有限元分析实例

板结构有限元分析实例详解板结构是一种常见的结构形式，广泛应用于建筑、航空航天、机械、电子等领域。

板结构的特点是结构主要由板和边界构件组成，受到外加载荷作用时，产生弯曲和剪切变形。

为了评估板结构的强度和稳定性，可以使用有限元分析方法进行分析。

本文将以一座大跨度板结构为例，详解板结构有限元分析的步骤及其相关实例。

首先，我们需要对板结构进行几何建模。

通常情况下，板结构可以简化为二维平面问题。

我们可以使用专业的有限元分析软件，如ANSYS、ABAQUS等，进行几何建模。

在建模过程中，需要确定结构的几何形状、边界条件、加载方式等参数。

以一块长方形板作为例子，我们可以在软件中创建一个二维平面，并定义板的几何尺寸和材料属性。

接下来，我们需要对板结构进行网格划分。

有限元分析方法将结构划分为许多小的单元，然后对每个单元进行分析计算。

在板结构分析中，常用的单元类型包括矩形单元、三角形单元、四边形单元等。

我们可以根据实际需要选择适当的单元类型和网格密度，并利用软件自动生成板结构的网格。

然后，我们需要为板结构定义边界条件。

边界条件包括支撑条件和加载条件两个方面。

支撑条件描述了板结构受力的边界，通常包括固定支撑、滑动支撑、自由支撑等情况。

加载条件描述了外力或外载荷施加在板结构上的方式和大小。

在我们的例子中，假设板结构的四个边界均为固定支撑，我们可以在软件中设置相应的边界条件。

之后，我们需要为板结构定义材料属性。

板结构的材料属性包括弹性模量、泊松比、密度等参数。

这些参数描述了板结构在受力时的材料性能和特性。

我们需要根据实际的材料情况，为板结构指定合适的材料属性，并在软件中进行设置。

最后，我们可以对板结构进行有限元分析计算。

在软件中，我们可以选择合适的求解器和分析方法，进行结构的静力分析、动力分析、稳定性分析等。

通过有限元分析，我们可以得到板结构在受力状态下的变形、应力分布、应变分布等结果。

总之，通过板结构的有限元分析，我们可以对结构的强度、稳定性、振动等性能进行评估和优化。

作业一：有限元分析实例实例：请对一个盘轴配合机构进行接触分析。

轴为一等直径空心轴，盘为等厚度圆盘，其结构及尺寸如图所示。

盘和轴为一种材料，材料参数为：弹性模量Ex=2.5E5，泊松比NUXY=0.3，摩擦系数MU=0.25，试采用有限元计算方法分析轴和盘在过盈配合时的应力应变分布以及将轴从盘心拔出时轴和盘的接触情况。

问题分析说明（1）本题主要分析装配过程中结构的静态响应，所以分析步选择通用静态分析步。

由于为过盈配合，属于大变形，故应考虑几何非线性的影响。

（2）模型具有轴对称性，所以可以采取轴对称模型来进行分析，先建立二维模型计算，再转换为三维模型计算，这样可以节省计算时间。

分析过程由两个载荷步组成, 第一个载荷步为过盈分析, 求解过盈安装时的情况。

第二个载荷步为将轴从盘心拔出时的接触分析, 分析在这个过程中盘心面和轴的外表面之间的接触应力。

它们都属于大变形问题, 属于非线性问题。

在分析时需要定义一些非线性选项来帮助问题的收敛。

（3）接触面之间有很大的相对滑动，所以模型要使用有限滑移。

模型建立的分析说明（1）进定义单元类型此项实例分析的问题中涉及到大变形, 故选用So li d185 单元类型来建立本实例入部件模块，的模型。

盘轴接触问题属于面面接触, 目标面和接触面都是柔性的,将使用接触单元T ARGET 170 和CO NTAT17 4来模拟接触面。

分别创建名为为part1、part2的部件。

（2）定义材料属性，在线性各向同性材料属性对话框中的EX (弹性模量) 文本框中输入 2 . 5E5,PRX Y (泊松比) 文本框中输入0 . 3,并将定义的材料属性赋予给part1和part2。

