《ANSYS 18.2有限元分析与应用实例 》案例目录

《ANSYS有限元分析软件在热分析中的应用》篇一一、引言随着科技的不断进步，ANSYS有限元分析软件在工程领域的应用越来越广泛。

其中，ANSYS在热分析方面的应用具有很高的价值，能对复杂结构的温度分布、热应力等问题进行有效的数值模拟和分析。

本文旨在深入探讨ANSYS有限元分析软件在热分析中的应用。

二、ANSYS软件及其热分析功能ANSYS是一款广泛应用于机械、电气、流体等多领域的有限元分析软件。

其强大的功能主要得益于其精细的数值计算方法和广泛的适用性。

在热分析方面，ANSYS可以模拟各种复杂的热传导、热对流和热辐射问题，为工程师提供精确的数值结果和直观的图形展示。

三、ANSYS在热分析中的应用1. 模型建立与网格划分在ANSYS中进行热分析，首先需要建立准确的模型并进行网格划分。

ANSYS提供了强大的建模工具，可以方便地建立各种复杂的模型。

同时，其网格划分功能可以根据模型的特点和需求，自动或手动进行网格的生成和优化。

这为后续的热分析提供了可靠的数值基础。

2. 材料属性设定与载荷施加在热分析中，材料属性设定和载荷施加是关键步骤。

ANSYS 提供了丰富的材料库，可以根据实际需要选择合适的材料并进行属性的设定。

同时，根据问题的需求，可以在模型上施加各种类型的热载荷，如温度、热流等。

3. 求解与结果分析完成模型建立、网格划分、材料属性设定和载荷施加后，就可以进行求解了。

ANSYS采用先进的数值计算方法，可以快速得到求解结果。

同时，ANSYS提供了丰富的后处理功能，可以对求解结果进行可视化展示和分析。

例如，可以绘制温度分布图、热流图等，帮助工程师直观地了解问题的特点。

四、ANSYS在热分析中的优势相比传统的实验方法，ANSYS在热分析中具有以下优势：1. 准确性高：ANSYS采用先进的数值计算方法，可以模拟各种复杂的热传导、热对流和热辐射问题，得到的结果更加准确可靠。

