有限元分析课程设计

离合器膜片弹簧有限元分析1 膜片弹簧介绍1.1 膜片弹簧结构与工作原理1.1.1 主动部分其主动部分包括飞轮、压盘和离合器盖等零部件组成,并与发动机曲轴相连.离合器盖与飞轮用螺栓连接,压盘和离合器盖则通过传力片传递力.1.1.2 从动部分从动部分则是将主动部分传来的力传递给变速器的输入轴.从动盘主要由摩擦片、从动盘毂和从动盘本体构成.为了使汽车能够起步平稳,离合器也接合柔和,从动盘则需要在轴向方向具有一定的轴向弹性.而从动盘部分要能承受较高的压盘作用载荷,在离合器结合过程中表现出良好的性能.要能够抵抗高转速下大的离心力载荷而不会被破坏,且在传递发动机转矩时,要具有足够的剪切强度和具有小的转动惯量,材料的加工性能要良好.从动盘本体要加工沿径向的切槽,这样在从动盘被压缩的时候,压紧力能够非常柔和,从而达到离合器接合柔和的效果.1.1.3 压紧机构压紧机构则主要是膜片弹簧通过支撑环和支承柳钉一起作用,将主动部分和从动部分相接合和分离.它的作用非常重要,是膜片弹簧离合器里不可或缺的元件.1.1.4 膜片弹簧离合器这种弹簧圆形、扁平、形状又与其简单并具有分离指.与其它形式的离合器相比较它有很多的优点,它的形式简单,结构对称,装配空间又小.又可以以较低的分离力来满足必要的负荷要求.这种膜片弹簧回转中心与离合器中心重合,因此它在旋转时它的其压紧力绝对不会受到离心力的影响.膜片弹簧具有较理想的线性特性,弹簧压力在摩擦片X围内大致保持不变.当摩擦片变薄的时候,弹簧的弹性相应的下将,但是弹簧的压力却几乎不变,它可以自动调节压紧力的特点与压力而与转速无关,它有高速的时候压紧力稳定的特点.因此,他的应用非常广泛,而对于膜片弹簧的研究则也是非常重要的.1.2 膜片弹簧力学物理模型膜片弹簧离合器工作过程中,膜片弹簧的受力情况为下列三种工作状态,如图1-2所示.<1>自由状态即当离合器盖总成尚未和发动机飞轮装配前,膜片弹簧处于自由状态.<2>接合状态当离合器盖总成与飞轮装配时,离合器盖通过后支承环对膜片弹簧中部施加压紧力,而膜片弹簧大端与压盘接触处有支承反力与之平衡.接合状态时,膜片弹簧被压紧到趋近于压平状态的预加压缩状态,从而将从动盘摩擦片压紧在飞轮与压盘之间,离合器处于接合位置,此时只有碟簧部分受载,而分离指部分不受载.<3>分离状态将分离轴承向前推向飞轮时,作用在膜片弹簧小端加载半径处的分离力使膜片弹簧以中部处前支承环为支点,继续受到压缩.此时,膜片弹簧大端对压盘的压紧力逐渐减小使从动盘分离,离合器处于分离状态.膜片弹簧受压缩超过压平位置后,呈反锥形的翻转状态.图1-2膜片弹簧受力模型2 膜片弹簧膜片弹簧由弹簧钢板冲压而成,它在结构形状上分为两部分,第一部分为在膜片弹簧的大端处,是一完整的截锥体,它的形状则像一个无底的碟子,是膜片弹簧实际起弹性作用的部分,它和一般机械上所用的碟形弹簧完全类似,所以把它称为膜片弹簧的碟簧部分；膜片弹簧的另一部分就是它的径向开槽部分,它像一圈伸出的手指,其作用是作为分离杆.离合器的分离正是利用这些径向开槽部分作为"杠杆〞,使其碟簧部分脱开与压盘的接触,因此,又称其为分离指.2.1膜片弹簧的弹性特性膜片弹簧实际起弹性作用的部分为碟簧部分.碟簧部分的弹性变形特性和螺旋弹簧的不一样.它是一种非线性的弹簧.其特性和碟簧的原始内截锥高度H与弹簧厚度h之比H/h有关.一般分成下列四种情况.〔1〕载荷P的增加,变形 总是不断的增加.这种弹簧刚度很大,可以承受很大的载荷,适合与作为缓冲装置中的行程限制器.〔2〕弹性特性曲线在中间有一段很平直,随变形的增加,载荷P则几乎不变.这种弹簧叫做零刚度弹簧.〔3〕弹簧的特性曲线中有一段负刚度区域,当变形增加时,载荷P反而减少.具有这种特性的膜片弹簧适合用于作为离合器的压紧弹簧,因为它可利用其负刚度区,达到分离离合器时载荷下降,操纵省力的目的,当然负刚度过大也不适宜,以免弹簧工作位置略微变动造成弹簧压紧力过大.〔4〕这种弹簧的的特性曲线中具有更大的负刚度不稳定工作区域,而且有载荷为负值的区域.这种弹簧一般用于汽车液力传动中的锁止机构.2.2膜片弹簧作用力方式膜片弹簧是收到分离轴承的作用力经过支撑环和支承柳钉的相互作用来传递力的,膜片弹簧主要收到这种方式的挤压和翘变力的影响.因此,在进行膜片弹簧有限元分析的时候,我们要进行力学分析,分析膜片弹簧在各种力的作用下,它的有限元应力图和相应的位移变形图.此外,为了了解膜片弹簧与发动机是否会发生共振,还要做模态分析.根据结果,表明膜片弹簧是否合格.3 膜片弹簧有限元分析3.1膜片弹簧力学分析首先启动workbench并建立分析项目,并导入膜片弹簧几何体,准备进行膜片弹簧的力学分析.膜片弹簧料为60Si2MnA,弹性模量为2.06e11,泊松比为0.3,密度为7850kg/m3,而支撑环使用的是系统默认的结构钢.压盘的材料选择的是灰铸铁,它的弹性模量为 1.5e11,泊松比为0.27,密度为7800kg/m3,分离轴承与膜片弹簧接触的部分材料选择的是GCr15,它的弹性模量为2.07e11,泊松比为0.3,密度为7810kg/m3.利用ANSYS下的Workbench对膜片弹簧进行网格划分,选用10节点四面体来划分网格.划分后共得到1573个单元,有限元模型图如图2-1所示.图2-1 膜片弹簧有限元模型根据膜片弹簧的变形,在膜片弹簧的上表面与支撑环相接触的圆周位置上,施加零位移约束；在膜片弹簧的下面接触圆周上则施加2mm的位移约束来表明膜片弹簧的变形情况.膜片弹簧在工作点位置B处,收到的载荷为6112N,而由此作出的有限元应力分析图如图2-2所示.