如下图所示。

（3）进入装配模块，创建两者间的装配关系。

（4）进入分析步模块定义名为step1和step2的两个分析步。

（5）进入相互作用模块，创建相互作用属性，设置摩擦系数；然后定义接触关系。

如下图所示。

（6）进入载荷模块，创建边界条件，依次定义名为BC -2（类型为：完全固定）、BC -3（类型为：位移/转角，约束U1、UR3），分析步均为Initial 。

一题描述图示为一厚壁圆筒，其内径r1=50mm，外径=100mm，作用在内孔上的压力p=10MPa，无轴向压力，轴向长度视为无穷。

要求计算厚壁圆筒的径向应力和切向应力沿半径r方向的分布。

二分析步骤1过滤界面拾取菜单Main Menu →Preference。

弹出图2话框，选择Structural项，单击OK按钮。

图2过滤界面对话框2创建单元类型拾取菜单Main Menu →Preprocessor →Element Type →Add/Edit/delete。

弹出图3对话框，单击Add按钮；弹出图3话框，在左侧列表中选择Structural Solid，在右侧列表中选择8node183，单击OK按钮；返回图4对话框，单击Options 按钮，弹出图5框，选择K3为Plane strain，单击OK按钮，单击图3close 按钮。

图3单元类型对话框图4 单元类型库对话框图5单元选项对话框3 定义材料特性拾取菜单Main Menu →Preprocessor →Material Models。

弹出图6话框在右侧列表中依次双击 Structural，Linear，Elasic，Isorropic，弹出图7对话框，在EX文本框中输入2e11，在PRXY文本框中输入0.3，单击OK按钮。

图6-7材料模型对话框4创建实体模型拾取菜单Main Menu →Preprocessor→Modeling →Create →Areas →Circle →By Dimensions。

弹出图8，在文本框中分别输入0.1,0。

05,90.单击OK按钮。

图8创建面对话框5划分单元拾取菜单Main Menu →Preprocessor→Meshing→Mesh Tool。

弹出图9对话框，单击Size Controls 区域中的Lines后的Set按钮，弹出拾取窗口，拾取面的任一直线边，单击OK按钮弹出图10对话框，在NDIV文本框中输入6，单击Apply按钮，再次弹出拾取窗口11取面的任一弧边，单击OK，再次弹出对话框，在NDIV文本框中输入8，单击OK按钮。

在土木工程中有限元运用的实例哎，说起土木工程里有限元法的运用啊，那可真是无处不在，用处多多。

你想啊，土木工程师们天天跟高楼大厦、桥梁隧道打交道，这些玩意儿结构复杂，受力情况也五花八门，光靠经验和直觉，那哪行？所以啊，有限元法就成了他们的得力助手。

我就拿我自己身边的事儿来说吧，前两年我参与了一个大型商业综合体的建设项目，那可真是个大工程，好几栋高楼，底下还有好几层的商业裙楼，再加上地下室，结构复杂得跟迷宫似的。

