有限元分析应变率作用-文档资料

常用的边坡稳定性分析方法第一节概述 (1)一、无粘性土坡稳定分析 (1)二、粘性土坡的稳定分析 (1)三、边坡稳定分析的总应力法和有效应力法 (1)四、土坡稳定分析讨论 (1)第二节基本概念与基本原理 (1)一、基本概念 (1)二、基本规律与基本原理 (2)（一）土坡失稳原因分析 (2)（二）无粘性土坡稳定性分析 (3)（三）粘性土坡稳定性分析 (3)（四）边坡稳定分析的总应力法和有效应力法 (7)（五）土坡稳定分析的几个问题讨论 (8)三、基本方法 (9)（一）确定最危险滑动面圆心的方法 (9)（二）复合滑动面土坡稳定分析方法 (9)常用的边坡稳定性分析方法土坡就是具有倾斜坡面的土体。

土坡有天然土坡，也有人工土坡。

天然土坡是由于地质作用自然形成的土坡，如山坡、江河的岸坡等；人工土坡是经过人工挖、填的土工建筑物，如基坑、渠道、土坝、路堤等的边坡。

本章主要学习目前常用的边坡稳定分析方法，学习要点也是与土的抗剪强度有关的问题。

第一节概述学习土坡的类型及常见的滑坡现象。

一、无粘性土坡稳定分析学习两种情况下(全干或全淹没情况、有渗透情况)无粘性土坡稳定分析方法。

要求掌握无粘性土坡稳定安全系数的定义及推导过程，坡面有顺坡渗流作用下与全干或全淹没情况相比无粘性土土坡的稳定安全系数有何联系。

二、粘性土坡的稳定分析学习其整体圆弧法、瑞典条分法、毕肖甫法、普遍条分法、有限元法等方法在粘性土稳定分析中的应用。

要求掌握圆弧法进行土坡稳定分析及几种特殊条件下土坡稳定分析计算。

三、边坡稳定分析的总应力法和有效应力法学习稳定渗流期、施工期、地震期边坡稳定分析方法。

四、土坡稳定分析讨论学习讨论三个问题：土坡稳定分析中计算方法问题、强度指标的选用问题和容许安全系数问题。

第二节基本概念与基本原理一、基本概念1 •天然土坡(naturalsoilslope):由长期自然地质营力作用形成的土坡，称为天然土坡。

2 .人工土坡(artificialsoilslope):人工挖方或填方形成的土坡，称为人工土3 •滑坡（landslide）: 土坡中一部分土体对另一部分土体产生相对位移，以至丧失原有稳定性的现象。

有限元分析实验报告有限元分析实验报告引言有限元分析是一种广泛应用于工程领域的数值计算方法，它可以通过将复杂的结构划分为许多小的有限元单元，通过计算每个单元的力学特性，来模拟和预测结构的行为。