而膜片弹簧变形图如图2-3所示.图2-2 膜片弹簧应力分析图图2-3 膜片弹簧变形位移图经过软件分析表明,膜片弹簧的最大应力为153.2MPa.根据第一强度理论可以知道,选择安全系数为 1.3,那么膜片弹簧的最大应力为199.16MPa.远远小于膜片弹簧钢的屈服极限1176MPa.因此.膜片弹簧安全.按照以上方法再分析出膜片弹簧其它工作点也做相同分析,可以得出相应的应力和位移变形,如图2-4所示.结果可以知道膜片弹簧大部分的应力都在300MPa以下,而一般大应力区都是应力集中点,所以设计是非常合理的.膜片弹簧的应力最大为159.3MPa,变形最大是0.0226mm,所以变形量很小,即膜片弹簧自身的变形量可以忽略不计.图2-4膜片弹簧各工作的的预应力和位移3.2膜片弹簧的自由模态分析模态分析主要用于确定结构和机器零部件的振动特性<固有频率和振型>,模态分析也是其他动力学分析<如谐响应分析、瞬态动力学分析以与谱分析等>的基础.利用模态分析可以确定一个结构.模态分析<Modal Analysis>亦即自由振动分析,是研究结构动力特性的一种近代方法,是系统辨别方法在工程振动领域中的应用.模态是机械结构的固有振动特性,每一个模态具有特定的固有频率、阻尼比和模态振型.模态参数可以由计算或试验分析取得,这样一个计算或试验分析过程称为模态分析.模态分析的最终目标是识别出系统的模态参数,为结构系统的振动特性分析、振动故障诊断和预报、结构动力特性的优化设计提供依据.因此模态分析应用X围可归结为：1）评价现有结构系统的动态特性；2〕在新产品设计中进行结构动态特性的预估和优化设计；3〕诊断与预报结构系统的故障；4〕控制结构的辐射噪声；5〕识别结构系统的载荷.由于模态分析的前面的基本设置,导入几何体,添加材料库,划分网格等操作与静力学分析的操作大致相同,这里不再仔细介绍.这里膜片的弹簧的材料为60Si2MnA,它的弹性模量为2.06e11,泊松比为0.3,密度为7850kg/m3,单元类型使用系统默认的Solid187单元类型.网格划分的精度我设置的单元大小为5mm,然后划分网格,图2-5为膜片弹簧划分好的的网格图.图2-5膜片弹簧的网格划分进行模态分析,划分完网格就可以进行模态分析,点击Solution,然后点击Solve按钮,系统则开始进行模态分析,模态的阶数为12阶.前6阶为模型的刚体模态,本文略去介绍,只考虑第7～12阶的弹性体模态.系统的结构振动前六阶弹性体模态振型如图2-6所示.第7阶振型第8阶振型图2-6膜片弹簧振型接着通过对膜片弹簧进行有限元模态分析,就得到了系统的前六阶弹性体模态频率与振型,为分析结构的动力响应和其他动力学问题提供理论依据,再通过表中的数据,就可以得出以下结论：由于膜片弹簧的振动激励主要来自发动机,而发动机的最高扭矩转速和最大功率转速分别为3500rpm和5600rpm,对应的频率为58.33Hz、93.33Hz,因此,均不会与膜片弹簧产生共振.4 结论本次主要对膜片弹簧离合器的膜片弹簧进行了力学分析和模态分析,而分析结果表明膜片弹簧在有限元力学分析里达到一般要求,而膜片弹簧的有限元模态分析则表明了膜片弹簧不会与主要激励发生共振.即得出以下两点：（1）在对膜片弹簧进行了力学分析和模态分析可以知道,膜片弹簧的变形位移量很小,可忽略不计,位移变形和载荷都很合理,符合要求.（2）来自发动机的主要振动激励不会影响膜片弹簧,而产生可怕的共振.参考文献：[1] 徐石安,江发潮．汽车离合器[M]．：清华大学,2005．[2] 杨橙．汽车离合器膜片弹簧的有限元分析[J]．机电技术,2009〔1〕．[3] 朱冒涛,夏长高,高翔．膜片弹簧疲劳断裂的实验分析[J]．汽车工程,2010,23．[4] 叶玉春．热处理硬度对汽车离合器膜片弹簧性能的影响[J]．机械工程师,2009〔8〕．[5] X金乐,马彪,X英．锋湿式换挡离合器温度场和应力场影响因素分析[J]．理工大学报,2010,30〔6〕．[6] 杨是明,陶文全．热穿学．：高等教育,2009．[7] 陈璐,X立军,孟德建．汽车制动盘热翘曲与影响因素仿真分析[J]．汽车工程,2010,32〔7〕．[8] 陈家瑞．汽车构造〔下册〕[M]．：机械工业,2009．[9] 陈云飞．机械设计基础．．高等教育,2008,5．[10] X朝晖.ANSYS工程应用X例入门与提高．．清华大学出版,.2010,10．[11] 王丰元,马明星．汽车设计课程设计指导书．．中国电力,2009．[12] 王国权．汽车设计课程设计指导书．．机械工业,2009,11．[13] 吴天双离合器的设计与开发．##交通大学,2009．[14] X涛．汽车膜片弹簧离合器设计方法．全国工程机械博士学术论坛,2009．[15] X民．基于罚函数混合点的离合器膜片弹簧优化设计．农业装备与车辆工程期刊,2011．[16] 尹飞鸿．有限元法基本原理与应用．：高等教育,2011.12．[17] X红欣．膜片弹簧应力分布的实验和有限元分析[J]．力学与实践,1997．[18] 任涛,文大化,何大志,等．膜片弹簧有限元分析[J]．##理工大学学报,2010．[19] 吴志辉．膜片弹簧的力学性能分析[D]．##．##农业大学,2009．[20] 金卫东．基于ANSYS Workbench协同平台的汽车膜片弹簧有限元分析[J]．##．##工学院,2011．[21] 李X春．ANSYS Workbench设计建模与虚拟仿真[M]．．电子工业,2011．[22] 凌桂龙,丁金滨,温正编著．ANSYS WorkBench 13.0从入门到精通[M]．清华大学,2012.01．。

