有限元基本理论和ANSYS入门
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Ansys有限元分析全面介绍
时间变大） ➢ 几何非线性 ——应变位移关系是非线性的 ——大位移小应变（梁或板壳的大挠度弯曲）、大位移大应变（橡胶部
件成形） ➢ 状态非线性 ——由于系统的刚度和边界条件的性质随物体的运动发生变化所位移——结构体中各点的移动量； 应变——对于原来长度而言位移所占 的比例。
选中材料的各项 性能
ANSYS介绍
注意输入模型格 式：.x_t/.x-b
.IGS/IGES .ACIS(SAT)
建模中需要遵循的要点： ➢ 从外部输入模型，特针对一些复杂零件，自画零件求解更加方便
➢ 尽量采用理论简化模型，如：能简化为平面问题就不用三维实体分析； ➢ 注意模型对称性； ➢ 建模时对模型做一些必要简化，去掉一些不必要的细节，如：倒角等； ➢ 采用适当的单元类型和密度，尽量采用带中节点单元类型。
弹簧的自由度仅一个，它的方向为载荷作用的方向。 对于在3维空间 里的1个[点]，定义了表示3个轴方向的移动和饶各轴旋转的共计6个成分的 自由度。 有限元法求出各个节点的自由度的成分，计算出变形和应力
有限元法的理论基础
约束决定成败！ 注意约束条件和边界条件的处理！
有限元法的理论基础
一个一个的单元必须借助于节点连续地将它们连接起来，以几何模型为原型， 生成作为有限元法基础的单元及节点。把这种具体的操作称为单元划分或者 网格划分
有限元法的理论基础
象圆棒那样同一材料性质的构件，在弹性范围内把弹性模量（E）称为材料固 有特性而作为常数，则应力（σ）和应变（ε）存在比例关系，即：
σ = E・ε 其中σ = Ｆ/A ε = ｕ/L A：表示构件的剖面面积，L：表示为构件的长度，F：载荷 U：伸长量
非线性有限元分析
➢ 材料非线性 ——应力应变关系是非线性的 ——塑性屈服、非线性弹性（塑料、岩石、土壤）、蠕变（高温环境随
件成形） ➢ 状态非线性 ——由于系统的刚度和边界条件的性质随物体的运动发生变化所位移——结构体中各点的移动量； 应变——对于原来长度而言位移所占 的比例。
选中材料的各项 性能
ANSYS介绍
注意输入模型格 式：.x_t/.x-b
.IGS/IGES .ACIS(SAT)
建模中需要遵循的要点： ➢ 从外部输入模型，特针对一些复杂零件，自画零件求解更加方便
➢ 尽量采用理论简化模型，如：能简化为平面问题就不用三维实体分析； ➢ 注意模型对称性； ➢ 建模时对模型做一些必要简化，去掉一些不必要的细节，如：倒角等； ➢ 采用适当的单元类型和密度，尽量采用带中节点单元类型。
弹簧的自由度仅一个，它的方向为载荷作用的方向。 对于在3维空间 里的1个[点]，定义了表示3个轴方向的移动和饶各轴旋转的共计6个成分的 自由度。 有限元法求出各个节点的自由度的成分，计算出变形和应力
有限元法的理论基础
约束决定成败！ 注意约束条件和边界条件的处理！
有限元法的理论基础
一个一个的单元必须借助于节点连续地将它们连接起来，以几何模型为原型， 生成作为有限元法基础的单元及节点。把这种具体的操作称为单元划分或者 网格划分
有限元法的理论基础
象圆棒那样同一材料性质的构件，在弹性范围内把弹性模量（E）称为材料固 有特性而作为常数，则应力（σ）和应变（ε）存在比例关系，即：
σ = E・ε 其中σ = Ｆ/A ε = ｕ/L A：表示构件的剖面面积，L：表示为构件的长度，F：载荷 U：伸长量
非线性有限元分析
➢ 材料非线性 ——应力应变关系是非线性的 ——塑性屈服、非线性弹性（塑料、岩石、土壤）、蠕变（高温环境随
ansys workbench 2022有限元分析入门与提高