本实验旨在通过有限元分析方法，对某一结构进行力学性能的分析和评估。

实验目的本实验的目的是通过有限元分析，对某一结构进行应力和变形的分析，了解该结构的强度和稳定性，为结构设计和优化提供参考。

实验原理有限元分析是一种基于弹性力学原理的数值计算方法。

它将结构划分为许多小的有限元单元，每个单元都有自己的力学特性和节点，通过计算每个单元的应力和变形，再将其组合起来得到整个结构的力学行为。

实验步骤1. 建立有限元模型：根据实际结构的几何形状和材料特性，使用有限元软件建立结构的有限元模型。

2. 网格划分：将结构划分为许多小的有限元单元，每个单元都有自己的节点和单元材料特性。

3. 材料参数设置：根据实际材料的力学特性，设置每个单元的材料参数，如弹性模量、泊松比等。

4. 载荷和边界条件设置：根据实际工况，设置结构的载荷和边界条件，如受力方向、大小等。

5. 求解有限元方程：根据有限元方法，求解结构的位移和应力。

6. 结果分析：根据求解结果，分析结构的应力分布、变形情况等。

实验结果与分析通过有限元分析，我们得到了结构的应力和变形情况。

根据分析结果，可以得出以下结论：1. 结构的应力分布：通过色彩图和云图等方式，我们可以清楚地看到结构中各个部位的应力分布情况。

通过对应力分布的分析，我们可以了解结构的强度分布情况，判断结构是否存在应力集中的问题。

2. 结构的变形情况：通过对结构的位移分析，我们可以了解结构在受力下的变形情况。

通过对变形情况的分析，可以判断结构的刚度和稳定性，并为结构的设计和优化提供参考。

实验结论通过有限元分析，我们对某一结构的应力和变形进行了分析和评估。

通过对应力分布和变形情况的分析，我们可以判断结构的强度和稳定性，并为结构的设计和优化提供参考。

第22卷第12期岩石力学与工程学报22(12)：1943～1952 2003年12月Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering Dec，2003岩质边坡破坏机制有限元数值模拟分析*郑颖人赵尚毅邓卫东(后勤工程学院土木工程系重庆 400041) (交通部重庆公路科学研究所重庆 400067)摘要岩质边坡的稳定性主要由其结构面控制，采用有限元强度折减法对岩质边坡破坏机制进行了数值模拟分析。

计算表明，破坏“自然地”发生在岩体抗剪强度不能承受其受到的剪切应力的地带。

分析表明，根据塑性力学破坏原理，采用有限元强度折减法有助于对岩质边坡破坏机制的理解。

算例表明了此法的可行性。

关键词岩石力学，岩质边坡破坏机制，有限元强度折减法，数值模拟分类号P 642.22，O 242.21 文献标识码 A 文章编号 1000-6915(2003)12-1943-10 NUMERICAL SIMULATION ON FAILURE MECHANISM OF ROCK SLOPEBY STRENGTH REDUCTION FEMZheng Yingren1，Zhao Shangyi1，Deng Weidong2(1Logistical Engineering University， Chongqing 400041 China)(2Chongqing Highway Science Research Institute， Chongqing 400067 China)Abstract The stability of rock slope is mainly determined by its discontinuity and rock bridge. However，the failure mechanism of discontinuity and rock bridge has not been studied comprehensively. In this paper，the stability analysis of jointed rock slope is carried out by shear strength reduction finite element method. The elastic-perfectly plastic material is adapted in the finite element method. With the strength reduction，the nonlinear FEM model of jointed rock slope reaches instability，and the numerical non-convergence occurs simultaneously. The safety factor is then obtained by strength reduction algorithm. At the same time the critical failure surface and overall failure progress are found automatically. The numerical convergence or non-convergence is related to the yield criterion. Comparison is made of several yield criteria in common use. The Mohr-Coulomb criterion is undoubtedly the best-known criterion. But its yield surface is an irregular hexagonal cone in principal stress space. It brings difficulty to numerical analysis. For convenience the Mohr-Coulomb criterion is replaced by Mohr-Coulomb equivalent area circle yield criterion. Through a series of case studies，it is found that the safety factor obtained by strength reduction FEM with Mohr-Coulomb equivalent area circle criterion is fairly close to the result of traditional limit equilibrium method (Spencer’s method). The result shows that the discontinuity coalescence pattern is influenced by its strength，length，location，and obliquity. The failure occurs 'naturally' through the zone in which the shear strength of rock is insufficient to resist the shear stresses. Through a series of case studies，the applicability of the proposed method is clearly exhibited. This study presents a new approach for stability analysis of jointed rock slope，and it is especially available to the complicated geological condition and supported slope.Key words rock mechanics，failure mechanism of rock slope，strength reduction FEM，numerical simulation2002年12月3日收到初稿，2003年4月23日收到修改稿。

学生学号1049721501301实验课成绩武汉理工大学学生实验报告书实验课程名称机械中的有限单元分析机电工程学院开课学院指导老师姓名学生姓名学生专业班级机电研1502班学年第学期2016—20152实验一方形截面悬臂梁的弯曲的应力与变形分析钢制方形悬臂梁左端固联在墙壁，另一端悬空。