两级圆柱齿轮减速器的设计及有限元分析毕业设计题目两级圆柱齿轮减速器的设计及有限元分析学生姓名 e 学号 ee所在学院机械工程学院专业班级 ee指导教师 ee __ 完成地点校内2009 年 6 月 17 日两级圆柱齿轮减速器的设计及有限元分析ee(ee)指导教师：ee[摘要]本设计是一个展开式二级圆柱齿轮减速器，主要目的是为了提高减速器的设计效率以及完成齿轮在啮合时两个齿轮的非线性应力分析。

本文主要利用了Pro/E三维软件和ANSYS有限元分析软件。

首先，通过计算完成齿轮设计、轴设计、齿轮及轴强度校核等设计计算；然后，利用Pro/E软件对减速器进行三维造型设计，并对它进行模型装配及运动仿真分析，使设计结果得到更直观的体现；最后，利用ANSYS软件对其中一对直齿轮进行参数化建模，利用APDL语言在ANSYS软件中自动生成齿轮的渐开线，再利用图形界面操作模式，通过镜像、旋转等命令，生成两个相互啮合的大小齿轮，并对它进行了非线性应力分析，得出两个大小齿轮的接触应力分布云图。

通过利用Pro/E软件对减速器进行三维造型与仿真分析，我们可以通过仿真虚拟减速器的实际运动过程，从而提高了设计的准确性和缩短了设计的周期，通过利用ANSYS软件分析一对齿轮啮合时的应力，可以知道，用传统的方法设计齿轮，是将齿轮的可靠度放大了，在实际设计过程中，我们可以减少齿轮的尺寸，从而节省了原材料，降低了生产的成本。

[关键字]减速器，Pro/E，三维造型，运动仿真，ANSYS，有限元分析，非线性应力分析The design and finite element analysis of twocylindrical gear reduceee(ee)Tutor: eeAbstract:The design is an expansion of two cylindrical gear reducer, The main purpose is to improve the design efficiency of reducer and gear mesh in two gear nonlinear stress analysis. This paper mainly use the Pro/E software for 3D software and finite element analysis software ANSYS. First of all, by calculating the complete gear design, shaft design, gear and axle strength check calculation; Then, three-dimensional modeling design for the reducer using Pro/E software, and analyzed the model assembly and motion simulation, the design results reflected more intuitive; Finally, one of the gear parametric modeling using ANSYS software, The use of APDL language automatic generation of involutes’gear in ANSYS software, To use graphical interface mode of operation, through the mirror, rotate command, generates two meshing gears, And it is a nonlinear stress analysis, The size of the two gear contact stress distribution reprogram. Through the analysis of 3D modeling and Simulation of the reducer using Pro/E software, We can actually exercise process through the simulation of virtual reducer, In order to improve the accuracy of design and shorten the design cycle, Through the use of ANSYS software analysis of the stress of gear mesh, We can know, Using traditional methods of design of gear, The gear reliability amplification, In the process of design, we can reduce the gear size, which saves raw materials, reduces the production cost.Key words:reducer, Pro/E, three-dimensional modeling , motion simulation , ANSYS , finite element analysis，Nonlinear stress analysis目录绪论 (1)1设计研究的意义 (1)2文中采用软件简介 (2)3本文主要研究内容 (3)1 圆柱齿轮减速器的设计计算 (3)1.1系统总体方案设计 (3)1.2电动机的选择 (4)1.3计算总传动比及分配各级传动比 (5)1.4计算传动装置的运动和动力参数 (5)1.5 传动零件的设计计算 (5)1.5.1 高速级直齿圆柱齿轮传动设计 (5)1.5.2 低速级直齿圆柱齿轮传动设计 (8)1.6轴的设计与计算 (10)1.6.1 输入轴的设计与计算 (10)1.6.2 中间轴的结构设计 (13)1.6.3 输出轴的结构设计 (14)1.7 滚动轴承的选择及校核计算 (14)1.7.1 输入轴滚动轴承寿命计算 (14)1.7.2 中间轴滚动轴承寿命计算 (15)1.7.3 输出轴滚动轴承寿命计算 (16)1.8 键连接的选择及校核计算 (17)1.8.1 输入轴键的强度校核计算 (17)1.8.2 中间轴键的强度校核计算 (17)1.8.3 输出轴键强度校核计算 (17)1.9 联轴器的选择 (18)2 减速器的部分部件的三维建模 ................. 错误！未定义书签。

一、实验目的：综合训练和培养学生利用有限元技术进行机械系统分析和设计的能力，独立解决本专业方向实际问题的能力；进一步提高学生创新设计、动手操作能力，为将来所从事的机械设计打下坚实的基础。

二、实验环境1.硬件：联想计算机1台2.软件：CAE软件ANSYS三、实验内容任务：主要训练学生对机械结构问题分析规划的能力，能正确利用有限元分析软件ANSYS建立结构的有限元模型，合理定义单元、分析系统约束环境，正确加载求解，能够提取系统分析结果。

通过实验分析使学生了解和掌握有限元技术辅助机械系统设计和分析的特点，推动学生进行创新设计。

本组数据：要求：本实验要求学生以高度的责任感，严肃认真、一丝不苟的态度进行设计，充分发挥主观能动性，树立正确的设计思想和良好的工作作风，严禁抄袭和投机取巧。

同时，按以下要求进行设计：1、按照国家标淮和设计规范进行设计：塔式起重机设计规范GB/T 13752-92；起重机设计规范GB/T3811-2008；钢结构设计规范GB 50017-2003；塔式起重机安全规程GB 5144-2006。

2、进行塔式起重机起重臂的设计，额定起重力矩为630 kN⋅m、800 kN⋅m、1000 kN⋅m、1250kN m分别进行最大幅度为40m、45m、50m、55m、60m的起重臂的设计、计算。

（800kN.m 30m）3、综合运用学过的力学知识和有限元理论，设计起重臂的结构及主肢和腹杆的参数，构造起重臂的有限元模型，选择合适的单元，施加合适的载荷和边界条件，对结构进行静力分析，提取结果，进行强度和刚度校核，撰写实验报告并总结。

四、实验步骤：（一）问题分析设计起重臂的结构及主肢和腹杆的参数，构造起重臂的有限元模型，选择合适的单元，施加合适的载荷和边界条件，对结构进行静力分析，提取结果，进行强度和刚度校核模型简化起重臂根部通过销轴与塔机回转节相连，在臂架起升平面可视为铰接(二)实验过程：1、准备工作双击ansys图标，打开软件进入工作环境，选择存储路径Utility Menu-File-Change Directery-桌面；Utility Menu-File-change Jobname点击使复选框处于yes状态-OK设置优选项Menu –preferences选择Structrure复选框OK。

程序框图：程序特点：问题类型：可用于计算结构力学的平面刚架问题单元类型：直接利用杆单元载荷类型：节点载荷及非节点载荷，其中非节点载荷包括均布荷载和垂直于杆件的集中荷载材料性质：所有杆单元几何性质相同，且由相同的均匀材料组成方程求解：结构刚度矩阵采用满阵存放，Gauss消元过程采用《数值分析》中的列主元素消去法输入文件：按先处理法的要求，由手工生成输入数据文件1.主要变量：ne: 单元个数nj: 结点个数n: 自由度e: 弹性模量（单位：KN/m2）a: 杆截面积zi: 惯性矩np: 结点荷载个数nf: 非结点荷载个数x(nj): 存放结点的x轴坐标y(nj): 存放结点的y轴坐标ij(ne,2): 存放单元结点编号，其中ij(nj,1)存放起始结点编号，ij(nj,2)存放终止结点编号jn(nj,3): 存放结点位移编号，以组成单元定位数组pj(np,3): 存放结点荷载信息，其中pj(np,1)存放结点荷载作用结点号，pj(np,2)存放荷载方向代码(1—x方向；2—y方向；3—转角)，pj(np,3)存放荷载大小pf(ne,4): 存放非结点荷载信息，其中pf(ne,1)存放荷载作用单元号，pf(ne,2)存放荷载代码(1—均布荷载，2—垂直集中荷载)，pf(ne,3)存放荷载大小，pf(ne,4)荷载作用距离（均布荷载，集中荷载均以单元起始结点为计算起始位置）。