2. 效率高：相比传统的实验方法，ANSYS可以在短时间内得到求解结果，大大提高了工作效率。

ansys有限元分析案例ANSYS有限元分析案例。

在工程设计和分析领域，有限元分析是一种常用的数值模拟方法，它可以有效地预测结构在受力作用下的变形和应力分布。

而ANSYS作为目前应用最为广泛的有限元分析软件之一，具有强大的建模和仿真功能，被广泛用于航空航天、汽车、船舶、建筑等领域。

本文将通过一个实际案例，介绍如何使用ANSYS进行有限元分析。

案例背景：某工程结构在实际使用过程中出现了裂纹现象，为了找出裂纹的成因并进行有效的修复措施，我们决定利用ANSYS进行有限元分析。

首先，我们需要建立结构的有限元模型，然后施加相应的载荷和边界条件，最终得出结构的应力分布和变形情况，从而找出裂纹的位置和原因。

建立有限元模型：首先，我们需要将结构进行几何建模，并进行网格划分，将结构划分为有限元单元。

在建立模型的过程中，需要考虑到结构的几何形状、材料属性以及实际工况下的载荷和边界条件。

在ANSYS中，可以通过几何建模模块进行结构建模，然后选择合适的单元类型和网格划分方法，对结构进行离散化处理。

施加载荷和边界条件：在建立完有限元模型之后，我们需要定义结构的加载情况，包括静载荷、动载荷、温度载荷等。

同时，还需要定义结构的边界条件，如约束条件、支撑条件等。

这些载荷和边界条件的设置需要符合实际工况，并且需要考虑到结构的非线性、材料的非均质性等因素。

进行仿真分析：一切准备就绪后，我们可以进行仿真分析，通过ANSYS求解器对结构进行有限元分析。

在仿真分析过程中，ANSYS会根据定义的载荷和边界条件，对结构进行求解，并得出结构的应力分布、位移和变形情况。

通过对仿真结果的分析，可以找出结构中的弱点和故障部位，为后续的修复工作提供参考依据。

结果分析与修复措施：最后，我们需要对仿真结果进行深入分析，找出裂纹的具体位置和成因。

根据分析结果，可以制定针对性的修复措施，如增加加强筋、更换材料、改变结构设计等。

通过对仿真结果的分析，可以有效地指导后续的结构修复工作，并提高结构的安全性和可靠性。

本章主要讲述：1．空间网格结构设计软件MSTCAD的应用；2．通用有限元分析程序ANSYS的应用及其分析全过程；总体而言，空间结构的分析方法主要有弹性力学分析方法和有限元分析方法，弹性力学原理作为广义的理论基础，其总结的共性结论有利于帮助理解空间结构的力学性能，但其建立的基本方程往往为高阶微分方程，求解较为困难，因此目前的空间结构分析基本上都是采用有限元分析方法通过计算机程序完成，因此掌握一些常用分析设计软件的应用十分必要，本章主要介绍浙江大学空间结构中心研发的空间网格结构设计软件MSTCAD的应用，这个软件作为商业软件，目前可用于网架和网壳的分析设计，简单易学，但还不能进行结构非线性分析；本章的重点在于通用有限元软件ANSYS的介绍，ANSYS的分析功能就相当强大，掌握其应用有利于开展课题研究，本章仅简单介绍其分析过程，使用时可查阅相关文献或查阅程序的帮助文件。

第二节ANSYS8.0软件概述ANSYS是大型通用有限元软件，从1971年的2.0版本到10.0版本，其操作界面到分析功能等各方面都有巨大的改进。

ANSYS功能强大，命令繁多，掌握常用的操作就足够一般用户解决工程中的具体问题，对初学者而言，不可能一下就掌握ANSYS的所有操作功能，且无必要。

对软件的掌握应以能应用于实际工程作为标准，ANSYS不是一个专业，也不是一门理论课程，更不是一种分析方法，而只是一个有限元工具，应强调以应用为出发点，否则就算对ANSYS相当熟悉，其命令记得相当完全，但不能用其解决工程问题也是枉然。

还需注意的是，通过若干例题的考证，ANSYS软件的计算结果逼近于弹性力学的精确解，但学习和应用该软件时，因为单元类型的选定和边界条件的引入需人工干予，所以应养成对计算结果的合理性和可靠性作评价的习惯，以确保结构安全，也便于以后对其它有限元软件的学习和应用。

本节仅就ANSYS的一般情况作一个简单说明，需要强调的是，由于其功能过于强大，学习过程中应注意做笔记的习惯，以便于今后遇到类似问题时查阅，还应该注意查阅ANSYS 自身的帮助系统。