工作时对梁右端施加垂直向下的30KN的载荷与60kN的载荷，分析两种集中力作用下该悬臂梁的应力与应变，其中梁的尺寸为10mmX10mmX100mm的方形梁。

方形截面悬臂梁模型建立1.1建模环境：DesignModeler15.0。

定义计算类型：选择为结构分析。

定义材料属性：弹性模量为 2.1Gpa，泊松比为0.3。

建立悬臂式连接环模型。

（1）绘制方形截面草图：在DesignModeler中定义XY平面为视图平面，并正视改平面，点击sketching下的矩形图标，在视图中绘制10mmX10mm的矩形。

（2）拉伸：沿着Z方向将上一步得到的矩阵拉伸100mm，即可得到梁的三维模型，建模完毕，模型如下图 1.1所示。

图1.1方形截面梁模型：定义单元类型1.2选用6面体20节点186号结构单元。

网格划分：通过选定边界和整体结构，在边界单元划分数量不变的情况下，通过分别改变节点数和载荷大小，对同一结构进行分析，划分网格如下图 1.2所示：图1.2网格划分1.21定义边界条件并求解本次实验中，讲梁的左端固定，将载荷施加在右端，施以垂直向下的集中力，集中力的大小为30kN观察变形情况，再将力改为50kN，观察变形情况，给出应力应变云图，并分析。

（1）给左端施加固定约束；（2）给悬臂梁右端施加垂直向下的集中力；1.22定义边界条件如图1.3所示：图1.3定义边界条件1.23应力分布如下图1.4所示：定义完边界条件之后进行求解。

图1.4应力分布图1.2.4应变分布如下图1.5所示：图1.5应变分布图改变载荷大小：1.3将载荷改为60kN，其余边界条件不变。

基于ABAQUS的悬臂梁的弹塑性弯曲分析学院：航空宇航学院专业：工程力学指导教师：姓名：学号：1. 问题描述考虑端点受集中力F 作用的矩形截面的悬臂梁，如图1所示，长度l=10m ，高度h=1m ，宽度b=1m 。

材料为理想弹塑性钢材（如图2），并遵守Mises 屈服准则，屈服强度为MPa Y 380=σ，弹性模量GPa E 200=，泊松比3.0=υ。

图1 受集中力作用的悬臂梁 图2 钢材的应力-应变行为首先通过理论分析理想弹塑性材料悬臂梁的弹塑性弯曲，得到悬臂梁的弹塑性弯曲变形的规律和塑性区形状，确定弹性极限载荷e F 和塑性极限载荷Y F ；其次利用ABAQUS 模拟了该悬臂梁受集中载荷作用的变形过程，得出弹性极限载荷e F 、塑性极限载荷Y F 、塑性区形状和载荷-位移曲线，与理论分析的结果进行对比，验证有限元分析的准确性。

2. 理论分析2.1梁的弹塑性纯弯曲对于矩形截面Euler-Bernoulli 梁，受弯矩M 作用，如图3所示，根据平截面假定，有图3 矩形截面梁受弯矩M 的作用y κε= （1）其中κ为弯曲后梁轴的曲率，规定梁的挠度w 以与y 同向为正，则在小变形情况有22-dx w d =κ （2）当弯矩M 由零逐渐增大时，起初整个截面都处于弹性状态，这是Hooke 定律给出()y E E y κεσ== （3） 再由平衡方程，可得到κEI M = （4） 其中，3121bh I =是截面的惯性矩。

将EI M /=κ带入（3）式，可知 I y /M =σ显然，最外层纤维的应力值最大。

当M 增大时，最外层纤维首先达到屈服，即Y h y bh M σσ==±=22/61/ （5）这时的弯矩是整个截面处于弹性状态所能承受的最大弯矩，即为弹性极限弯矩，它等于261bh M Y e σ= （6）对应的曲率可由式（4）求得Eh EI M Y e e /2/σκ== （7）当e M M >时，梁的外层纤维的应变继续增大，但应力值保持为Y σ不再增加，塑性区将逐渐向内扩大。