ansys workbench 2022有限元分析入门与提高ANSYSworkbench2022ANSYS公司最新的有限元分析软件，是用于对各类工程仿真的全功能软件，可实施亚秒精度的计算，模拟复杂工况，用于传统的构分析、热分析、声学分析、流体分析、电磁场分析等，也可用于解决各种更具挑战性的工程问题。
本文将介绍ANSYS workbench 2022如何帮助用户入门有限元分析，也将提出学习建议，以便用户有效地提高有限元分析技能。
ANSYS workbench 2022有限元分析入门ANSYS workbench 2022提供了一系列的初学者指南，通过简单的指导，可以帮助新手快速掌握有限元分析的基本概念和技术。
例如，通过使用“建模”模块，用户可以了解如何构建分析模型，如何设置材料属性和体积，以及如何定义节点、单元和其他分析参数。
此外，“ Solution”模块可以帮助用户了解如何设置求解参数，如构建参数、设定边界条件等。
另外，ANSYS Workbench 2022还可以帮助用户解决各种复杂的工程问题，例如多体动力学、大范围的多相流体动力学、复杂的材料响应分析以及复杂的时空响应分析等。
学习有限元分析技能提高除了初学者指南，ANSYS Workbench 2022也提供了各种视频实例，用户可以通过视频实例了解有限元分析的各个细节，如如何使用POST2模块和Meshing模块，如何用ANSYS Workbench 2022设置新的分析，以及如何使用绘图工具进行数据可视化等。
此外，用户还可以通过网上或学术会议等，观看有关有限元分析的报告，以深入的理解分析技术，也可以参加各种培训课程，如《ANSYS Workbench 2022有限元分析实战》，让用户深入了解分析技术，从而提高应用有限元分析技能。
结论总而言之，ANSYS Workbench 2022是一款强大的有限元分析软件，可以帮助用户快速入门，提升对有限元分析的认识。
ANSYS_初级培训教程
ANSYS_初级培训教程ANSYS 初级培训教程在工程领域，ANSYS 软件是一款功能强大的工具，广泛应用于结构力学、流体力学、热传递等多个方面。
对于初学者来说，掌握ANSYS 的基本操作和应用是十分重要的。
本教程将为您提供一个全面的 ANSYS 初级培训，帮助您快速入门并掌握其基本功能。
一、ANSYS 软件简介ANSYS 是一款大型通用有限元分析软件，它能够模拟各种物理场的行为，帮助工程师和科研人员预测产品或结构在不同条件下的性能和行为。
ANSYS 具有强大的建模能力、求解器和后处理功能，可以处理复杂的几何形状和多种物理现象的耦合问题。
二、安装与启动首先，您需要获取 ANSYS 软件的安装包，并按照安装向导进行安装。
安装过程中需要注意选择合适的组件和模块，根据您的需求进行定制。
安装完成后，在桌面上会出现 ANSYS 的快捷方式图标。
双击图标即可启动软件。
三、用户界面当您启动 ANSYS 后，会看到其用户界面。
界面主要包括菜单栏、工具栏、图形窗口、输出窗口等部分。
菜单栏包含了各种功能命令，如文件操作、建模、求解、后处理等。
工具栏提供了一些常用命令的快捷按钮，方便您快速操作。
图形窗口用于显示模型和结果，输出窗口则会显示软件的运行信息和错误提示。
四、建模1、几何建模ANSYS 提供了多种建模方法，您可以直接在软件中创建简单的几何形状，如长方体、圆柱体、球体等。
也可以导入其他 CAD 软件创建的几何模型。
2、网格划分网格划分是将几何模型离散为有限个单元的过程。
ANSYS 提供了自动网格划分和手动网格划分两种方式。
对于简单模型，自动网格划分通常能够满足要求。
但对于复杂模型，可能需要手动调整网格参数以获得更好的精度。
五、加载与边界条件在进行分析之前，需要为模型施加荷载和边界条件。
荷载可以是力、压力、温度等，边界条件可以是固定约束、位移约束等。
