有限元理论及ansys应用目录5

有限元软件ANSYS主要菜单中文解释ANSYS9.0程序主要菜单中文解释(1) 实用菜单窗口【Utility Menu】实用菜单中的子菜单都是下拉菜单，包括有：【File】文件管理菜单【Select】选择菜单【List】显示菜单【Plot】绘图菜单【PlotCtrls】绘图控制菜单【WorkPlane】工作平面菜单【Parameters】参数控制菜单【Macro】宏管理菜单【MenuCtrls】菜单控制菜单【Help】帮助菜单a. 文件管理菜单【File】【Clear & Start New…】清除或重新启动【Change Jobname…】改变作业名【Change Directory…】改变目录【Change Title…】改变题目【Resum Jobname.db…】取回作业【Resum from…】从目录中取回【Save as Jobname.db】储存作业【Save as…】另存作业【Write DB Log file…】输出.db Log文件【Read Input from…】读入文件【Switch Output to ?】输出结果文件【List ?】显示文件内容【File Options ?】对文件进行重命名、删除和复制等操作【ANSYS File Options…】设定ANSYS文件的属性等【Import ?】导入其他CAD系统的文件【Export…】导出IGES格式的文件【Report Generator…】报告生成器【Exet…】退出b. 选择菜单【Select】【Entites…】选择实体【Component Manager…】组元管理【Comp/Assembly ?】选择组元和集合【Everything】重新激活整个模型【Everything Below ?】激活某类实体c.显示菜单【List】【File ?】显示文件内容【Status ?】显示选取内容的状态【Keypoint ?】显示关键点的属性和相关数据【Lines…】显示线的属性和相关数据【Areas】显示面的属性和相关数据【V olumes】显示体的属性和相关数据【Nodes…】显示节点的属性和相关数据【Elements ?】显示单元的属性和相关数据【Components】显示组元的属性和相关数据【Picked Entities +】显示选中的实体属性和相关数据【Properties ?】显示要查询内容的属性【Loads ?】显示载荷【Results ?】显示求解结果【Other ?】显示模型中其他的一些信息d. 绘图菜单【Plot】【Replot】重新绘制图形窗口中模型【Keypoints ?】在图形窗口中只绘制关键点【Lines】在图形窗口中只绘制线【Areas】在图形窗口中只绘制面【V olumns】在图形窗口中只绘制三维实体【Specified Entities ?】在图形窗口中只绘制指定的图元【Nodes】在图形窗口中只绘制节点【Elements】在图形窗口中只绘制单元【Layered Elements…】在图形窗口中只绘制分层的单元【Materials…】在图形窗口中只绘制材料属性【Data Tables…】在图形窗口中只绘制定义过的材料属性【Array paramentes…】在图形窗口中只绘制参数【Result ?】在图形窗口中只绘制求解结果【Multi-Plots】在图形窗口中只绘制所有图元【Components ?】在图形窗口中只绘制组元e. 绘图控制菜单【PlotCtrls】【Pan Zoom Rotate…】对模型进行移动、缩放和旋转【View Setings ?】模型观察视角的设置【Numbering…】图元编号显示控制【Symbols…】图元窗口中显示符号的控制【Style ?】模型显示风格控制【Font Controls ?】字体显示风格控制【Window Controls ?】图形窗口中的内容显示控制【Erase Options ?】在图形窗口中进行擦除操作【Animate ?】动画显示控制【Annotation ?】注释【Device Options…】设备选择【Redirect plots ?】更改绘图地址【Hard Copy ?】对屏幕进行硬拷贝【Save Plot ctrls…】储存绘图控制【Restore Plotctrls…】恢复绘图控制【Reset Plot ctrls】重新设置绘图控制【Capture Image…】扑捉图形窗口并以位图等文件保存【Restore Ima ge…】恢复扑捉图形窗口【Write Metafile ?】输出材料数据【Multi-plot Controls…】多窗口绘图控制【Multi- Window Layout…】多窗口显示模型【Best Quality Image ?】最好质量扑捉图形窗口f.工作平面菜单【WorkPlane】【Display Working Plane】是否在图形窗口中显示工作平面【Show WP Status】显示工作平面状态【WP Setting…】工作平面参数设置【Offset WP by Incre ments…】对工作平面进行旋转【Offsets WP to ?】把工作平面移动到指定的图元位置【Align WP with ?】把工作平面按指定方向设置【Change Active CS to ?】更改当前激活坐标系【Change Display CS to ?】更改当前显示的坐标系【Local Coordinage Systems ?】局部坐标系的建立或删除等相关操作g.参数控制菜单【Parameters】h. 宏管理菜单【Macro】i. 菜单控制菜单【MenuCtrls】【Color Selection…】彩色选择【Font Selection…】字体选择【Update Toolbar】更改工具栏窗口【Edit Toolbar…】编辑工具栏窗口【Save Toolbar…】保存更改后的工具栏窗口【Restore Toolbar…】恢复工具栏窗口【Message Controls…】信息控制窗口【Save Menu Layout】保存更改后的菜单布局控制j.【Help】帮助菜单ANSYS的文档都在帮助菜单中，用到时可以查看。