有限元分析中的应力在有限元分析中，应力是对物体内部的力学状态的描述。

它描述了物体在受力作用下产生的应变情况。

应力可以分为正应力和剪应力两个方向。

正应力是物体内部的力在其中一截面上的投影，即单位面积上的力。

根据胡克定律，正应力与应变成正比。

正应力可以分为拉应力和压应力两种情况。

当物体受到拉力作用后，该截面上的应力为正值，被称为拉应力。

当物体受到压力作用后，该截面上的应力为负值，被称为压应力。

正应力的单位为帕斯卡(Pascal)，常用符号是σ。

剪应力是物体内部的力在其中一截面上的切向分力，即单位面积上的切力。

剪应力有时也被称为切应力。

剪应力在工程中非常重要，因为它反映了物体在受力作用下的剪切变形情况。

剪应力的单位也是帕斯卡(Pascal)，常用符号是τ。

在有限元分析中，通过计算每个单元上的位移，然后通过应力-应变关系求解每个单元上的应力。

应力的计算可以通过以下公式得到：σ=E*ε其中，σ是应力，E是材料的弹性模量，ε是应变。

有限元分析还可以计算相应的应力激活互换载荷。

这意味着，在一些特殊的情况下，我们可以通过改变结构的加载条件来获得相同的应力分布情况。

这对于优化设计非常重要，因为我们可以根据需要来改变材料和几何形状，并通过有限元分析来确定最佳的结构配置。

总之，有限元分析是一种强大的工具，用于求解结构的应力分布情况。

通过计算每个单元上的位移，并应用应力-应变关系，我们可以得到结构的应力分布情况。

应力分析在结构设计和优化中起着至关重要的作用，帮助工程师确定合适的材料和几何形状，并最大程度地减少结构的应力集中。

有限元研究报告有限元研究报告有限元分析是一种通过数值方法求解工程问题的方法，广泛应用于结构力学、热力学、流体力学等领域。

本文将介绍有限元分析在结构力学领域的研究成果。

首先，我们介绍了有限元分析的基本原理。

有限元分析将结构分割成有限个小单元，利用数值计算方法，求解每个小单元的位移场和应力场，将所有小单元的位移场和应力场组合起来，得到整个结构的位移场和应力场。

有限元分析可以用于解决复杂结构的应力、应变、位移等问题，并可以预测结构在外部荷载作用下的变形和破坏情况。

然后，我们介绍了有限元分析在结构优化设计中的应用。

通过有限元分析，可以评估和优化结构的性能。

我们可以改变结构的几何形状、材料性质和边界条件等参数，通过有限元分析计算不同参数下的结构响应，然后根据设计需求进行优化。

有限元分析在结构优化设计中可以提供较为准确的结果，并能够快速地评估不同设计方案的性能。

接着，我们介绍了有限元分析在结构异常行为分析中的应用。

通过有限元分析，可以模拟和预测结构在不同异常工况下的行为。

例如，我们可以模拟结构在地震、爆炸等异常荷载下的响应，分析结构的稳定性和安全性。

有限元分析在结构异常行为分析中可以提供关键的技术支持，帮助工程师预测和避免结构的异常破坏。

最后，我们介绍了有限元分析在结构动力响应分析中的应用。

通过有限元分析，可以模拟和预测结构在不同动力荷载下的响应。

例如，我们可以模拟桥梁在车辆行驶时的振动响应，分析结构的动力特性和振动响应。

有限元分析在结构动力响应分析中可以提供重要的技术支持，帮助工程师优化结构设计，提高结构的动力性能。

综上所述，有限元分析在结构力学领域有着广泛的应用。

通过有限元分析，我们可以解决复杂结构的应力、应变、位移等问题，评估和优化结构的性能，模拟和预测结构在不同异常工况和动力荷载下的响应。

有限元分析不仅提供了有效的工具，也为工程师提供了重要的技术支持，帮助工程师更好地设计和分析结构。

有限元应变能应变能密度有限元（Finite Element）方法是一种基于数值计算的工程分析方法，广泛应用于结构力学、流体力学、热传导等领域。

在有限元分析中，应变能（Strain Energy）是一个重要的物理量，它描述了物体在受力下发生的变形程度。