工程软件应用及设计实习报告实习时间：一．实习目的：1.熟悉工程软件在实际应用中具体的操作流程与方法，同时结合所学知识对理论内容进行实际性的操作.2.培养我们动手实践能力，将理论知识同实际相结合的能力，提高大家的综合能力，便于以后就业及实际应用.3.工程软件的应用是对课本所学知识的拓展与延伸，对我们专业课的学习有很大的提高，也是对我们进一步的拔高与锻炼. 二．实习内容（一）用ANSYS软件进行输气管道的有限元建模与分析计算分析模型如图1所示承受内压：1.0e8 PaR1=0.3R2=0.5管道材料参数：弹性模量E=200Gpa；泊松比v=0.26.图1受均匀内压的输气管道计算分析模型（截面图）题目解释：由于管道沿长度方向的尺寸远远大于管道的直径，在计算过程中忽略管道的断面效应，认为在其方向上无应变产生.然后根据结构的对称性，只要分析其中1/4即可.此外，需注意分析过程中的单位统一.操作步骤1.定义工作文件名和工作标题1.定义工作文件名.执行Utility Menu-File→Chang Jobname-3070611062，单击OK按钮.2.定义工作标题.执行Utility Menu-File→Change Tile-chentengfei3070611062，单击OK 按钮.3.更改目录.执行Utility Menu-File→change the working directory –D/chen2.定义单元类型和材料属性1.设置计算类型ANSYS Main Menu: Preferences →select Structural →OK2.选择单元类型.执行ANSYS Main Menu→Preprocessor →Element Type→Add/Edit/Delete →Add →select Solid Quad 8node 82 →applyAdd/Edit/Delete →Add →select Solid Brick 8node 185 →OKOptions…→select K3: Plane strain →OK→Close如图2所示，选择OK接受单元类型并关闭对话框.图23.设置材料属性.执行Main Menu→Preprocessor →Material Props →Material Models →Structural →Linear →Elastic →Isotropic，在EX框中输入2e11，在PRXY框中输入0.26，如图3所示，选择OK并关闭对话框.图33.创建几何模型1. 选择ANSYS Main Menu: Preprocessor →Modeling →Create →Keypoints →In Active CS →依次输入四个点的坐标：input:1(0.3,0),2(0.5,0),3(0,0.5),4(0,0.3) →OK2. 生成管道截面.ANSYS 命令菜单栏: Work Plane>Change Active CS to>Global Spherical →ANSYS Main Menu: Preprocessor →Modeling →Create →Lines →In Active Coord →依次连接1,2,3,4点→OK 如图4图4Preprocessor →Modeling →Create →Areas →Arbitrary →By Lines →依次拾取四条边→OK →ANSYS 命令菜单栏: Work Plane>Change Active CS to>Global Cartesian 如图5图53.拉伸成3维实体模型Preprocessor →Modeling→operate→areas→along normal输入2，如图6所示图64.生成有限元网格Preprocessor →Meshing →Mesh Tool→V olumes Mesh→Tet→Free,.采用自由网格划分单元.执行Main Menu-Preprocessor-Meshing-Mesh-V olume-Free，弹出一个拾取框，拾取实体，单击OK按钮.生成的网格如图7所示.图75.施加载荷并求解1.施加约束条件.执行Main Menu-Solution-Apply-Structural-Displacement-On Areas，弹出一个拾取框，拾取前平面，单击OK按钮，弹出如图8所示的对话框，选择“U Y”选项，单击OK按钮.图8同理，执行Main Menu-Solution-Apply-Structural-Displacement-On Areas，弹出一个拾取框，拾取左平面，单击OK按钮，弹出如图8所示的对话框，选择“U X”选项，单击OK按钮.2.施加载荷.执行Main Menu-Solution-Apply-Structural-Pressure-On Areas，弹出一个拾取框，拾取内表面，单击OK按钮，弹出如图10所示对话框，如图所示输入数据1e8，单击OK按钮.如图9所示.生成结构如图10图9图103.求解.执行Main Menu-Solution-Solve-Current LS，弹出一个提示框.浏览后执行file-close，单击OK按钮开始求解运算.出现一个【Solution is done】对话框是单击close按钮完成求解运算.6.显示结果1.显示变形形状.执行Main Menu-General Posproc-Plot Results-Deformed Shape，弹出如图11所示的对话框.选择“Def+underformed”单选按钮，单击OK按钮.生成结果如图12所示.图11图122.列出节点的结果.执行Main Menu-General Posproc-List Results-Nodal Solution，弹出如图13所示的对话框.设置好后点击OK按钮.生成如图14所示的结果图13图143.浏览节点上的V on Mises应力值.执行Main Menu-General Posproc-Plot Results-Contour Plot-Nodal Solu，弹出如图15所示对话框.设置好后单击OK按钮，生成结果如图16所示.图15图167.以扩展方式显示计算结果1.设置扩展模式.执行Utility Menu-Plotctrls-Style-Symmetry Expansion，弹出如图17所示对话框.选中“1/4 Dihedral Sym”单选按钮，单击OK按钮，生成结果如图18所示.图17图182.以等值线方式显示.执行Utility Menu-Plotctrls-Device Options，弹出如图19所示对话框，生成结果如图20所示.图19图20结果分析通过图18可以看出，在分析过程中的最大变形量为418E-03m，最大的应力为994E+08Pa,最小应力为257E+09Pa.应力在内表面比较大，所以在生产中应加强内表面材料的强度.。