2.子例行子程序哑元信息：第一部分：基本部分I. subroutine lsc(Length & Sin & Cos):输入哑元：m(单元号),nj,ne,x,y,ij输出哑元：bl(杆件长度),si(正弦值),co(余弦值)II. subroutine elv(Element Location Vector):输入哑元：m,ne,nj,ij,jn输出哑元：lv(单元定位数组)III. subroutine esm(Element Stiffness Matrix):输入哑元：e,a,zi,bl,si,co输出哑元：ek(整体坐标系下的单刚矩阵)IV. subroutine eff(Element Fixed-end Forces)输入哑元：i,pf,nf,bl输出哑元：fo(局部坐标系下单元固端力)第二部分：主程序直接调用部分I. subroutine tsm(Total Stiffness Matrix 计算总刚矩阵)输入哑元：ne,nj,n,e,x,y,ij,a,zi,jn输出哑元：tkII. subroutine jlp(Joint Load Vector 计算结点荷载)输入哑元：ne,nj,n,np,nf,x,y,ij,jn,pj,pf输出哑元：p(结点荷载列矩阵)III. subroutine gauss(带列主元素消去的高斯法)输入(输出)哑元：tk,p,n ;(注意，算出位移后，直接存储到结点荷载列矩阵)IV. subroutine mvn(Member-end forces of elements 计算各单元的杆端力)输入哑元：ne,nj,n,nf,e,x,y,ij,a,zi,jn,pf,p3.文件管理：源程序文件：pff.for程序需读入的数据文件：input.txt程序输出的数据文件：output4.数据文件格式：【输出文件格式】： 1. 第1部分： 每行数据依次为：结点号，结点x 方向位移，结点y 方向位移，结点转角位移 2. 第2部分：每行数据依次为：单元号，xi F ，yi F ，i M ，xj F ，yj F ，j M源程序：program PFF implicit nonereal tk(100,100),x(50),y(50),p(100),pj(50,3),pf(50,4) integer ij(50,2),jn(50,3) integer ne,nj,n,np,nf real e,a,ziopen(1,file="input.txt",status="old") open(2,file="output.txt",status="old")read(1,*) ne,nj,n,e,a,zi,np,nfcall input(ne,nj,x,y,ij,jn,np,nf,pj,pf)call tsm(ne,nj,n,e,x,y,ij,a,zi,jn,tk)call jlp(ne,nj,n,np,nf,x,y,ij,jn,pj,pf,p)call gauss(tk,p,n)call mvn(ne,nj,n,nf,e,x,y,ij,a,zi,jn,pf,p)endsubroutine input(ne,nj,x,y,ij,jn,np,nf,pj,pf)dimension x(nj),y(nj),ij(ne,2),jn(nj,3),pj(np,3),pf(nf,4) read(1,*)(x(i),y(i),i=1,nj)read(1,*)(ij(i,1),ij(i,2),i=1,ne)read(1,*)((jn(i,j),j=1,3),i=1,nj)if (np>0) read(1,*)((pj(i,j),j=1,3),i=1,np)if (nf>0) read(1,*)((pf(i,j),j=1,4),i=1,nf)endsubroutine tsm(ne,nj,n,e,x,y,ij,a,zi,jn,tk)dimension x(nj),y(nj),ij(ne,2),jn(nj,3),tk(n,n),ek(6,6),lv(6) do i=1,ndo j=1,ntk(i,j)=0enddoenddodo m=1,necall lsc(m,ne,nj,x,y,ij,bl,si,co)call esm(e,a,zi,bl,si,co,ek)call elv(m,ne,nj,ij,jn,lv)do l=1,6i=lv(l)if (i/=0) thendo k=1,6j=lv(k)if (j/=0) tk(i,j)=tk(i,j)+ek(l,k)enddoendifenddoenddoendsubroutine lsc(m,ne,nj,x,y,ij,bl,si,co) dimension x(nj),y(nj),ij(ne,2)i=ij(m,1)j=ij(m,2)dx=x(j)-x(i)dy=y(j)-y(i)bl=sqrt(dx*dx+dy*dy)si=dy/blco=dx/blendsubroutine esm(e,a,zi,bl,si,co,ek) dimension ek(6,6)c1=e*a/blc2=2.0*e*zi/blc3=3.0*c2/blc4=2.0*c3/bls1=c1*co*co+c4*si*sis2=(c1-c4)*si*cos3=c3*sis4=c1*si*si+c4*co*cos5=c3*cos6=c2ek(1,1)=s1ek(1,2)=s2ek(1,3)=-s3ek(1,4)=-s1ek(1,5)=-s2ek(1,6)=-s3ek(2,2)=s4ek(2,3)=s5ek(2,4)=-s2ek(2,5)=-s4ek(2,6)=s5ek(3,3)=2*s6ek(3,4)=s3ek(3,5)=-s5ek(3,6)=s6ek(4,4)=s1ek(4,5)=s2ek(4,6)=s3ek(5,5)=s4ek(5,6)=-s5ek(6,6)=2.0*s6do i=1,5do j=i+1,6ek(j,i)=ek(i,j)enddoenddoendsubroutine elv(m,ne,nj,ij,jn,lv)dimension ij(ne,2),jn(nj,3),lv(6)i=ij(m,1)j=ij(m,2)do k=1,3lv(k)=jn(i,k)lv(k+3)=jn(j,k)enddoendsubroutine jlp(ne,nj,n,np,nf,x,y,ij,jn,pj,pf,p)dimension x(nj),y(nj),ij(ne,2),jn(nj,3),pj(np,3),pf(nf,4),p(n),fo(6),pe(6),lv(6) do i=1,np(i)=0.0enddoif (np>0) thendo i=1,npj=int(pj(i,1))k=int(pj(i,2))l=jn(j,k)if (l/=0) p(l)=pj(i,3)enddoendifif(nf>0) thendo i=1,nfm=int(pf(i,1))call lsc(m,ne,nj,x,y,ij,bl,si,co)call eff(i,pf,nf,bl,fo)call elv(m,ne,nj,ij,jn,lv)pe(1)=-fo(1)*co+fo(2)*sipe(2)=-fo(1)*si-fo(2)*cope(3)=-fo(3)pe(4)=-fo(4)*co+fo(5)*sipe(5)=-fo(4)*si-fo(5)*cope(6)=-fo(6)do j=1,6l=lv(j)if (l/=0) p(l)=p(l)+pe(j) enddoenddoendifendsubroutine eff(i,pf,nf,bl,fo) dimension pf(nf,4),fo(6)no=int(pf(i,2))q=pf(i,3)c=pf(i,4)b=bl-cc1=c/blc2=c1*c1c3=c1*c2do j=1,6fo(j)=0.0enddogoto(10,20),no10 fo(2)=-q*c*(1.0-c2+c3/2.0)fo(3)=-q*c*c*(0.5-2.0*c1/3.0+0.25*c2) fo(5)=-q*c*c2*(1.0-0.5*c1)fo(6)=q*c*c*c1*(1.0/3.0-0.25*c1) return20 fo(2)=-q*b*b*(1.0+2.0*c1)/bl/blfo(3)=-q*c*b*b/bl/blfo(5)=-q*c2*(1.0+2.0*b/bl)fo(6)=q*c2*breturnendsubroutine gauss(e,d,n)dimension e(n,n),d(n),a(n,n+1)do i=1,ndo j=1,na(i,j)=e(i,j)enddoenddodo i=1,na(i,n+1)=d(i)enddodo k=1,n-1do i=k+1,nif (abs(a(i,k))>abs(a(k,k))) thendo j=1,n+1c=a(k,j)a(k,j)=a(i,j)a(i,j)=cenddoelseendifenddodo i=k+1,na(i,k)=a(i,k)/a(k,k)do j=k+1,n+1a(i,j)=a(i,j)-a(i,k)*a(k,j)enddoenddoenddoa(n,n+1)=a(n,n+1)/a(n,n)do i=n-1,1,-1do j=i+1,np=p+a(i,j)*a(j,n+1)enddoa(i,n+1)=(a(i,n+1)-p)/a(i,i)p=0enddodo i=1,nd(i)=a(i,n+1)enddoendsubroutine mvn(ne,nj,n,nf,e,x,y,ij,a,zi,jn,pf,p)dimension x(nj),y(nj),ij(ne,2),jn(nj,3),pf(nf,4),lv(6),fo(6),d(6),fd(6),f(6),ek(6,6),p(n) write(2,10)10 format(//2x,"结点位移"/5x,"结点号",9x,"u向位移",9x,"v向位移",9x,"角位移") do j=1,njdo i=1,3d(i)=0.0l=jn(j,i)if (l/=0) d(i)=p(l)enddowrite(2,20)j,d(1),d(2),d(3)20 format(2x,i6,4x,3e15.6)enddowrite(2,30)30 format(/2x,"单元杆端力及弯矩"/4x,"单元号",13x,"Fx",17x,"Fy",17x,"弯矩") do m=1,necall lsc(m,ne,nj,x,y,ij,bl,si,co)call esm(e,a,zi,bl,si,co,ek)call elv(m,ne,nj,ij,jn,lv)do i=1,6l=lv(i)d(i)=0.0if(l/=0) d(i)=p(l)enddodo i=1,6fd(i)=0.0do j=1,6fd(i)=fd(i)+ek(i,j)*d(j)enddoenddof(1)=fd(1)*co+fd(2)*sif(2)=-fd(1)*si+fd(2)*cof(3)=fd(3)f(4)=fd(4)*co+fd(5)*sif(5)=-fd(4)*si+fd(5)*cof(6)=fd(6)if (nf>0) thendo i=1,nfl=int(pf(i,1))if (m==l) thencall eff(i,pf,nf,bl,fo)do j=1,6f(j)=f(j)+fo(j)enddoendifenddoendifwrite(2,40)m,f40format(2x,i8,4x,"Ix=",f12.4,3x,"Iy=",f12.4,3x,"Mi=",f12.4/14x,"Jx=",f12.4,3x,"J y=",f12.4,3x,"Mj=",f12.4)enddoend【算例】：课题二：平面刚架有限元程序分析题目一：分析如图所示结构，其中5AB BC CD m ===， 3.5ED EF FG m ===，40GPa E =，20.02m A =，44410m I -=⨯。

