保持小量，那么可以用点─点的接触单元来求解面─面的接触问题，过盈装配问题是一个用点─点的接触单元来模拟面─与的接触问题的典型例子。
接触问题（参考ANSYS的中文帮助文件）当两个分离的表面互相碰触并共切时，就称它们牌接触状态。
在一般的物理意义中，牌接触状态的表面有下列特点：1、不互相渗透；2、能够互相传递法向压力和切向摩擦力；3、通常不传递法向拉力。
接触分类：刚性体－柔性体、柔性体－柔性体实际接触体相互不穿透，因此，程序必须在这两个面间建立一种关系，防止它们在有限元分析中相互穿过。
――罚函数法。
接触刚度――lagrange乘子法，增加一个附加自由度（接触压力），来满足不穿透条件――将罚函数法和lagrange乘子法结合起来，称之为增广lagrange法。
三种接触单元：节点对节点、节点对面、面对面。
接触单元的实常数和单元选项设置：FKN：法向接触刚度。
这个值应该足够大，使接触穿透量小；同时也应该足够小，使问题没有病态矩阵。
FKN值通常在0.1~10之间，对于体积变形问题，用值1.0（默认），对弯曲问题，用值0.1。
FTOLN：最大穿透容差。
穿透超过此值将尝试新的迭代。
这是一个与接触单元下面的实体单元深度（h）相乘的比例系数，缺省为0.1。
此值太小，会引起收敛困难。
ICONT：初始接触调整带。
它能用于围绕目标面给出一个“调整带”，调整带内任何接触点都被移到目标面上；如果不给出ICONT值，ANSYS根据模型的大小提供一个较小的默认值（＜0.03＝PINB：指定近区域接触范围（球形区）。
当目标单元进入pinball区时，认为它处于近区域接触，pinball区是围绕接触单元接触检测点的圆（二维）或球（三维）。
可以用实常数PINB调整球形区（此方法用于初始穿透大的问题是必要的）PMIN和PMAX：初始容许穿透容差。
这两个参数指定初始穿透范围，ANSYS 把整个目标面（连同变形体）移到到由PMIN和PMAX指定的穿透范围内，而使其成为闭合接触的初始状态。
初始调整是一个迭代过程，ANSYS最多使用20个迭代步把目标面调整到PMIN和PMAX范围内，如果无法完成，给出警告，可能需要修改几何模型。
ansys平面应力和平面应变问题：
如果能将三维问题简化为二维问题，将大大节约计算时间。
对于平面应力和平面应变问题就可以实现这种简化，本问将介绍一下平面应力和平面应变的概念。
平面应力：只在平面内有应力，与该面垂直方向的应力可忽略，例如薄板拉压问题。
平面应变：只在平面内有应变，与该面垂直方向的应变可忽略，例如水坝侧向水压问题。
具体说来：
平面应力是指所有的应力都在一个平面内，如果平面是OXY平面，那么只有正应力σx，σy，剪应力τxy(它们都在一个平面内)，没有σz，τyz，τzx。
平面应变是指所有的应变都在一个平面内，同样如果平面是OXY平面，则只有正应变εx，εy和剪应变γxy，而没有εz，γyz，γzx。
举例说来：
平面应变问题比如压力管道、水坝等，这类弹性体是具有很长的纵向轴的柱形物体，横截面大小和形状沿轴线长度不变；作用外力与纵向轴垂直，并且沿长度不变；柱体的两端受固定约束。
平面应力问题讨论的弹性体为薄板，薄壁厚度远远小于结构另外两个方
向的尺度。
薄板的中面为平面，其所受外力，包括体力均平行于中面面内，并沿厚度方向不变。
而且薄板的两个表面不受外力作用
在ANSYS有限元分析中，设置平面应变和应力的命令流方法有两种形式：
A.
ET,1,PLANE2,,,2 !定义单元类型和属性，设定平面应变问题keyopt(3)＝2
B.
ET,1,PLANE2 !定义单元类型
KEYOPT,1,3,2 !设定平面应变问题keyopt(3)＝2
KEYOPT,1,5,0
KEYOPT,1,6,0
ANSYS接触分析：
刚性目标面-导向节点
1、缺省时，程序自动约束刚性目标面。
也就是说，自动地将目标的位移和转动设定为零。
2、要模拟刚性目标的更复杂行为，可以创建一个特殊的单节点目标单元，称为导向节点。
>该单元通过具有相同的实常数属性与目标面联系起来。
比如：
*set,_npilot,1000
n, _npilot, x, y, z
type, tid
mat, cid
real, cid
tshape, pilo
en, , _npilot(e,_npolit)
eshape
3、对于整个刚性面，导向节点起手柄的作用。
>可以对导向节点指定非零的位移、转动、力和/或力矩模拟目标面的刚体运动。
>注意如果存在导向节点，程序将不自动约束刚性面。
4、刚性目标面可以与导向节点”联系起来，导向节点的运动控制目标面的运动。
可以在导向节点上为整个目标面确定力，位移和/或转动。
可以认为导向节点是整个刚性面的手柄。
5、如果定义一个导向节点，ANSYS 仅在导向节点上检验边界条件而忽略目标面上其它节点的约束。
6、导向节点可以通过对关键点划分网格生成，或通过采用和目标单元相同的单元属性直接生成。
ANYS有限元模型装配技术
>ANSYS提供专门的菜单系统进行模型的合并装配过程：
1、写出各零部件模型。
Command(s): CDWRITE
GUI: Main Menu> Preprocessor> Archive Model> Write
2、读入各种零部件模型。
Command(s): CDREAD
GUI: Main Menu> Preprocessor> Archive Model> Read
3、模型位置的调整：可以采用Move、Reflect等操作，但最好的操作就是坐标系转换。
Command(s): KTRAN LTRAN ATRAN VTRAN
GUI: Main Menu> Preprocessor> Modeling> Move/Modify> Transfer Coord>
4、创建各零部件之间的装配关系：固连、滑移等，可以采用ANSYS 的接触装配、MPC、自由度耦合和约束方程等。
>>模型归档--写出
对于多模型的合并操作，为保留所有模型信息，利用Write命令时，Data to Archive选项设为COMB Associated DB and SOLID(1 file)，并且Solid Model Format选项设置为ANSYS Neutral File，文件名可以自己拟定。
>>模型归档--读入
对于多模型的合并操作，读入归档模型时，必须与归档写出时的操作和设置完全对应。
>>模型合并装配--坐标系转换
当多个模型导入后，需要将各归档读入模型放置到相互装配的位置上。
如果各模型在创建时刚好都在装配位置上，那么不需要进行零部件模型的位置变换就可以直接进行合并处理。
但是，不同零部件一般都在各自的坐标系进行创建，这些坐标系对于装配模型来说都是零部件的局
部坐标系，必须将这些零部件按照其本身的坐标系转换到装配位置上。
最有效的方式是采用ANSYS坐标系转换功能进行操作。
>>多模型的合并装配
多模型的合并之后，就创建个零部件之间的转配关系，这个可以利用ANSYS提供的各种装配技术，如焊接、多个螺栓或铆钉连接、绑定或滑移等多种接触连接、预紧连接(Pret179单元)、轴销或球铰等各种关节(MPC单元)、弹性连接(耦合自由度)、刚性连接(约束方程)、多点约束(MPC184单元) 等。