《有限元分析与应用》详细例题试题1:图示无限长刚性地基上的三角形大坝，受齐顶的水圧力作用，试用三节点常单元和六节点三角形单元对坝体进行有限元分析，并对以下儿种计算方案进行比较：1）分别采用相同单元数LI的三节点常应变单元和六节点三角形单元计算；2）分别釆用不同数量的三节点常应变单元计算；3）当选常应变三角单元时，分别采用不同划分方案计算。

一.问题描述及数学建模不同勿份方案翩无限长的刚性地基上的三角形大坝受齐顶的水压作用可看作一个平面问题，简化为平面三角形受力问题，把无限长的地基看着平面三角形的底边受固定支座约束的作用，受力面的受力简化为受均布载荷的作用。

二・建模及计算过程1.分别采用相同单元数目的三节点常应变单元和六节点三角形单元计算下面简述三节点常应变单元有限元建模过程（其他类型的建模过程类似）:进入ANSYS【开始】f【程序】fANSYS -►ANSYS Product Launcher -^change the working directory -►JobName: shitil-^Run设置计算类型ANSYS Main Menu: Preferences -^select Structural f OK选择单元类型单元是三节点常应变单元，可以用4节点退化表示。

ANSYS MainMenu: Preprocessor -►Element Type-*Add/Edit/Delete -►Add -^select Solid Quad 4 node 42 f OK (back to Element Types window) f Options... -^-select K3: Plane Strainf OKf Close (the Element Type window)定义材料参数材料为钢，可查找钢的参数并在有限元中左义，其中弹性模ME=210Gpa,泊松比vtANSYS Main Menu: Preprocessor f Material Props -►Material Models -►Structural -^Linear f Elastic f Isotropic f input EX:，PRXY: f OK生成几何模型生成特征点ANSYS Main Menu: Preprocessor —Modeling Create -*Keypoints ~*ln Active CS —依次输入四个点的坐标:input:l{0/0)/2(3/0)/3(6,0)/4(3/5)/5(0,10)/6(0/5)-*OK生成坝体截而ANSYS Main Menu: Preprocessor Modeling -*Create -*Areas -►Arbitrary -►Through KPS f 依次连接126;234;246;456这三个特征点一OK网格划分ANSYS Main Menu: Preprocessor f Meshing -►Mesh Toolf ⑸ze Controls) Global: Set -►inputNDIV: I-*OK f (back to the mesh tool window)Mesh: Areas, Shape: Tri, Free -*Mesh f Pick All (inPicking Menu) f Close( the Mesh Tool window)模型施加约束分别给下底边和竖直的纵边施加x和y方向的约朿ANSYS Main Menu: Solution Define Loads Apply f Structural -^Displacement f On lines f 选择底边f OK ->select:ALL DOF f OK给斜边施加x方向的分布载荷ANSYS命令菜单栏:Parameters -^Functions -*Define/Edit -*1）在卜方的卜拉列表框内选择x，作为设麗的变量：2）在Result窗口中岀现{X},写入所施加的载荷函数：1000*{X}；3） File>Save（文件扩展洛：func）f 返回：Parameters f Functions -►Read from file；将需要的・func 文件打开，任给一个参数名，它表示随之将施加的载荷f OK -^ANSYS Main Menu: Solution -►Define Loads —Apply f Structural -►Pressure -►On Lines f 拾取斜边：OK f 在下拉列表框中，选择：Existing table （来自用户定义的变量）f