数值传热课程设计一、教学目标本课程的教学目标是让学生掌握数值传热的基本概念、原理和计算方法，能够运用数值传热的基本理论分析解决实际问题。

知识目标：使学生了解数值传热的基本概念、原理和计算方法，掌握有限差分法、有限元法等数值传热计算方法，了解传热问题的常见解法及其适用范围。

技能目标：培养学生运用数值传热的基本理论分析和解决实际问题的能力，能够独立完成数值传热计算，并能够对计算结果进行分析和判断。

情感态度价值观目标：培养学生对自然科学的热爱和好奇心，激发学生对数值传热研究的兴趣，培养学生的科学精神，提高学生的综合素质。

二、教学内容本课程的教学内容主要包括数值传热的基本概念、原理和计算方法。

1.数值传热的基本概念：包括数值传热的定义、特点和分类，传热问题的常见解法及其适用范围。

2.数值传热的原理：包括热传导方程、对流换热方程和辐射换热方程，以及它们的边界条件和初始条件。

3.数值传热的计算方法：包括有限差分法、有限元法等，以及它们的原理、计算步骤和应用实例。

三、教学方法本课程的教学方法主要包括讲授法、案例分析法和实验法。

1.讲授法：通过讲解数值传热的基本概念、原理和计算方法，使学生掌握相关知识。

2.案例分析法：通过分析实际案例，使学生了解数值传热计算方法在实际问题中的应用。

3.实验法：通过实验，使学生了解实验设备的使用方法，培养学生的实验技能和观察能力。

四、教学资源本课程的教学资源主要包括教材、参考书、多媒体资料和实验设备。

1.教材：选用权威、实用的教材，为学生提供系统、全面的知识体系。

2.参考书：提供相关的参考书籍，为学生提供更多的学习资源。

3.多媒体资料：制作精美的多媒体课件，提高学生的学习兴趣和效果。

4.实验设备：准备实验所需的设备，为学生提供实践操作的机会。

五、教学评估本课程的评估方式包括平时表现、作业、考试等，以全面、客观、公正地评价学生的学习成果。

1.平时表现：通过课堂参与、提问、小组讨论等环节，评估学生的学习态度和参与度。

2024年《钢筋混凝土结构课程设计》完整版x目录•课程设计概述•钢筋混凝土结构基本理论•钢筋混凝土梁板设计•钢筋混凝土框架结构设计•钢筋混凝土剪力墙设计•课程设计案例分析与讨论•课程设计总结与展望课程设计概述培养学生综合运用钢筋混凝土结构基本理论、基本知识和基本技能的能力，解决工程实际问题的能力。