在设计阶段，我们团队就遇到了一个大难题，就是那个商业裙楼和塔楼交接的地方，受力特别复杂，各种剪力、弯矩、扭矩都搅和在一起，让人头疼不已。

这时候，有限元法可就派上用场了。

我们用专业的有限元分析软件，把整个结构模型建立起来，然后输入各种材料参数、荷载条件，接着就让软件去跑计算。

说实话，那软件跑起来可真是费时费力，得等上好几天才能出结果，但你别说，等结果一出来，那受力分布图、变形图、应力图，一目了然，清清楚楚。

你瞧，那交接处的受力情况，通过有限元分析，我们就能清楚地看到哪些地方应力集中，哪些地方变形过大，这样就能有针对性地优化设计方案。

比如说，我们发现某个部位的应力超出了材料的许用应力，那我们就得加强那里的配筋，或者调整结构尺寸，让应力分布得更均匀一些。

这样一来，整个结构的安全性就大大提高了，咱们心里也踏实多了。

再来说说桥梁工程吧。

我有一次去参观了一座刚建成的大桥，那桥可真壮观，横跨在一条大江之上，气势恢宏。

我跟大桥的设计师聊了聊，他告诉我，在设计这座桥的时候，他们也用了有限元法。

你想啊，那桥那么长，那么重，还得承受各种车辆荷载、风荷载，甚至还得考虑地震的影响，这受力情况得多复杂啊！设计师们就用有限元法对整个桥梁结构进行了详细的受力分析。

他们考虑了各种可能的荷载组合，还模拟了桥梁在各种极端条件下的变形和应力分布。

这样一来，他们就能准确地评估出桥梁的承载能力和安全性，确保大桥在各种情况下都能稳稳当当的。

CATIA有限元分析报告计算实例完整版CATIA有限元分析是一种重要的工程分析方法，主要用于预测结构或零部件在特定载荷下的应力、应变和变形情况，从而指导设计改进和优化。