OK -选择需要的载荷参数名一OK分析计算ANSYS Main Menu: Solution -►Solve -^Current LS -*OK(to close the solve Current Load Step window) f OK结果显示确左当前数据为最后时间步的数拯ANSYS Main Menu: General Postproc -►Read Resultf Last Set 查看在外力作用下的变形ANSYS Main Menu: General Postproc —Plot Results Deformed Shape-* select Def + Undeformed f OK 查看节点位移分布情况Contour Plot -*Nodal Solu..・-^select: DOF solution->Displacement vctor sum-^Def + Undeformed f OK 查看节点应力分布情况Contour Plot f Nodal Solu... f select: Stress-*-XY shear stress-*- Def + Undeformed-^OK退出系统ANSYS Utility Menu: File-* Exit...-* Save Everything-*OK三.结果分析三节点常应变单元（6个节点，4个单元）儿何模型图ANOCT 10 201016：46：1€变形图，节点位移图，节点应力图，节点应变图3TEP-1 SUB -：TDC-l ANOCT 10 SCIOx&：2i：ieKO SAX SCLTriSRSUB -1TDE-175TU IX79-. 2SY3-03MX -.109E-3&AN81 10 N101^:22:40.UL£-0«■'aE'>铃"侥六节点常应变单元（6个节点，4个单元） 儿何模型图变形图，节点位移图，节点应力图，节点应变图■QQM r -r~：：r MCAL acunzoc5TT5-：SUB "I T2C-：rrTCKY ap MYfl-3 :«x ・.i03«-nRO» -.M<s-3T n<x -.ioez-oeANOCT 10 Z010.444Z-3： .MM-3? .0Z»E ・S . lOGZ^Ciwr-^iANOCT 10 20103«F-1 an .1 TDX-l na «.:ex-» ANon io RiorniMMKOU ：Ct7T ：：f MIX•： nxE-i i*n> FSY3-)Mi ..”《CV6 x •.jex -^sKXANon 10 K101；.：---.仇.liiC-»S.1)31^5.；5：£-35•wu -w・，““T9inc-n・ WH -P >分别采用相同单元数目的三节点常应变单元和六节点三角形单元计算结果比较单元划分方案变形大小应力大小应变大小值的比较分析■9三节点三角形单元DMX:SMX:DMX:SMN:2778SMX:8749DMX:SMN:SMX:1.最大变形值小：12.最大应力值小；3.最大应变值小。

ANSYS应力分析报告Stress Analysis Report学生姓名学号任课教师导师目录一. 设计分析依据 (2)1.1 设计参数 (2)1.2 计算及评定条件 (2)二. 结构壁厚计算 (3)三. 结构有限元分析 (4)3.1 有限元模型 (5)3.2 单元选择 (5)3.3 边界条件 (6)四. 应力分析及评定 (7)4.1 应力分析 (7)4.2 应力强度校核 (8)4.3疲劳分析校核 (11)五. 分析结论 (11)附录1设计载荷作用下结构应力沿路径线性化结果(A) (12)附录2设计载荷作用下结构应力沿路径线性化结果(B) (13)附录3设计载荷作用下结构应力沿路径线性化结果(C) (14)附录4设计载荷作用下结构应力沿路径线性化结果(D) (16)附录5设计载荷作用下结构应力沿路径线性化结果(E) (17)附录6设计载荷作用下结构应力沿路径线性化结果(F) (19)附录7设计载荷作用下结构应力沿路径线性化结果(G) (20)附录8设计载荷作用下结构应力沿路径线性化结果(H) (21)一. 设计分析依据（1）《压力容器安全技术监察规程》（2）JB4732-1995《钢制压力容器——分析设计标准》（2005确认版）1.1 设计参数表1 设备基本设计参数1.2 计算及评定条件(1) 静强度计算条件表2 设备载荷参数注：在计算包括二次应力强度的组合应力强度时，应选用工作载荷进行计算，本报告中分别选用设计载荷进行进行计算，故采用设计载荷进行强度分析结果是偏安全的。