使学生掌握钢筋混凝土结构设计的基本步骤和方法，熟悉相关设计规范。

提高学生的创新能力和实践能力，为其未来从事土木工程领域的工作打下坚实的基础。

目的与意义设计任务与要求设计任务根据给定的建筑条件和荷载要求，完成钢筋混凝土结构的设计，包括梁、板、柱、墙等构件的设计和配筋计算。

设计要求设计应满足安全性、适用性和耐久性的要求，符合相关设计规范；结构选型合理，传力路径明确；计算准确，图纸规范。

熟悉设计任务书和相关设计规范，收集必要的设计资料。

设计准备结构选型与布置荷载计算根据建筑条件和荷载要求，选择合适的结构形式和构件布置方案。

根据荷载规范，计算恒载、活载、风载、雪载等荷载标准值。

030201采用手算或电算方法，对结构进行内力分析，求出各构件的内力。

内力分析根据内力计算结果，选择合适的截面尺寸和配筋方案。

截面设计根据构造要求，设计梁、板、柱、墙等构件的细部构造。

构造设计绘制施工图按照制图规范，绘制结构施工图和钢筋详图。

设计校核与审查对设计成果进行校核和审查，确保设计质量和安全性。

钢筋混凝土结构基本理论钢筋混凝土材料的力学性能混凝土的力学性能包括抗压、抗拉、抗折、弹性模量等性能指标，以及混凝土在多轴应力状态下的性能表现。

钢筋的力学性能主要包括屈服强度、抗拉强度、延伸率、冷弯性能等指标，以及钢筋在反复荷载作用下的疲劳性能。

钢筋与混凝土的粘结性能分析钢筋与混凝土之间的粘结力、滑移等性能，以及影响粘结性能的因素。

梁板柱墙01020304分析梁的受力特点、破坏形态、设计计算方法等，包括简支梁、连续梁、悬臂梁等类型。

介绍板的分类、受力特点、计算理论等，包括单向板、双向板、无梁楼盖等类型。

ANSYS课程设计连杆实例的受力分析一.问题描述厚度为0.5英寸的汽车连杆在小头孔周围90度处承受P=1000psi的表面载荷。

用有限元法分析了连杆的应力状态。

连杆材料性能:模量E=30×106psi，泊松比0.3。

因为连杆的结构是对称的，所以只能进行一半的分析。

采用自底向上的建模方法，采用20节点SOLID95单元进行划分。

二、具体操作流程1.定义工作文件名和工作标题。

2.生成两个圆环体。

⑴生成圆环:主菜单>预处理器>模型创建>面积圆>按尺寸，其中RAD1=1.4，RAD2=1，θ1 = 0，θ2 = 180，单击应用，输入θ1 = 45，然后单击确定。

⑵打开“面编号”控件，选择“区域编号”作为“打开”，然后单击“确定”。

3.生成两个矩形。

⑴生成矩形:主菜单>预处理器>模型创建>面积矩形>按尺寸，输入X1=-0.3，X2=0.3，Y1=1.2，Y2=1.8，点击应用，然后分别输入X1=-1.8，X2=-1.2，Y1=0，y2 = 0。

⑵平移工作平面:工具菜单>工作平面>偏移WP to > XYZ位置，在ANSYS输入窗口的charm输入行中输入6.5，按Enter键确认，然后单击确定。

⑶将工作平面坐标系转换为活动坐标系:工具菜单>工作平面>将活动坐标系更改为>工作平面。

4.生成圆环体并执行布尔运算。

⑴⑵进行面对面折叠操作，结果如图。

5.生成连杆体。

⑴激活直角坐标系:工具菜单>工作平面>将活动坐标系更改为>全局笛卡尔坐标系。

⑵定义四个新的关键点:主菜单>预处理器>创建>关键点”在Active CS中，在对话框中输入X=2.5，Y=0.5，点击应用；；X=3.25，Y=0.4，点击应用；；X=4，Y=0.33，点击应用；；X=4.75，Y=0.28，点击确定。

⑶激活全局坐标系:工具菜单>工作平面>将活动坐标系更改为>全局圆柱坐标系。

汽车典型零部件简化模型有限元分析任务1：连杆简化模型的有限元分析1. 分析任务：对图一所示的连杆的二维简化模型进行有限元分析，确定该设计是否满足结构的强度要求；若强度不够，修改设计直至最大应力减小至材料允许的范围内。

在修改结构时，注意不可改变连杆小头衬套的内径和连杆大头的内径，也不可改变连杆各处的厚度和材料。

2. 分析所需数据：a．连杆采用两种材料，连杆本体用的是40Cr结构钢，左侧小头中的衬套用的是铜。

b．连杆杆身和大头的厚度为1.5mm，小头的厚度为3.0mm。

注意在杆身和小头的过渡处有R2.0的过渡圆角；c．连杆结构的其它尺寸如图二所示；d．施加在大、小头内壁上的边界条件用于模拟连杆与曲轴及活塞销的连接。

假定载荷分布在小头夹角为90º的内壁上，且为锥状分布；约束施加在连杆大头夹角为90º的内壁上；e．40Cr材料的弹性模量：210GPa；泊松比：0.3；屈服极限为：850MPa，设计安全系数为6；铜的弹性模量：120GPa，泊松比：0.33；屈服极限为：250MPa；设计安全系数为4。

3. 完成该分析应掌握的ANSYS技术：a．单元类型的选择；单元的尺寸控制；b．不同厚度和材料的二维实体建模；c．工作平面的灵活应用；d．按载荷和约束的要求分割线和面；e．模型参数（材料，实常数，单元类型号等）f．粘结、合并等布尔运算操作g．局部坐标系，旋转节点坐标系；h．线性分布载荷的施加；i．单元网格误差估计；j．Ansys 命令日志文件及其在修改设计中的应用；k．多窗口显示的功能4. 分析报告内容的基本要求：a.对分析任务的描述；列出分析所需数据：b.利用多窗口显示的功能绘出连杆的实体模型和网格模型，在模型上能反映出连杆各部位材料、厚度的不同；c.绘图反映连杆的边界条件；d.绘出对连杆原设计进行有限元分析后得到的变形图和应力等值线图；e.图示SEPC和SERR并说明有限元分析的建模误差；f.详细说明对不符合设计要求的结构所作的设计修改；及最终符合设计要求的计算结果；g.在分析中遇到的关键问题（在实体建模、网格剖分、边界条件施加等各个步骤中出现的）及解决的办法；h.整理命令日志文件，并在每个语句后添加说明（说明该语句的功能，说明前要加！号）。

目录.绪论 (2)第一章.有限元课程设计 (4)一.工程问题 (4)二.简化模型 (4)三.解析法求解 (5)四.ANSYS求解 (8)五.结果分析 (19)第二章.机械优化设计说明 (20)一.题目及解析 (20)二.黄金分割法计算框图 (23)三.C语言程序 (24)四.运行结果 (27)五.结果分析 (27)第三章.设计感言 (28)第四章.参考文献 (28)前言有限元法在解决圣维南扭转问题近似解时首先提出的。