第5章 线性静态结构分析 在工程应用中，经常会遇到计算在固定不变的载荷作用下的结构效应，主要有平面应力、平面应变、轴对称、梁及桁架分析、壳分析、接触分析等问题的求解，这些问题均是线性静态结构问题，线性静态结构分析是有限元（★ 掌握线性静态结构分析的基本过程。

5.1 线性静态结构分析概述线性静态结构分析（Lines Static Structural Analysis ）用于计算在固定不变的载荷作用下结构的效应，它不考虑惯性和阻尼的影响，如结构随时间变化载荷等情况。

静力分析可以计算固定不变的惯性载荷对结构的影响（如重力和离心力），以及可以近似为等价静力作用的随时间变化载荷（如通常在许多建筑规范中所定义的等价静力风载和地震载荷）。

在经典力学理论中，物体的动力学通用方程为：[]()[]()[]{}(){}M x C x K x F t ++=&&&其中[]M 为质量矩阵，[]C 为阻尼矩阵，[]K 为刚度系数矩阵，{}x 为位移矢量，{}F 为力矢量。

在线性静态结构分析中，力与时间无关，因此位移{}x 可以由下面的矩阵方程解出：[]{}{}K x F =在线性静态结构分析中，假设[]K 为一常量矩阵且必须是连续的，材料必须满足线弹性、小变形理论，边界条件允许包含非线性的边界条件，{}F 为静态加载到模型上的力，该力不随时间变化，不包括惯性影响因素（质量、阻尼等）。

静力分析用于计算由不包括惯性和阻尼效应的载荷作用于结构或部件上引起的位移、应力、应变和力等。

假定载荷和响应是固定不变的，即假定载荷和结构的响应随时间的变化而缓慢变化。

静力分析所施加的载荷包括：ANSYS Workbench 17.0有限元分析从入门到精通外部施加的作用力和压力。

稳态的惯性力（如中力和离心力）。

位移载荷。

温度载荷。

5.2 线性静态结构的分析流程在ANSYS Workbench 左侧工具箱中Analysis Systems 下的Static Structural 上按住鼠标左键拖动到项目管理区，或双击Static Structural 选项，即可创建静态结构分析项目，如图5-1所示。

有限元分析ANSYS理论与应⽤（第4版）.例3.1_MATLAB理论求解相关帖⼦：有限元分析 ANSYS理论与应⽤(第4版).例3.1_ANSYS.Workbench求解题⽬描述：如图所⽰阳台桁架及其尺⼨。

假设所有杆件均为⽊质材料（道格拉斯红杉），弹性模量E=1.9×106lb/in2，且且⾯积为8in2。

确定每个接头的挠度，以及每个杆件的平均应⼒。

下⾯将MATLAB求解这个问题。

1、将问题结构离散为节点和单元：桁架的每个杆件作为单元，每个杆件的连接点作为节点。

因此，给定的桁架可以⽤5个节点和6个单元进⾏建模。

其中：1ft=12in.Element Node i Node j Length（in.）A（in2）E（lb/in2）θ（°)11236.08 1.9E+06022350.98 1.9E+0613533436.08 1.9E+06042436.08 1.9E+069052550.98 1.9E+064564536.08 1.9E+0602、计算各个单元的刚度矩阵，建⽴整体矩阵，边界条件处理，刚度⽅程及未知位移求解，求解⽀反⼒%% 定义输⼊条件A = 8; %杆件截⾯积E = 1.9E6; % 杆件材料弹性模量L1 = 36; % 1、3、4、6号杆件的长度L2 = 50.9; % 2、5号杆件的长度%% 计算单元刚度矩阵k1 = Bar2D2Node_Stiffness(E, A, L1, 0); %计算单元1刚度矩阵k2 = Bar2D2Node_Stiffness(E, A, L2, 135); %计算单元1刚度矩阵k3 = Bar2D2Node_Stiffness(E, A, L1, 0); %计算单元1刚度矩阵k4 = Bar2D2Node_Stiffness(E, A, L1, 90); %计算单元1刚度矩阵k5 = Bar2D2Node_Stiffness(E, A, L2, 45); %计算单元1刚度矩阵k6 = Bar2D2Node_Stiffness(E, A, L1, 0); %计算单元1刚度矩阵%% 建⽴整体刚度矩阵kk = zeros(10, 10);kk = Bar2D2Node_Assembly(kk, k1, 1, 2);kk = Bar2D2Node_Assembly(kk, k2, 2, 3);kk = Bar2D2Node_Assembly(kk, k3, 3, 4);kk = Bar2D2Node_Assembly(kk, k4, 2, 4);kk = Bar2D2Node_Assembly(kk, k5, 2, 5);kk = Bar2D2Node_Assembly(kk, k6, 4, 5) % 输出整体刚度矩阵%% 边界条件处理k = kk([3478910], [3478910]);%添加位移约束。