(2) 材料性能参数材料性能参数见表3，其中弹性模量取自JB4732-95表G-5，泊松比根据JB4732-95的公式（5-1）计算得到，设计应力强度分别根据JB4732-95的表6-2和表6-6确定。

表3 材料性能参数性能(3) 疲劳计算条件此设备接管a 、c 上存在弯矩，接管载荷数据如表4所示。

表4 接管载荷数据表二. 结构壁厚计算按照静载荷条件，根据JB4732-95第七章（公式与图号均为标准中的编号）确定设备各元件壁厚，因介质密度较小，不考虑介质静压，同时忽略设备自重。

ANSYS 机械工程应用精华30例（第2版）16第1例 关键点和线的创建实例——正弦曲线 本例提示通过正弦曲线的创建，本例介绍了关键点和线（直线、圆弧及样条曲线）的各种创建方法，以及这些方法的使用场合。

1.1 原理将圆的等分点向相应直线进行投影，则投影点的连线即为一条近似正弦曲线，如图1-1所示。

图1-1 正弦曲线创建原理1.2 创建步骤1.2.1 创建圆弧拾取菜单Main Menu →Preprocessor →Modeling →Create →Lines →Arcs →By Cent &第1例 关键点和线的创建实例——正弦曲线17Radius 。

弹出拾取窗口（图1-2）。

在拾取窗口的文本框中输入“0, 0”后回车，再输入“1”，然后单击“OK ”按钮；随后弹出如图1-3所示的对话框，在“Arc ”文本框中的输入“90”，单击“OK ”按钮。

图1-2 创建圆弧 图1-3 创建圆弧的对话框于是，创建了一条中心在（0, 0, 0）、半径为1、角度为90°的圆弧线。

1.2.2 激活全球圆柱坐标系拾取菜单Utility Menu →WorkPlane →Change Active CS to →Global cylindrical 。

活跃坐标系改变为全球圆柱坐标系后，会在状态行上显示“CSYS=1”。

1.2.3 创建关键点（1）拾取菜单Main Menu →Preprocessor →Modeling →Create →Keypoints →Fill between KPs 。

弹出拾取窗口，拾取圆弧的两个端点，然后单击“OK ”按钮；随后弹出如图1-4所示的对话框，在“NFILL ”文本框中输入“4”、在“NSTRT ”文本框中输入“3”、在“NINC ”文本框中输入“1”，单击“OK ”按钮。

于是，在已存在的两个关键点1和2间填充了一系列关键点。

填充关键点的数目由NFILL 决定即4个，关键点编号为NSTRT 、NSTRT+NINC 、NSTRT+2 NINC 、NSTRT+3 NINC 即3、4、5、6，在圆柱坐标系下且所选关键点1和2的极径相等，填充关键点为所选关键点1和2间圆弧的等分点。