有限元在弹性力学平面问题的第一个成功应用是由美国学者于1956年解决飞机结构强度时提出的、经过几十年得发展，有限元一惊成为现代结构分析得有效方法和主要手段。

它的应用已经从弹性力学的平面问题扩展到空间问题和板壳问题。

对于有限元法，从选择基本未知量的角度来看，他可以分为三种方法：位移法，力法，混合法。

从推导方法来看，它可以分为直线法，变分法，加权余数法。

但随后随着计算机的发展，有限元法如虎添翼。

国内外已有许多大型通用的有限元分析程序，并已经出现了将人工智能技术引入有限元分析软件，形成了比较完善得专家系统，逐步实现了有限元的智能化。

优化设计是现代设计方法的重要内容之一。

它以数学规划为理论基础以电子计算机为工具，在充分考虑多种设计约束的前提下，寻求满足预订目标的最佳设计。

优化设计理论于方法用于工程设计是在六十年代后期开始的，特别是今年来，随着有限元素法，可靠性设计，计算机辅助设计的理论与发展及优化设计方法的综合应用使整个工程设计过程逐步向自动化集成化智能化发展，其前景使令人鼓舞的。

因而工程设计工作者必须适应这种发展变化，学习，掌握和应用优化设计理论与方法。

今年来随着计算机技术的普及和计算速度的不断提高，有限元分析在工程设计和分析中得到了越来越广泛的重视，已经成为解决复杂的工程分析计算问题的有效途径，现在从汽车到航天飞机几乎所有的机械制造都已离不开有限元分析计算，其再机械制造，材料加工，航空航天，汽车，土木建筑，电子电器，国防军土，船舶，铁道，石化能源，科学研究等各个领域的广泛使用已使设计水平发生了质的飞跃，主要表现在以下几个方面：增加产品和工程的可靠性在产品的设计阶段发现潜在的问题经过分析计算，采用优化设计方案，降低原材料成本缩短产品投向市场的时间模拟试验方案，减少试验次数，从而减少试验经费ANSYS软件致力于耦合场的分析计算，能够进行结构，流体，热，电磁四种场的计算，已博得了世界上数千家用户的钟爱。

机电工程学院有限元原理及工程结构分析课程设计说明书指导老师：专业名称：学号：设计作者：提交时间：一、设计任务书1.1题目（自选一个较为复杂的工程问题，不能与其他课程作业的题目重复）1.2结构图和计算参数（1、构件的几何形状和尺寸；2、材料及性能；3、约束和边界条件；4、载荷）1.3计算内容1）构件的位移计算；2）构件的应力分布场计算；1.4计算要求1）计算说明书应包括主要的计算步骤，计算简图均应列入，并尽量详细描述计算过程；2）计算说明书应书写清楚，字体工整，图表清晰规范；3）在规定时间内完成计算并提交计算说明书。

二、课程设计指导书2.1目的要求本课程设计是有限元理论及其应用的重要实践环节之一，是一门了解有限元理论、应用有限元方法对工程问题进行计算的实战性很强的课程。

通过本课程的学习，熟练掌握通用有限元软件ANSYS对工程问题的计算全过程，进一步综合和深化对有限元以及力学理论中基本理论和基本概念的理解。

同时初步培养学生具备利用有限元方法对工程应用问题进行基本建模、加载、计算和结果分析的能力，使学生在计算、分析解决实践工程力学问题的能力有较大的提高，为学生在今后的毕业设计和进入社会工作后对工程问题的力学分析打下扎实的基础。

2.2主要计算步骤1)明确研究对象，合理简化研究对象的力学分析。

a、对实际构件进行合理简化，确定主要研究对象；b、对载荷和约束进行合理简化处理；c、画出简化结构分析图；d、了解构件的材料特性和几何特性。

2)启动ANSYA分析软件，设定ANSYS分析环境；a、设置项目工程名；b、设置计算过程、结果存取工作目录；3)选择适当分析单元模型和材料模型，输入相关材料模型参数。

a、选择适当的单元模型，设置相关截面参数、实常数等；b、选择适当的材料模型，设置材料模型的参数。

4)创建有限元模型a、构思建模步骤，创建模型；b、应用布尔运算对模型进行整合；c、控制和合并重合单元、节点等。

5)网格划分a、确定每部分构件的材料、单元；b、选择网格划分方式；c、调整已划分网格；6)加载和计算a、设置载荷：集中力、分布力等；b、设置约束：位移、对称面等；c、设置计算参数并进行计算；7)后处理a、取后处理构件变形对比图；b、取后处理构件节点位移图；c、取后处理构件节点应力图，主要包括：第一主应力图、应力强度图、mises等效应力图等。

基于土木工程专业的有限元分析课程的教学改革探讨摘要：基于土木工程专业的有限元分析课程需要结合工程实际，要求学生在学习基本理论的基础之上，还要掌握软件的建模计算；因此，在教学的过程中需要注意理论和实际建模的结合、教学内容的合理设置、教学方式方法的改进等等，以此来提高教学质量，同时培养学生的创新思维，使学生养成独立思考的习惯，并初步具备处理工程问题的能力。

关键词：土木工程，有限元，教学方式，综合能力有限元分析课程需要从数学力学基础、计算机软件、工程应用几个方面开展教学工作，使学生从较高层次(数力原理)上理解有限元方法的实质，掌握有限元分析的工具，并具备初步处理工程问题的能力。

一、该门课程教学中的常见问题该门课程需要结合工程实际，在学习有限元基本理论的基础之上，还需熟悉和掌握一到两个有限元分析软件，来对实际的工程结构进行建模计算。

而有限元软件的教学又分为几何建模、单元划分、约束处理、外载处理、参数设定、计算设定以及结果分析等环节。

因此，该门课程的教学内容多，理论和软件相结合的教学难度较大，在传统的课程教学中主要的做法是将教学内容分为两个部分：一个是有限元的基本理论，二是基于有限元软件平台的建模计算。

结合实际的教学情况，主要有以下几个问题值得探讨：（1）首先是教材的选用问题，合适的有限元教材难选，同时由于有限元理论本身的基础知识部分，需要有一定的弹性力学和数学基础，如何有选择性的把较为抽象的力学和数学部分逐步引入并联系、过渡到有限元部分，是一个不易把握的方面；在教学过程中，学生对于做为基础的力学和数学部分的兴趣也不浓，因此选用合适的参考书籍尤为重要。

（2）其次是要考虑到有限元知识领域的进步与软件的更新换代，前述的几本参考书籍有的编写年份较早，对于有限元分析的基本原理部分的学习是合适的，毕竟基本原理不会有太大变化，但基于基本原理而来的软件平台则不停的在更新换代，以著名的大型通用有限元软件ANSYS为例,在最初几代的时候，只有经典界面，其建模和后处理都较为专业，不太适合工程上的应用和推广，在后期为适应工程应用的需求，又开发了适合工程人员操作的workbench界面，其适合不同材料和结构需求的单元类型也在不断更新，最新的ANSYS版本已经有2022版；其他的软件平台都有类似的情况，都在不停的更新换代。