有限元分析ANSYS理论与应用第三版教学设计概述ANSYS是目前工程领域流行的有限元分析软件之一，因其功能强大、使用方便和精度高等优点而受到各个领域工程师的喜爱。

本教学设计围绕ANSYS软件的使用和原理展开，旨在为学生提供有限元分析基本知识和实践技能，为他们未来的工作和研究打下坚实的基础。

教学目标•理解有限元分析的基本原理和流程；•掌握ANSYS软件操作的基本技能；•能够使用ANSYS软件完成基本的有限元分析任务；•能够根据分析结果分析和解决实际工程问题。

教学内容第一章前言•介绍有限元分析的基本概念；•介绍ANSYS软件的基本功能和特点。

第二章有限元建模•介绍有限元模型的建立流程；•介绍ANSYS软件中有限元模型的建立方法和技巧；•分析常见问题的建模方法。

第三章有限元分析•介绍有限元分析的基本原理和数学模型；•介绍ANSYS软件中有限元分析的基本流程；•介绍ANSYS软件中材料力学特性设定和应力分析的方法。

第四章有限元结果分析和可视化•介绍有限元分析结果的可视化方法；•介绍ANSYS软件中有限元分析结果的可视化方法和数据处理方法；•分析ANSYS软件中常见结果的图像和数据。

第五章 ANSYS实例分析•基于ANSYS软件的理论和方法；•对ANSYS分析结果进行评估；•分析ANSYS分析过程中的问题并进行解答。

教学方法本教学设计采用课堂讲授、案例分析和综合实验相结合的方式进行教学。

具体方法包括：•讲授ANSYS软件的基本操作方法和理论知识；•使用实例并结合案例分析，介绍如何进行有限元分析；•使用实际工程案例对学生进行实践操作（小组为单位）；•使用成果演示形式进行结果展示和评估。

教学评估•写作阶段，学生需要提交有关ANSYS软件的分析报告；•实践阶段，小组需要完成一个关于ANSYS分析的实例； - 最后学生需要总结其学习心得，理解并且较完整的描述化学分析的基本原理；评分方式：作业20%、实践实验报告30%、论文50%。

ANSYS有限元分析入门与应用指南第一章：ANSYS有限元分析概述ANSYS是一种常用于工程领域的有限元分析软件，主要用于对各种结构进行力学分析、流体动力学分析、热传导分析等。