加载和边界条件的设置要根据实际情况进行合理的假设和简化，以确保分析结果的准确性和可靠性。
Ansys+Workbench教程有限元
创建、打开、 创建、打开、保存文档
File菜单或者工具条的 1、创建一个新文档。选择File—New命令。 2、 打开文档。选择File—Open命令。 3 3、保存文档。选择File—Save或Save As命令， File—Save Save As 一般保存为.dsdb格式的文档。
编辑目标
用户可以对给定的目标进行复制、 粘贴、剪切等常规操作。使用Edit菜单 中的各项命令。
导入模型
本手册对该步骤作出如下的规定： 3、导入的文件为.stp格式的文件。 4、导入模型时，路径必须为英文路径。
建立局部坐标系
目的：便于施加载荷与约束 A 结构树中的操作 1、在结构树中添加坐标系分支 选中结构树的Model，点击右键，选取Insert-Coordinate Systems， 便在该分支中插入了该项，展开该项出现Global Coordinate System， 此为总体坐标系。
网格控制
目的： 目的：实现几何模型 原则： 原则：整体网格控制 有限元模型的转化 局部网格细化
用户需要权衡计算成本和网格划分份数之间的矛盾。细密的网格可以 使结果更精确，但是会增加计算时间和需要更大的存储空间。由于有限元 分析是依靠节点来传递载荷和约束，所以网格质量的好坏直接影响到求解 结果的准确度，网格划分是至关重要的前处理步骤之一。 一般如果不对模型进行网格控制，在求解开始时会自动生成系统默认 的网格。但此时的网格质量一般无法满足求解精度的要求，为获得高质量 的网格，一般先从整体控制网格然后再对局部网格进行细化。
显示/ 显示/隐藏目标
1、隐藏目标 在图形窗口的模型上选择一个目标，单击鼠标右键，在弹出的选 项里选择 ，该目标即被隐藏。用户还可以在结构树中选取一 来隐藏目标。 当一个目标被隐 个目标，单击鼠标右键，选择 2、显示目标 在图形窗口中单击鼠标右键，在弹出的选项里选择Go To— Hidden Bodies in Tree，系统自动在结构树Geometry项中弹出被隐 藏的目标，以蓝色加亮方式显示，在结构树中选中该项，单击右键， 选择 显示该目标。
有限元分析ANSYS简单入门教程
有限元分析ANSYS 简单入门教程
ANSYS基本操作
1
主要内容
1、分析步骤
1-1. ANSYS分析中三个主要的分析步骤. 1-2. ANSYS分析步骤在GUI中的体现.
2、文件管理
2-1. ANSYS 文件系统: a. ANSYS 在分析过程中怎样使用文件. b. ANSYS 使用的文件名称的格式. c. 确定 ANSYS 默认的文件名.
解释
材料属性 是与几何模型无关 的本构属性，例如杨氏模量、 密度等. 根据不同的应用，材 料属性可以是线性或非线性的 ，可以是各向同性、正交异性 或各向异性的，随温度变化或 不随温度变化的. 对于本问题 ，只须定义线性材料的杨氏模 量和泊松比。
13
3、实例练习
练习 -带孔矩形板(续)
交互操作
7.创建基本模型
必须将数据库保存到数据库文件中. 建议在分析过程中，隔一段时间或每完成一个阶段性
的操作后存储一次数据库文件，并在文件名中做相应 标志，便于后面的恢复或更改 在进行不清楚后果的（例如划分网格）或会造成重大 影响的（例如删除操作）操作以前，最好先存储一下 数据库文件. 如果在进行一个操作以前刚刚存储完数据库，您可以 选择工具条中的RESUME_DB，进行撤销操作“undo”。
2、文件管理
ANSYS数据库 (续)
1-4d. 怎样利用存储和恢复数据库从错误操作中恢复.
存储和恢复操作可在 工具条中方便地调用
ANSYS提供数据库文件备份。 选择 “Files > Resume from,” 然后选择 jobname.db ，恢复到上一次存储的数据库.