有限元分析通常需要进行大量的计算和数据处理，因此需要专业软件和工程知识来完成。

下面将介绍CATIA有限元分析报告的计算实例，以帮助理解其应用方法和结果展示。

1.问题描述假设我们需要对一个简单的梁进行有限元分析，以评估其在受到特定载荷时的应力情况。

该梁的尺寸为1000mm*100mm*10mm，材料为钢，载荷为1000N。

我们希望得到在梁上各个位置的应力分布情况，并据此判断结构是否安全。

2.模型建立首先在CATIA中建立梁的三维模型，包括尺寸、材料属性等信息。

然后选择适当的有限元分析模块，如ABAQUS或ANSYS，并将模型导入到该软件中进行网格划分和边界条件设置。

3.网格划分在有限元分析中，需要将结构划分为多个小单元（单元网格），以便进行数值计算。

通过划分网格可以更准确地模拟结构的行为，并得到更可靠的结果。

在CATIA中，可以通过设置单元种类、密度和边界条件等参数来进行网格划分。

4.载荷和约束设置在有限元分析中，需要定义结构的载荷（如力、压力等）和约束条件（如固定支撑、弹簧支撑等）。

在这个例子中，我们需要将1000N的载荷作用在梁的一个端点上，并在另一端点设置固定支撑。

5.求解和结果分析将载荷和约束条件设置完毕后，可以开始进行有限元分析求解。

软件将根据模型的几何形状、材料性质和加载情况，计算出结构在各个节点处的应力、应变等数据。

最后，可以根据计算结果生成报告，并进行结果分析和结构安全评估。

6.结果展示有限元分析报告通常包括结构的应力云图、变形云图、最大应力值等信息。

通过这些图表可以直观地了解结构在不同载荷下的响应情况，从而做出合理的结构设计和改进决策。

在这个例子中，我们可以展示梁上各个位置的应力分布情况，并与钢材的屈服极限进行比较，以评估结构的安全性。

有限元分析实例范文假设我们正在设计一个桥梁结构，希望通过有限元分析来评估其受力情况和设计是否合理。

首先，我们需要将桥梁结构进行离散化，将其分为许多小的有限元单元。

每个有限元单元具有一定的材料性质和几何形状。

接下来，我们需要确定边界条件和加载条件。

例如，我们可以在桥梁两端设置固定边界条件，然后通过加载条件模拟车辆的载荷。

边界条件和加载条件的选择需要根据实际情况和设计要求来确定。

然后，我们需要选择适当的有限元模型和材料模型。

有限元模型选择的好坏将直接影响分析结果的准确性。

材料模型需要根据材料的弹性和塑性性质来选择合适的模型。

接下来，我们可以使用有限元软件将桥梁结构的离散化模型输入计算。

有限元软件将自动求解结构的受力平衡方程，并得出结构的应力和位移分布。

通过分析这些结果，我们可以评估桥梁结构的强度、刚度和稳定性等性能。

最后，根据有限元分析结果进行设计优化。

如果发现一些部分的应力过大，我们可以对设计进行调整，例如增加材料厚度或增加结构的增强筋。

通过不断优化设计，我们可以得到一个满足强度和刚度要求的桥梁结构。

需要注意的是，有限元分析只是工程设计中的一个工具，分析结果需要结合实际情况和工程经验来进行判断。

有限元分析的准确性也取决于离散化的精度、边界条件和材料模型等的选择。

总之，有限元分析是一种重要的工程分析方法，可以用于评估结构的受力情况和设计是否合理。

通过有限元分析，我们可以优化结构的设计，提高结构的性能和安全性。

希望以上例子对你对有限元分析有所了解。

有限元模态分析题目一：有一直梁尺寸如图1所示，材料为黄铜，要求用命令流求出该梁的第一、二阶自由伸缩模态，划分网格时要求每个单元格为1mm（六面体，长方体）。

图1梁有限元分析图：直梁一阶自由伸缩模态f=21560Hz直梁二阶自由伸缩模态f=43090Hz注：模态图中白色网格部分是原始静止位置***** INDEX OF DATA SETS ON RESULTS FILE *****SET TIME/FREQ LOAD STEP SUBSTEP CUMULATIVE1 16324. 1 1 12 18484. 1 2 23 21560. 1 3 34 23131. 1 4 45 25635. 1 5 56 26811. 1 6 67 34727. 1 7 78 36216. 1 8 89 36252. 1 9 910 43090. 1 10 10直梁命令流：finish/clear/PREP7et,1,solid45mp,dens,1,8400 !材料密度mp,ex,1,1.0e11 !输入弹性模量mp,ey,1,1.0e11mp,ez,1,1.0e11mp,PRXY,1,0.3 !泊松比mm=0.001block,0,80*mm,0,4*mm,0,6*mmvsel,all/Replotnummrg,kp,1.0e-6vsel,allmshkey,1 ! key: 0 自由网格划分 1 映射网格划分 2 如果可能的话使用映射，否则自由mshape,0 ! key: 0 四边形（2D），六面体（3D） 1 三角形(2D), 四面体(3D)esize,0.001vmesh,all/Replotfinish!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!/soluanty,modalmodopt,LANB,10,15000mxpa,10allselsolveFINISH/post1!set,list,2!set,1,1pldisp,2 !/dscale,1,0.00045/replot题目二：有一圆环尺寸如图2所示，材料为黄铜，要求用命令流求出该梁的第二、三、四阶面内弯曲模态，划分网格时要求每个单元格为1mm（六面体，长方体）。

有限元分析实例引言有限元分析（Finite Element Analysis，简称FEA）是一种工程分析方法，能够将连续体结构分割成有限个小单元，通过在每个小单元内建立方程模型，最终求解整个结构的力学行为。

本文将以一个实例来介绍有限元分析的基本过程和步骤。

实例背景我们将以一个简单的杆件弯曲问题为例来进行有限元分析。

假设有一根长度为L、截面积为A的杆件，材料的弹性模量为E，截面的转动惯性矩为I。

我们希望通过有限元分析来计算杆件在一定加载条件下的弯曲变形。

有限元网格的划分首先，我们需要将杆件划分成有限个小单元，即有限元网格。

常用的网格划分方法有三角形划分、四边形单元划分等。

根据具体问题的要求和复杂度，选择合适的划分方法。

单元的建立划分好网格后，我们需要在每个小单元内建立方程模型。

在弯曲问题中，常见的单元模型有梁单元、壳单元等。

在本实例中，我们选择梁单元作为杆件的单元模型。

对于梁单元，我们需要定义每个节点的位移和约束条件。

根据杆件的几何尺寸和材料属性，可以利用应变能量原理和几何相似原理，得到每个节点的位移和约束条件。

材料特性和加载条件的定义在进行有限元分析之前，我们需要定义材料的特性和加载条件。

对于本实例中的杆件，我们需要定义弹性模量E、截面积A和转动惯性矩I。

加载条件可以包括集中力、均布力、弯矩等。

在本实例中，假设杆件受到均布力，即沿杆件轴向的受力分布是均匀的。

单元方程的建立和求解在定义了材料特性和加载条件之后，我们可以根据每个梁单元的位移和约束条件，建立每个单元的方程模型。

常见的方程模型有刚度矩阵方法、位移法等。

根据所选的单元模型，选择合适的方程模型进行计算。

通过对每个单元的方程模型进行组装，我们可以得到整个结构的方程模型。

将加载条件带入，可以求解出整个结构在给定加载条件下的位移、应力等参数。

结果分析根据求解得到的位移信息，我们可以绘制出结构的变形图。

通过变形图，可以直观地观察到结构在弯曲条件下的变形情况。