生成式人工智能赋能的结构分析有限元法课程教学改革设想目录一、内容概述 (2)1.1 背景介绍 (2)1.2 研究意义 (3)1.3 文献综述 (4)二、生成式人工智能概述 (5)2.1 生成式人工智能的定义与发展 (7)2.2 生成式人工智能在教育领域的应用 (8)三、结构分析有限元法课程现状及问题 (9)3.1 课程现状 (10)3.2 存在的问题 (11)四、生成式人工智能赋能结构分析有限元法课程的必要性 (13)4.1 提高教学质量与效率 (14)4.2 拓展教学方法与手段 (15)4.3 培养学生的创新能力与实践能力 (16)五、教学改革设想 (18)5.1 引入生成式人工智能辅助教学 (19)5.2 利用生成式人工智能进行个性化教学 (20)5.3 开展跨学科的综合教学 (21)5.4 加强实践教学与人工智能的结合 (22)六、实施策略与保障措施 (23)6.1 教学资源准备 (25)6.2 教师培训与技能提升 (26)6.3 课程评价与反馈机制 (27)七、结论与展望 (28)7.1 研究成果总结 (29)7.2 对未来发展的展望 (30)一、内容概述随着信息技术的飞速发展，人工智能（AI）已经渗透到各个行业领域，对于教育教学领域也产生了深远的影响。

特别是在结构分析有限元法课程方面，生成式人工智能技术的应用将带来前所未有的变革。

本文档旨在探讨如何将生成式人工智能赋能于结构分析有限元法课程教学改革，以提升教学质量和效果。

本文档还将从教学团队、教学内容、教学方法和教学评价等方面提出具体的改革设想，以期为结构分析有限元法课程的教学改革提供有益的参考和借鉴。

通过引入生成式人工智能技术，本课程将努力构建一个智能化、开放化的教学环境，促进教育教学质量的持续提升。

1.1 背景介绍随着科技的飞速发展，人工智能已经逐渐渗透到各个领域，其中包括结构分析有限元法。

这种通过计算机模拟和数值分析方法来研究物体在受到外力作用下的应力和变形行为的学科，在工程设计、材料加工、航空航天等领域具有广泛的应用。

ansys培训计划一、培训目标和意义随着研发和工程领域的快速发展，工程仿真已经成为了设计和分析的重要工具。

ANSYS作为全球领先的仿真软件供应商，被广泛应用于航空航天、汽车、电子、医疗器械等领域。

因此，培训工程师熟练掌握ANSYS软件的使用技能，具有重要的现实意义。

本次培训的目标是让学员熟练掌握ANSYS软件的基本操作和工程仿真分析，提高学员对工程仿真的理解和应用能力，为企业提供有实际应用价值的工程人才。

二、培训内容和安排1. ANSYS软件基础知识- ANSYS软件介绍与安装- 用户界面和操作入门- 工程仿真项目管理2. 有限元分析概述- 有限元分析原理- 建立有限元分析模型- 材料属性和加载条件设置3. 结构力学分析- 静力学分析- 动力学分析- 热应力分析- 非线性分析4. 流体力学分析- 流体静力学分析- 流体动力学分析- CFD（计算流体力学）分析5. 电磁场分析- 电磁场建模- 电磁场分析6. 多物理场耦合分析- 结构-热耦合分析- 结构-流体耦合分析- 结构-电磁场耦合分析7. 实例分析与实践- 实际工程案例分析- 项目实践与报告培训时间安排：- 每周3天，每天4小时- 共计6周，总计72小时三、培训方法和手段1. 理论讲解培训课程以工程仿真理论知识为主线，结合实例进行详细讲解，让学员对基础原理有充分的理解。

2. 实例操作通过实际的案例分析和操作实践，让学员掌握ANSYS软件的基本操作和应用技能。

3. 项目实践学员将会参与一个工程项目实践，指导一个完整的工程仿真分析，撰写完整的分析报告。

四、培训师资力量本次培训将邀请具有丰富ANSYS软件应用和工程仿真分析经验的专业人士担任培训导师，参与课程设计和教学。

培训导师将结合自己的工程经验和案例分享，让学员得到更加全面的培训。

五、学员考核与证书1. 学员将根据培训课程的学习情况、实例操作和项目实践情况进行综合考核。

2. 考核合格的学员将获得由培训机构颁发的“工程仿真分析师”证书。

前言有限单元法是在当今工程分析中获得最广泛应用的数值计算方法，由于其通用性和有效性，受到工程技术界的高度重视。

伴随着计算机科学和技术的快速发展，现已成为计算机辅助设计和计算机辅助制造的重要组成部分。

由于有限元法是通过计算机实现的，因此有限元程序的编制及相关软件的研发就变得尤为重要。

从二十世纪五十年代以来，有限元软件的发展按目的和用途可分为专用软件和大型通用商业软件，而且软件往往集成了网格自动划分，结果分析和显示等前后处理功能，而且随着时间的发展，大型通用商业软件的功能由线性扩展到非线性，由结构扩展到非结构等等，这一系列强大功能的实现与运用都要求我们对有限元法的基础理论知识有较为清楚的认识以及对程序编写的基本能力有较好掌握。

一、有限元分析程序的理论基础作为弹性力学微分方程的等效积分形式，虚位移原理和虚应原理分别是平衡方程与力的边界条件和几何方程与位移边界条件的等效积分形式。

将物理方程引入虚位移原理和虚应力原理可以分别导出最小位能原理和最小余能原理，它们本质上和等效积分的伽辽金“弱”形式相一致，这是建立弹性力学有限原方程一般表达格式的理论基础。

对于通过弹性力学变分原理建立的弹性力学问题有限元方法，其未知场变量是位移，以节点位移为基本未知量，并以最小位能原理为基础建立的有限单元为位移元。

弹性力学平面问题有限元分析表达格式的建立步骤一般为：1、对所给的模型进行单元离散，一般采用三角形单元或四边形单元，不过由于四边形单元具有更高精度，应用更为普遍，一般而言一次或二次单元已足以满足精度要求。

离散后对单元进行编号，并且给定单元各节点的整体编码以及局部坐标系下按逆时针局部编码。

2、在局部坐标系下对各单元构造形函得到由单元各节点位移表示的单元位移形式，进而得到单元刚度矩阵，利用等参元性质和雅阁比矩阵进行组集，建立整体刚度矩阵。

3、建立单元等效结点载荷列阵并组集成结构节点等效载荷列阵4、得到单元各节点位移与结构节点等效载荷列阵的线代方程组，求解得到位移，进而可得应力应变。