应变能密度（Strain Energy Density）则是单位体积内的应变能。

应变能是由应变引起的能量变化，它与应力场和材料的本构关系密切相关。

在有限元分析中，我们通常将物体划分为有限数量的单元，每个单元内部的应变能贡献可以通过求解有限元方程得到。

这些单元的应变能之和即为整个物体的应变能。

应变能密度则是应变能在单位体积内的分布情况。

在有限元分析中，我们可以通过对每个单元内的应变能进行积分，再除以单元体积得到应变能密度分布。

应变能密度的分布可以反映物体内部应变能的分布情况，从而帮助我们了解材料的变形和破坏机理。

应变能密度在工程实践中具有重要的应用价值。

首先，它可以用来评估材料的强度和韧性。

当应变能密度达到材料的极限值时，材料往往会发生破坏。

因此，通过对应变能密度的分析，可以帮助工程师选择合适的材料，并设计出更加安全可靠的结构。

应变能密度还可以用来优化结构设计。

通过改变结构的几何形状和材料的分布，可以调整应变能密度的分布。

在设计过程中，我们可以通过有限元分析来评估不同方案的应变能密度分布，从而找到最优的结构形式。

应变能密度还可以用来预测材料的疲劳寿命。

应变能密度的分布会导致材料内部的应力集中，从而引发疲劳损伤。

通过对应变能密度的分析，可以帮助我们评估材料的疲劳寿命，并采取相应的措施延长材料的使用寿命。

有限元分析中的应变能和应变能密度是描述材料变形和破坏行为的重要物理量。

通过对应变能和应变能密度的分析，可以帮助我们了解材料的力学行为，优化结构设计，预测疲劳寿命，从而提高工程设计的准确性和可靠性。

一、设计大纲概述1、设计目的（1）熟悉有限元分析的基本原理和基本方法；（2）掌握有限元软件ANSYS的基本操作；（3）对有限元分析结果进行正确评价。

2、设计原理利用ANSYS进行有限元静力学分析。

3、设计仪器设备1）安装windows 2000以上版本的微机；2）ANSYS 8.0以上版本软件。

4、实验内容与步骤1）熟悉ANSYS的界面和分析步骤；2）掌握ANSYS前处理方法，包括平面建模、单元设置、网格划分和约束设置；3）掌握ANSYS求解和后处理的一般方法；4）实际应用ANSYS软件对平板结构进行有限元分析。

二、题目：如图试样期尺寸为100mm*5mm*5mm,下端固定，上端受拉力10000N作用。

已知该试样材料的应力-应变曲线如图所示。

计算试样的位移分布。

三、分析步骤：分析：从应力-应变关系可以看出该材料的屈服极限是225MPa 左右，弹性部分曲线的斜率为常数75GPa。

之后材料进入塑性变形阶段，应力-应变关系为非线性的。

估计本题应力10000/（0.05*.005）=400MPa,因此材料屈服进入塑性，必须考虑材料非线性影响。

（1）建立关键点。

单击菜单Main Menu>Preprocessor>Modeling>Create>Keypoints>InActiveCS，建立两个关键点（0，0，0）和（0，100，0）。

（2）建立直线。

单击菜单Main Menu>Preprocessor>Modeling>Create>Lines>StaightLine,在关键点1、2之间建立直线。

（3）定义单元类型。

单击菜单Main Menu>Preprocessor>ElementType>Add/Edit/Delete,定义单元Structural>Link>2D spar1(LINK1)（4）定义单元常数。

单击菜单Main Menu>Preprocessor>RealConstants>Add/Edit/Delete,在弹出的Real Constants for LINK1对话框中，输入如下的单元几何参数：截面面积AREA=25 出始应变=0（5）定义材料属性。