7
2、文件管理
有关存储与恢复操作的建议
2、文件管理
ANSYS文件管理指南
ANSYS基本操作
1
主要内容
1、分析步骤
1-1. ANSYS分析中三个主要的分析步骤. 1-2. ANSYS分析步骤在GUI中的体现.
2、文件管理
2-1. ANSYS 文件系统: a. ANSYS 在分析过程中怎样使用文件. b. ANSYS 使用的文件名称的格式. c. 确定 ANSYS 默认的文件名.
解释
材料属性 是与几何模型无关 的本构属性，例如杨氏模量、 密度等. 根据不同的应用，材 料属性可以是线性或非线性的 ，可以是各向同性、正交异性 或各向异性的，随温度变化或 不随温度变化的. 对于本问题 ，只须定义线性材料的杨氏模 量和泊松比。
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3、实例练习
练习 -带孔矩形板(续)
交互操作
7.创建基本模型
必须将数据库保存到数据库文件中. 建议在分析过程中，隔一段时间或每完成一个阶段性
的操作后存储一次数据库文件，并在文件名中做相应 标志，便于后面的恢复或更改 在进行不清楚后果的（例如划分网格）或会造成重大 影响的（例如删除操作）操作以前，最好先存储一下 数据库文件. 如果在进行一个操作以前刚刚存储完数据库，您可以 选择工具条中的RESUME_DB，进行撤销操作“undo”。
2、文件管理
ANSYS数据库 (续)
1-4d. 怎样利用存储和恢复数据库从错误操作中恢复.
存储和恢复操作可在 工具条中方便地调用
ANSYS提供数据库文件备份。 选择 “Files > Resume from,” 然后选择 jobname.db ，恢复到上一次存储的数据库.
7
2、文件管理
有关存储与恢复操作的建议
2、文件管理
ANSYS文件管理指南
ansys workbench 2022有限元分析入门与提高
ansys workbench 2022有限元分析入门与提高ANSYSWorkbench2022是一款很受欢迎的有限元分析软件，它能够帮助工程师快速解决各种类型的结构力学问题和复杂材料性质的分析问题。
本文将针对有限元分析的基础知识介绍ANSYS Workbench 2022，并以实际的例子探讨ANSYS Workbench 2022如何帮助工程师解决结构有限元分析中的问题。
1. ANSYS Workbench 2022有限元分析：软件简介ANSYS Workbench 2022是一款建立在ANSYS有限元解决器之上的强大的软件工具，可以帮助工程师解决许多结构力学问题和复杂材料性质的问题，比如振动和强度分析。
有限元分析是一种分析技术，它可以帮助研究工程师计算并分析各种不同类型的材料在不同环境下的行为。
ANSYS Workbench 2022包含了大量的有限元分析功能，使工程师能够对实际的物理系统进行有效的分析。
2. ANSYS Workbench 2022有限元分析：功能概述ANSYS Workbench 2022能够结合了有限元分析的众多功能，此外还提供了高度的可扩展性和易用性，使用户能够快速解决各种复杂的结构力学问题，具体功能如下：（1）多种结构力学分析：ANSYS Workbench 2022提供了多种不同类型的结构力学分析，比如强度分析、温度分析、振动分析、时域分析等，可以帮助研究工程师精确的计算物体的特性。
（2）网格划分：ANSYS Workbench 2022可以帮助研究者快速地对实际物体进行网格划分，并以其为基础进行数值模拟计算。
（3）对结果进行可视化：ANSYS Workbench 2022可以帮助研究者清楚地看到模拟结果，以便客观地理解结果。
3. ANSYS Workbench 2022有限元分析：实际案例下面以空气盒子为实际例子，介绍如何利用ANSYS Workbench 2022使用有限元分析来解决实际模型的问题。
第1章 ANSYS概述及基本原理
28
单元形函数(续)