《有限元教程》20例ANSYS经典实例有限元方法在工程领域中有着广泛的应用，能够对各种结构进行高效精确的分析和设计。

其中，ANSYS作为一种强大的有限元分析软件，被广泛应用于各个工程领域。

下面将介绍《有限元教程》中的20个ANSYS经典实例。

1.悬臂梁的静力分析：通过加载和边界条件，研究悬臂梁的变形和应力分布。

2.弯曲梁的非线性分析：通过加载和边界条件，研究受弯曲梁的非线性变形和破坏。

3.柱体的压缩分析：研究柱体在压缩载荷作用下的变形和应力分布。

4.钢筋混凝土梁的受弯分析：通过添加混凝土和钢筋材料属性，研究梁的受弯变形和应力分布。

5.圆盘的热传导分析：根据热传导方程，研究圆盘内部的温度分布。

6.输电线杆的静力分析：研究输电线杆在风载荷和重力作用下的变形和应力分布。

7.轮胎的动力学分析：通过加载和边界条件，研究轮胎在不同路面条件下的变形和应力分布。

8.支架的模态分析：通过模态分析，研究支架的固有频率和振型。

9.汽车车身的碰撞分析：通过加载和边界条件，研究汽车车身在碰撞中的变形和应力分布。

10.飞机翼的气动分析：根据飞机翼的气动特性，研究翼面上的气压分布和升力。

11.汽车车身的优化设计：通过参数化建模和优化算法，寻找最佳的车身结构设计。

12.轮毂的疲劳分析：根据材料疲劳寿命曲线，研究轮毂在不同载荷下的寿命。

13.薄膜材料的热应力分析：根据热应力理论，研究薄膜材料在不同温度下的应变和应力。

14.壳体结构的模态分析：通过模态分析，研究壳体结构的固有频率和振型。

15.地基基础的承载力分析：通过加载和边界条件，研究地基基础的变形和应力分布。

16.水坝的稳定性分析：根据水力和结构力学，研究水坝的稳定性和安全性。

17.风机叶片的动态分析：通过加载和边界条件，研究风机叶片在不同风速下的变形和应力分布。

18.圆筒容器的蠕变分析：根据蠕变理论，研究圆筒容器在持续加载下的变形和应力。

19.桥梁结构的振动分析：通过模态分析，研究桥梁结构的固有频率和振型。

实例E20-5 优化设计实例——液压支架四连杆机构尺寸优化一、问题描述合理选择如图20-13所示液压支架四连杆机构尺寸，使掩护梁和顶梁铰点E 处轨迹的水平摆幅最小。

四连杆机构尺寸包括后连杆长度a 、前后连杆上铰点距离b 、前连杆长度c 、前连杆下铰点的高度d 、前后连杆下铰点水平距离e 、掩护梁长度g （图20-13中线段AE 长度）。

二、优化设计数学模型（1）输入参数输入参数即优化设计中的设计参数。

如图20-13所示，取支架在最高位置时后连杆与水平线夹角Q 1、掩护梁与水平线夹角P 1、后连杆长度a 与掩护梁长度g 的比值I 、前后连杆上铰点距离b 与掩护梁长度g 的比值I 1为输入参数。

（2）目标参数目标参数取掩护梁与顶梁铰接点E 的水平摆幅。

优化目标是使目标参数最小。

图20-13 四连杆机构示意图 图20-14 四连杆机构尺寸的确定（3）约束参数前后连杆长度比值c /a 。

前连杆下铰点的高度d 不宜太大，取d ≤H 1/5，H 1为最大计算高度。

最小高度H 2（见图20-14）时掩护梁与水平线夹角P 2不宜太小。

最小高度H 2时后连杆与水平线夹角Q 2不宜太小。

对掩护式支架，瞬心O 1与E 点连线与水平线夹角¸越小越好。

（4）由输入参数计算四连杆机构尺寸优化设计时，需要由输入参数Q 1、P 1、I 、I 1等计算四连杆机构尺寸，以便建立有限元模型进行运动分析。

可由几何关系，得掩护梁长度111sin sin Q I P H g +=（20-4）则后连杆长度为a =Ig （20-5）前后连杆上铰点距离b为b=I1g （20-6）其余尺寸可按以下方法确定：如图20-14所示，由角度P1、Q1以及按式（20-4）、式（20-5）、式（20-6）计算出的尺寸g、a、b，可以确定机构在最大高度时掩护梁和后连杆的位置E1A1O2以及O2点的位置。