有限元分析及应用作业报告目录试题一 (1)一、问题描述及建模 (2)二、建立有限元模型 (2)三、计算结果与结果分析 (5)1、相同单元数目的三节点常应变单元和六节点三角形单元 (5)（1）三节点常应变单元 (5)（2）六节点三角形单元 (7)（3）不同单元类型的计算数据统计 (8)（4）结果分析 (8)2、不同数量的三节点常应变单元计算结果 (9)（1）单元数目为54时计算结果 (9)（2）单元数目为600时计算结果 (11)（3）单元数目为15000时计算结果 (11)（4）不同单元数量的计算数据统计 (12)（5）结果分析 (13)3、常应变三角单元时，分别采用不同划分方案计算结果 (13)（1）方案一 (14)（2）方案二 (15)（3）不同划分方案的计算数据统计 (16)（4）结果分析 (17)四、总结建议 (17)试题二 (18)一、问题描述及建模 (18)二、建立有限元模型 (18)三、计算结果 (19)1、三节点常应变单元 (19)(1)单元数为2时的计算结果 (19)(2) 单元数为200时的计算结果 (20)(3)不同单元数量的计算数据统计 (22)2、四节点矩形单元 (22)(1)单元数为1时的计算结果 (22)(2)单元数为50时的计算结果 (24)(3)不同单元数量的计算数据统计 (26)3、八节点等参单元 (26)(1)单元数为1时的计算结果 (26)(2)单元数为20时的计算结果 (27)(3)不同单元数量的计算数据统计 (28)四、结果分析 (29)试题五 (29)一、问题描述及建模 (30)二、建立有限元模型 (30)三、计算结果 (32)1、方案一 (32)2、方案二 (34)3、方案三 (35)四、数据统计及结果分析 (37)有限元分析及应用作业报告试题一图示无限长刚性地基上的三角形大坝，受齐顶的水压力作用，试用三节点常应变单元和六节点三角形单元对坝体进行有限元分析，并对以下几种计算方案进行比较：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；2）分别采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。

1概述AutoPSA是一个管道应力分析软件，用于计算管道系统在冷、热、安装工况下承受自重、外载、温度、内压作用下的应力、应变、载荷、位移、振动频率、弹簧型号，评估管道系统是否能够在规定的工作条件下安全运行。

管道是能源、化工、石化、轻工、冶金、建筑等行业的工艺系统中不可缺少的组成部分，直接关系着系统的经济和安全运行。

2002年12月20日优易管道应力分析程序AutoPSA通过中国勘察设计协会工程设计计算机应用协会鉴定。

2005年10月AutoPSA7.0开发成功。

2007年7月，AutoPSA8.0中英文版本上市。

AutoPSA从7.0版开始实现了非线性静力分析、补偿器、埋地管道计算及动力分析功能。

AutoPSA8.0是中国自主知识产权第一个能进行动力分析的管道应力分析软件，在管道分析领域中扮演重要角色。

AutoPSA8.0采用成熟可靠的有限元算法分析管道系统，提高了计算精度。

AutoPSA8.0采用微软工业化开发技术VC++6.0，以大量的MFC类库编程提高开发效率、运行速度和稳定性；AutoPSA8.0输入格式、输出格式兼容美国管道应力分析程序CAESARII4.2/4.5/5.1，其结果与ANSYS、CAESARII做过对比测试。

AutoPSA8.0多文档界面(MDI)可同时新建或打开多个项目添加数据、修改数据、计算分析。

AutoPSA提供管道轴测图生成、三维模型显示功能。

AutoPSA8.0提供与CAESARII4.2/4.5/5.1中性文件互相转换的能力。

AutoPSA8.0提供与优易管道支吊架设计软件AutoPHS4.1/8.0交换数据的能力；AutoPSA也能够和现有的工厂设计管理系统AVEVA PDMS或新一代三维工厂设计管理系统AutoPDMS8.0/9.0或管道设计程序AutoPD2.0/3.0交换数据，形成管道一体化设计能力。

AutoPSA8.0只需要少量的用户交互输入，程序自动生成应力分析需要的原始数据文件，减少了错误发生。

ANSYS教程第 1 章前言1.1 ANSYS简介ANSYS是一种广泛的商业套装工程分析软件。

所谓工程分析软件，主要是在机械结构系统受到外力负载所出现的反应，例如应力、位移、温度等，根据该反应可知道机械结构系统受到外力负载后的状态，进而判断是否符合设计要求。