遵循原则:
• 当选择了某种单元类型时，也就十分确定地选择并接受该种单元 类型所假定的单元形函数。 • 在选定单元类型并随之确定了形函数的情况下，必须确保分析时 有足够数量的单元和节点来精确描述所要求解的问题。
29
注：平面应力和平面应变概念
源于简化空间问题而设定的概念
平面应力（plane stress）
节点和单元 (续)
每个单元的特性是通过一些线性方程式来描述的。 作为一个整体，单元形成了整体结构的数学模型。 尽管梯子的有限元模型低于100个方程（即“自由度”），然而在 今天一个小的 ANSYS分析就可能有5000个未知量，矩阵可能有25， 000，000个刚度系数。
历史典故
早期 ANSYS是随计算机硬件而发展壮大的。ANSYS最早是在1970年发布 的，运行在价格为＄1，000，000的CDC、由Univac和IBM生产的计算机 上，它们的处理能力远远落后于今天的PC机。一台奔腾PC机在几分钟内 可求解5000×5000的矩阵系统，而过去则需要几天时间。
1.4 有限元法的一般描述
有限元法的基本思想 方法：离散化。 有限元方法研究对象：任意变形体。
1.4 有限元法的一般描述
有限元法的基本步骤
位移法求解问题的步骤如下： 1 离散化。 2 单元分析 3 单元集成
4 引入约束条件
5 由节点位移计算单元的应力与应变。
1.5 常见的结构分析通用有限元软件
只在平面内有应力，与该面垂直方向的应力可 忽略，例如薄板拉压问题
平面应变（plane strain）
只在平面内有应变，与该面垂直方向的应变可忽 略，例如水坝坝体侧向水压问题
26
ANSYS入门教程
January 30, 2006
有限元分析与 ANSYS
B. 关于 ANSYS
培训手册
• ANSYS 是一个完整的 FEA 软件包，它适合世界范围各个 工程领域的工程师们使用: – 结构分析 – 热分析 – 流体分析，包括 CFD（计算流体动力学） – 电 / 静电场分析 – 电磁场分析 • ANSYS 在部分工业领域中的应用如下： – 航空航天 – 电子产品 – 汽车工业 – 重型机械 – 生物医学 – 微机电系统 – 桥梁、建筑 – 运动器械
• 热和质量的传输 – 在两点之间质量传输（如在一个管子中）产生的热量计算 由一个一维单元完成
January 30, 2006
有限元分析与 ANSYS - 关于 ANSYS
培训手册
• 这种包含有限个未知量的有限单元模型，只能近似具有无 限未知量的实际系统的响应。 – 所以问题是：怎样才能达到最好的“近似”？
– 然而，对该问题还没有一个 容易的解决方案。这完全依 赖于你所模拟的对象和模拟 所采用的方式。但是，我们 将尽力通过这次培训为你提 供指南。
实际系统 有限元模型
January 30, 2006
January 30, 2006
有限元分析与 ANSYS - 关于 ANSYS
电磁分析
• 电磁分析用于计算电磁装置中的磁场
培训手册
• 静态磁场及低频电磁场分析 – 模拟由直流电源，低频交流电 或低频瞬时信号引起的磁场。 – 例如：螺线管制动器、电动 机、变压器 – 磁场分析中考虑的物理量是： 磁通量密度、磁场密度、磁 力和磁力矩、阻抗、电感、 涡流、能耗及磁通量泄漏等。
有限元分析与 ANSYS - 关于 ANSYS
流体分析
培训手册
• 计算流体动力学 (CFD) – 用于确定流体中的流动状态和温度。 – ANSYS/FLOTRAN 能模拟层流和湍流，可压缩和不可压 缩流体，以及多组份流。 – 应用：航空航天，电子元件封装，汽车设计。 – 典型的物理量是：速度，压力，温度，对流换热系数。
有限元分析与 ANSYS
B. 关于 ANSYS
培训手册
• ANSYS 是一个完整的 FEA 软件包，它适合世界范围各个 工程领域的工程师们使用: – 结构分析 – 热分析 – 流体分析，包括 CFD（计算流体动力学） – 电 / 静电场分析 – 电磁场分析 • ANSYS 在部分工业领域中的应用如下： – 航空航天 – 电子产品 – 汽车工业 – 重型机械 – 生物医学 – 微机电系统 – 桥梁、建筑 – 运动器械