本章将对ANSYS的基本原理、工作流程和应用领域进行介绍。

1.1 ANSYS的基本原理ANSYS基于有限元方法，将实际结构或系统离散为有限数量的单元，通过对单元进行各种物理特性的分析，最终得到整个结构的行为。

有限元方法是一种数值分析方法，可以有效解决传统方法难以处理的复杂问题。

1.2 ANSYS的工作流程ANSYS的工作流程包括几个关键步骤：前处理、求解和后处理。

前处理阶段主要负责模型的建立和单元网格的划分，求解阶段进行物理场的计算和求解，后处理阶段对结果进行可视化和分析。

1.3 ANSYS的应用领域ANSYS可应用于各个工程领域，如固体力学、流体力学、热传导、电磁场等。

在航空航天、汽车工程、建筑结构、电子设备等领域都有广泛的应用。

第二章：ANSYS建模与前处理在使用ANSYS进行有限元分析之前，需要对模型进行建模和前处理工作。

本章将介绍ANSYS建模的基本方法和前处理的必要步骤。

2.1 模型建立ANSYS提供了多种建模方法，包括几何建模、CAD导入、脚本编程等。

用户可以根据需要选择合适的建模方法，对模型进行几何设定。

2.2 材料定义和属性设置在进行有限元分析之前，需要为材料定义材料性质和属性。

ANSYS提供了多种材料模型，用户可以根据具体需求进行选择和设置。

2.3 网格划分网格划分是有限元分析中非常重要的一步，它决定了模型的离散精度和计算效果。

ANSYS提供了多种单元类型和划分算法，用户可以根据需要进行合理的网格划分。

第三章：ANSYS求解与后处理在进行前处理完成后，就可以进行有限元分析的求解和后处理了。

本章将介绍ANSYS的求解方法和后处理功能。

3.1 求解方法ANSYS提供了多种求解方法，如直接法、迭代法等。

根据模型的复杂程度和求解要求，用户可以选择合适的方法进行求解。

《ANSYS 软件应用》课程教学大纲课程代码 010011S课程名称中文名：ANSYS 软件应用 英文名：App1icationofANSYS课程类别 专业课 修读类别 任选学分1.5学时24（理论4+上机20）开课学期第7学期开课单位材料科学与工程学院无机非金属材料系 适用专业无机非金属材料工程专业先修课程材料力学、结构力学等后续有关专毕业设计（论文） 业课程和教 学环节主讲教师/葛俊颖/副教授 职称考核方式及作业成绩+上机考核成绩 教材及主要（1）《有限元法基础及ANSYS 应用》（教材），王新荣等主编，科学出版 参考书社，2008（2）《ANSYS 工程结构数值分析》，王新敏编著，人民交通出版社，2007（3）《基于ANSYS 的桥梁结构分析》，葛俊颖主编，中国铁道出版社，2007一、课程性质和目标《ANSYS 软件应用》课程属无机非金属材料工程专业的一门专业基础课，内容上主要为有限元分析的基本概念和ANSYS 软件的应用，侧重上机操作，旨在使学生认识如何用有限元法模拟混凝土结构。

用三维梁单元进行钢筋混凝土和预应力混凝土结构的总体分析；用混凝土实体单元进行混凝土开裂、压碎等的非线性分析方法；认识混凝土水化热分析。

知识目标：课程目标1：利用三维梁单元分析钢筋混凝土、预应力混凝土结构及构件的总体分析，在不考虑结构及构件的截而削弱的情况下，计算结构内力和变形、混凝土和钢筋的应力、预应力的施加等。

课程目标2：利用混凝土单元模拟混凝土开裂及压碎，钢筋及预应力钢筋在混凝土实体单元中的模拟。

各环节所占比例(50%)+(50%)课程目标3：模拟混凝土浇筑过程中由于水化热在结构及构件中产生的温度应力。

能力目标：课程目标4：熟练使用ANSYS中的梁单元和实体单元进行结构建模，能够独立完成混凝土结构的总体分析、局部开裂和压碎分析以及混凝土水化热分析。

二、本课程所支撑的毕业要求（1）本课程所能支撑的毕业要求和课程目标的对应关系序号毕业要求指标毕业要求指标点具体内容课程目标点1 毕业要求5-1有限元分析的基本原理和方法，能够熟练应用课程目标1、2、3ANSYS软件分析混凝土结构。

《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。

有限元原理与ansys应用
有限元原理是一种基于数学模型和计算方法的工程分析技术，用于求解复杂结构的力学行为和物理现象。

该方法将复杂结构分割成有限个小单元，并在每个单元中建立数学模型，通过对单元之间的相互关系进行求解，得到整个结构的力学行为。

而ANSYS是一种常用的有限元分析软件，它可以通过数值计
算求解结构的应力、应变、位移等物理量。

ANSYS提供了多
种建模工具和分析功能，可以模拟各种工程问题，如结构力学、流体力学、电磁场等。

通过ANSYS软件，工程师可以在计算
机上模拟和优化各种结构，以验证其设计的可靠性和安全性。

有限元原理和ANSYS应用相辅相成，前者提供了理论和方法，后者则通过软件实现了这些方法。

有限元原理的研究使得ANSYS能够快速、准确地求解各种复杂结构的力学行为，使
得工程师能够更好地理解结构的性能，并在设计中进行优化。

在ANSYS的应用中，工程师首先需要对结构进行建模，将其
分割成有限个小单元，并定义边界条件和加载方式。

然后，通过ANSYS的求解器进行数值计算，得到结构的应力、应变、
位移等结果。

最后，工程师可以根据这些结果对结构进行分析和优化，以满足设计要求。

通过有限元原理和ANSYS应用，工程师能够更准确地分析和
设计各种结构，提高工程设计的安全性和可靠性。

同时，这种方法也降低了试验成本，节约了时间和资源。

因此，有限元原理和ANSYS应用在工程领域具有广泛的应用前景。