然后由尺寸H2、g、a，可以确定机构在最小高度时掩护梁和后连杆的位置E2 A2O2，以及掩护梁与后连杆垂直时位置（假定E3在竖直线上）E3A3O2。

ansys有限元分析案例ANSYS有限元分析案例。

ANSYS是一款广泛应用于工程领域的有限元分析软件，它可以对结构、流体、热传导、电磁场等多个领域进行仿真分析。

在工程设计和研发过程中，有限元分析可以帮助工程师们更好地理解和预测产品的性能，从而指导优化设计方案和减少试验次数，降低产品开发成本。

本文将通过一个实际案例，介绍ANSYS有限元分析的基本流程和方法。

案例描述：假设我们需要设计一个汽车座椅支架，在使用过程中需要承受乘客的重量和车辆行驶时的振动载荷。

为了确保座椅支架的安全性能，我们需要进行有限元分析，验证其在不同载荷下的受力情况和变形情况。

1. 几何建模，首先，我们需要在ANSYS中建立汽车座椅支架的三维几何模型。

可以通过ANSYS的几何建模工具，绘制支架的外形和内部结构，包括连接件和加强筋等。

在建模过程中，需要考虑到实际生产工艺和材料特性，确保模型的真实性和可靠性。

2. 材料属性，在进行有限元分析之前，需要为支架材料定义材料属性，包括杨氏模量、泊松比、密度等。

这些参数将直接影响支架在受力时的应力分布和变形情况。

根据实际材料的力学性能数据，可以在ANSYS中设置相应的材料模型。

3. 网格划分，有限元分析的核心是将实际结构划分为有限个小单元，然后在每个单元内进行力学方程的求解。

在ANSYS中，可以通过网格划分工具对支架模型进行网格划分，确保每个单元的尺寸和形状合理，并且能够准确地反映支架的几何特征。

4. 载荷和约束，在进行有限元分析之前，需要定义支架的载荷和约束条件。

对于汽车座椅支架来说，载荷包括乘客的重量和车辆行驶时的振动载荷，约束条件包括支架的固定支撑点和连接点。

在ANSYS中，可以通过载荷和约束工具对支架模型进行加载和约束设置。

5. 求解分析，一旦模型的几何、材料、网格、载荷和约束都设置完毕，就可以进行有限元分析的求解计算。

在ANSYS中，可以选择合适的求解器进行计算，根据模型的复杂程度和计算资源的限制，选择合适的求解策略和参数，进行力学方程的求解和数值计算。

有限元分析一个厚度为20mm的带孔矩形板受平面内张力，如下图所示。

左边固定，右边受载荷p=20N/mm作用，求其变形情况200100P20一个典型的ANSYS分析过程可分为以下6个步骤：①定义参数②创建几何模型③划分网格④加载数据⑤求解⑥结果分析1定义参数1.1指定工程名和分析标题(1)启动ANSYS软件，选择Jobname命令，弹出如图所示的[Change Jobname]对话框。

(2)在[Enter new jobname]文本框中输入“plane”，同时把[New log and error files]中的复选框选为Yes，单击确定(3)选择Title菜单命令，弹出如图所示的[Change Title]对话框。

(4)在[Enter new title]文本框中输入“2D Plane Stress Bracket”，单击确定。

1.2定义单位在ANSYS软件操作主界面的输入窗口中输入“/UNIT,SI”1.3定义单元类型(1)选择Main Menu→Preprocessor→Element Type→Add/Edit/Delete命令，弹出如图所示[Element Types]对话框。

(2)单击[Element Types]对话框中的[Add]按钮，在弹出的如下所示[Library of Element Types]对话框。

(3)选择左边文本框中的[Solid]选项，右边文本框中的[8node 82]选项，单击确定，。

(4)返回[Element Types]对话框，如下所示(5)单击[Options]按钮，弹出如下所示[PLANE82 element type options]对话框。

(6)在[Element behavior]下拉列表中选择[Plane strs w/thk]选项，单击确定。

(7)再次回到[Element Types]对话框，单击[close]按钮结束，单元定义完毕。

1.4定义单元常数(1)在ANSYS程序主界面中选择Main Menu→Preprocessor→Real Constants→Add/Edit/Delete命令，弹出如下所示[Real Constants]对话框。