一般机械结构系统的几何结构相当复杂，受的负载也相当多，理论分析往往无法进行。

想要解答，必须先简化结构，采用数值模拟方法分析。

由于计算机行业的发展，相应的软件也应运而生，ANSYS软件在工程上应用相当广泛，在机械、电机、土木、电子及航空等领域的使用，都能达到某种程度的可信度，颇获各界好评。

使用该软件，能够降低设计成本，缩短设计时间。

到80年代初期，国际上较大型的面向工程的有限元通用软件主要有：ANSYS, NASTRAN, ASKA, ADINA, SAP等。

以ANSYS为代表的工程数值模拟软件，是一个多用途的有限元法分析软件，它从1971年的2.0版本与今天的5.7版本已有很大的不同，起初它仅提供结构线性分析和热分析，现在可用来求结构、流体、电力、电磁场及碰撞等问题的解答。

它包含了前置处理、解题程序以及后置处理，将有限元分析、计算机图形学和优化技术相结合，已成为现代工程学问题必不可少的有力工具。

1.2 ANSYS软件主要功能ANSYS软件是融结构、热、流体、电磁、声学于一体的大型通用有限元软件，可广泛的用于核工业、铁道、石油化工、航空航天、机械制造、能源、汽车交通、国防军工、电子、土木工程、生物医学、水利、日用家电等一般工业及科学研究。

该软件提供了不断改进的功能清单，具体包括：结构高度非线性分析、电磁分析、计算流体力学分析、设计优化、接触分析、自适应网格划分及利用ANSYS参数设计语言扩展宏命令功能。

1.3 本教材内容•讲述如何利用ANSYS进行静力或稳态分析。

•面向的读者：针对不熟悉ANSYS实际应用的新用户或不常使用ANSYS 的用户。

讲授基本内容:•ANSYS功能，ANSYS基本术语和ANSYS图形用户界面。

平面应力状态平面应变状态平面应力问题：所有应力都在一个平面内，Z向应力0,如薄板受与板平行且共面的力作用下一般是平面应力问题。

平面应变问题：所有应变都在一个平面内，Z向应变为0，如坝体，炮筒等，Z 向尺寸远远大于另外两个方向的尺寸，而且不考虑沿Z向的外力，只考虑垂直Z 向的外力。

平面应力就是说一个方向的应力可忽略，当然平面应变就是一个方向的应变可以忽略.如果某一方向（Z轴吧）在空间很长（相对其他两个方向而言），那么在这个方向的应变就可以忽略不计，但是这个方向的应力不一定为零。

－－－－这就是平面应变问题。

长圆筒、水坝、等等都属于平面应变问题。

如果研究对象z轴不是很长（相对其他两个方向而言），且在z轴俩外表面上不受力，则在这个方向上应力可以忽略，但其应变不一定为零，－－－－－这就是平面应力问题，板也可以看作属于平面应力问题。

对一般我门处理的问题，根据z轴的长短可简单判断其属于那个问题，长－－平面应变；短－－－－平面应力。

沙漏模式沙漏模式也就零能模式，他在理论上是一种存在的一种变形模式，但是在实际模型中是不可能存上的。

零能模式就是指有变形，但是不消耗能量。

显然是一种伪变形模式，若不加以控制，计算模型会变得不稳定，并且计算出来的结果也是没有多大意义的。

要加抵制这种变形模式就得相应的消耗一定的能量，也就是沙漏能，如果这个比值太多，就说明模型和实际的变形有很大的差别，当然是不正确的。

这也是缩减积分所付出的代价。

用全积分单元可以解决这个问题，但是效率不高，有可能导致体积锁死，过刚的一些问题。

剪切锁死shear locking 是FEM 造成的數值誤差, 發生於細長結構的分析，圣维南原理分布于弹性体上一小块面积（或体积）内的载荷所引起的物体中的应力，在离载荷作用区稍远的地方，基本上只同载荷的合力和合力矩有关；载荷的具体分布只影响载荷作用区附近的应力分布。