• 热和质量的传输 – 在两点之间质量传输（如在一个管子中）产生的热量计算 由一个一维单元完成
January 30, 2006
有限元分析与 ANSYS - 关于 ANSYS
培训手册
• 这种包含有限个未知量的有限单元模型，只能近似具有无 限未知量的实际系统的响应。 – 所以问题是：怎样才能达到最好的“近似”？
– 然而，对该问题还没有一个 容易的解决方案。这完全依 赖于你所模拟的对象和模拟 所采用的方式。但是，我们 将尽力通过这次培训为你提 供指南。
实际系统 有限元模型
January 30, 2006
January 30, 2006
有限元分析与 ANSYS - 关于 ANSYS
电磁分析
• 电磁分析用于计算电磁装置中的磁场
培训手册
• 静态磁场及低频电磁场分析 – 模拟由直流电源，低频交流电 或低频瞬时信号引起的磁场。 – 例如：螺线管制动器、电动 机、变压器 – 磁场分析中考虑的物理量是： 磁通量密度、磁场密度、磁 力和磁力矩、阻抗、电感、 涡流、能耗及磁通量泄漏等。
有限元分析与 ANSYS - 关于 ANSYS
流体分析
培训手册
• 计算流体动力学 (CFD) – 用于确定流体中的流动状态和温度。 – ANSYS/FLOTRAN 能模拟层流和湍流，可压缩和不可压 缩流体，以及多组份流。 – 应用：航空航天，电子元件封装，汽车设计。 – 典型的物理量是：速度，压力，温度，对流换热系数。
ansys有限元分析实用教程
ansys有限元分析实用教程ANSYS有限元分析实用教程有限元分析是一种工程数值分析方法，广泛应用于工程领域中的结构力学分析、热传导分析、流体力学分析等各个方面。
ANSYS作为一款常用的有限元分析软件，能够有效地对工程结构进行模拟和分析，得到结构的应力、位移、温度等相关信息。
本文将为大家提供一份有关ANSYS有限元分析的实用教程，希望能够帮助读者更加深入地理解和应用该软件。
一、软件介绍ANSYS是一款由美国ANSYS公司开发的通用有限元分析软件。
它能够对各种结构进行力学分析、热传导分析和流体力学分析，具有广泛的应用范围。
ANSYS软件提供了全面而强大的建模和分析工具，帮助用户模拟和分析工程结构的力学性能。
同时，软件还提供了可视化的结果展示，使用户能够直观地了解分析结果。
二、基本操作1. 创建几何模型在进行有限元分析之前，首先需要创建几何模型。
ANSYS提供了多种建模工具，包括绘制直线、圆弧、矩形等基本几何图形，以及从CAD软件导入模型。
根据实际需要，选择合适的建模工具，创建准确的几何模型。
2. 设定材料属性在进行分析之前，需要设定材料的力学性质。
ANSYS提供了各种常见材料的力学性质参数，例如弹性模量、泊松比、密度等。
根据实际情况，选择合适的材料属性，以便进行准确的分析。
3. 设定边界条件分析中，还需要设定结构的边界条件。
边界条件包括约束条件和加载条件两部分。
约束条件用于限制结构的自由度，加载条件用于模拟结构所受到的外界载荷。
根据具体情况，在ANSYS中设定合适的边界条件，以便准确模拟实际工况。
4. 网格划分在进行有限元分析之前，需要对几何模型进行网格划分。
网格划分是有限元分析的基础，它将结构离散为多个小单元，每个小单元称为一个单元。
ANSYS提供了多种网格划分算法，用户可以根据需求选择合适的划分方法。
划分完成后，还需要检查网格质量，确保每个单元的质量良好。
5. 进行分析完成以上步骤后，即可进行有限元分析。
ANSYS Workbench 2020有限元分析从入门到精
作者介绍
同名作者介绍
这是《ANSYS Workbench 2020有限元分析从入门到精通（升级版）》的读书笔记模板，暂无该书作者的介 绍。
读书笔记
读书笔记