还有一种等价的提法：如果作用在弹性体某一小块面积（或体积）上的载荷的合力和合力矩都等于零，则在远离载荷作用区的地方，应力就小得几乎等于零。

常用的有限元分析方法1、结构静力分析结构静力分析用来分析由于稳态外部载荷引起的系统或部件的位移、应力、应变和力。

静力分析很适合于求解惯性及阻力的时间相关作用对结构响应的影响并不显著的问题。

这种分析类型有很广泛的应用，如确定结构的应力集中程度，或预测结构中由温度引起的应力等。

静力分析包括线性静力分析和非线性静力分析。

如图1、图2所示。

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。

结构非线性可以分为：几何非线性，材料非线性和状态非线性三种类型。

几何非线性指物体在外部载荷作用下所产生的变形与其本身的几何尺寸相比不能忽略时，由物体的变形引起的非线性响应。

材料非线性指物体材料变形时，材料所表现的非线性应力应变关系。

常见的材料非线性有弹塑性、超弹性、粘弹塑性等。

许多因素可以影响材料的非线性应力-应变关系，如加载历史、环境温度、加载的时间总量等。

状态非线性是指结构表现出来的一种与状态相关的非线性行为，如二个变形体之间的接触。

随着接触状态的变化，其刚度矩阵发生显著的变化。

图1 图2汽车车架的线性结构静力分析应用云图发动机连杆小头连接部分的结构静力分析云图2、结构动力分析结构动力分析一般包括结构模态分析、谐响应分析和瞬态动力学分析。

结构模态分析用于确定结构或部件的振动特性（固有频率和振型）。

它也是其它瞬态动力学分析的起点，如谐响应分析、谱分析等。

结构模态分析中常用的模态提取方法有：子空间(Subspace)法、分块的兰索斯(BlockLanczos)法、PowerDynamics法、豪斯霍尔德(ReducedHouseholder)法、Damped法以及Unsysmmetric法等。

谐响应分析用于分析持速的周期载荷在结构系统中产生的持速的周期响应（谐响应），以及确定线性结构承受随时间按正弦（简谐）规律变化的载荷时稳态响应的一种分析方法，这种分析只计算结构的稳态受迫振动，不考虑发生在激励开始时的瞬态振动，谐响应分析是一种线性分析，但也可以分析有预应力的结构。

有限元分析及应用报告题目：利用ANSYS软件分析钢制涵洞受力姓名：XXX学号：XXX班级：机械XXX学院:机械学院指导老师：XXX二零一五年一月一． 问题概述图示为钢涵洞，确定最大应力、最大位移及位置。

E=210Gpa ，μ=0.33.5M 1.5M3M3M2M5.M70N/M1.5M假如涵洞宽为1M ，按空间问题进行计算，并和上述结果进行比较。

同时，考虑若桥墩高由2M 增加到3.5M ，涵洞半径增加为无穷（即圆弧为直线）。

计算最大应力，指出合理的桥洞形状曲线。

二．问题分析由题目可知，在简化的涵洞模型中，首先假设涵洞无限宽，将问题看作为平面应变问题进行分析。

在得出假设为平面应变问题的结果后，再将该问题看作实体模型进行有限元分析，比较两者的差异。

同时通过改变涵洞的形状分析不同形状对涵洞应力的影响，找出合适的涵洞曲线。

由于该涵洞的受力和几何形状都是对称的，所以可以只取一半进行分析。

三．有限元建模1．设置计算类型由问题分析可知本问题属于平面静应力问题，所以选择preferences为structure。

2．单元类型选定选取平面四节点常应变单元plane42和实体单元solid92来分别计算分析涵洞截面和实体的位移和应力。

在假设的平面应变问题中，在设置element type的K3时将其设置为plane strain。

3．材料参数隧道的材料为钢，则其材料参数：弹性模量E=2.1e11，泊松比σ=0.34．几何建模1）按照平面应变问题建模按照题目所给尺寸利用ansys的modeling依次建立keypoint：1(0,3.5),2(3,2),3(3.5,0),4(4.5,0),5(4.5,5)，6(0,5)，7（4.5,2）,8（4.5,3.5），create LINES依次连接keypoint （2点、3点）、（3点、4点）、（4点，7点）、（7点，8点）、（8点，5点）、（5点，6点）、（2点，7点）、（1点，8点）即可创建所有直线，使用create article创建过1点和2点的圆弧。