这是《ANSYS Workbench 2020有限元分析从入门到精通（升级版）》的读书笔记模板，可以替换为自己的 心得。
精彩摘录
精彩摘录
第13章接触分析
13.1接触分析简介 13.2项目分析1——虎钳接触分析 13.3项目分析2——装配体接触分析 13.4本章小结
第14章特征值屈曲分析
14.1特征值屈曲分析简介 14.2项目分析1——钢管特征值屈曲分析 14.3项目分析2——金属容器特征值屈曲分析 14.4项目分析3——工字梁特征值屈曲分析 14.5本章小结
本书以ANSYS Workbench 2020为操作平台，详细介绍软件的功能和应用，内容丰富，涉及面广，能使读者 在掌握软件操作的同时，也能掌握解决相关工程领域实际问题的思路与方法，并能自如地解决本领域所出现的问 题。全书分为5部分共19章，第1部分从ANSYS Workbench 2020平台的各个功能模块着手介绍常用命令的使用以 及几何建模、网格划分和后处理的相关知识；第2部分以项目范例为引导，主要讲解在Workbench平台中进行的结 构静力学分析、模态分析、谐响应分析、响应谱分析、瞬态动力学分析和随机振动分析等；第3部分作为结构有限 元分析的进阶部分，主要讲解在Workbench平台中进行的显示动力学分析、结构非线性分析、接触分析、线性屈 曲分析等；第4部分以项目范例为引导，主要讲解在Workbench平台中进行的热力学分析、疲劳分析、流体动力学 分析和结构优化分析等；第5部分主要介绍多物理场耦合分析中的电磁热耦合分析。本书工程实例丰富、讲解详尽， 内容循序渐进、深入浅出，适合不同基础的读者。
有限元理论及ANSYS应用
17.2.3 模态分析选项
17.2.2 模态分析步骤
17 ANSYS结构动力学分析
17.2 模态分析
17 ANSYS结构动力学分析
17.3.1 谐响应分析 概述
A
17.3.2 谐响应分析 的步骤
B
17.3.3 谐响应分析 操作
C
17.3 谐响应分析
17 ANSYS结构动力学分析
17.4.1 瞬态动力学分析方法
有限元理论及ANSYS应用
演讲人
2 0 2 0 - 11 - 2 1
01
应用实例目录
应用实例目录
02
1 有限单元法基本概念
1 有限单元法基 本概念
1.1 引言 1.2 有限单元法基本概念
1.2.1 结构离散化 1.2.2 单元刚度矩阵 1.2.3 结构总体刚度方程
03
2 平面问题的有限单元法
3.1 最小势能 原理
3.2 基于最小 势能原理的有限 单元法
3.3 对有限单 元法收敛和精度 的分析
3.3.1 相容性要求 3.3.2 完备性要求 3.3.3 收敛和精度
05
4 三维问题的有限单元法
4 三维问题的有限单元法
4.1 三维应力状态
4.2 三维问题的四面体 单元
4.2.1 位移函数 4.2.2 单元刚度矩阵 4.2.3 载荷移置与等效
14.3 时间历程后 处理器
C
14.4 动画技术
D
14 结果后处理
14.1 概述
14.1.1 结果 文件
14.1.2 基本 解和导出解
14 结果后处理
01
14.2.1 读 取结果数据
到数据库
02
14.2.2 结果坐标
17.2.2 模态分析步骤
17 ANSYS结构动力学分析
17.2 模态分析
17 ANSYS结构动力学分析
17.3.1 谐响应分析 概述
A
17.3.2 谐响应分析 的步骤
B
17.3.3 谐响应分析 操作
C
17.3 谐响应分析
17 ANSYS结构动力学分析
17.4.1 瞬态动力学分析方法
有限元理论及ANSYS应用
演讲人
2 0 2 0 - 11 - 2 1
01
应用实例目录
应用实例目录
02
1 有限单元法基本概念
1 有限单元法基 本概念
1.1 引言 1.2 有限单元法基本概念
1.2.1 结构离散化 1.2.2 单元刚度矩阵 1.2.3 结构总体刚度方程
03
2 平面问题的有限单元法
3.1 最小势能 原理
3.2 基于最小 势能原理的有限 单元法
3.3 对有限单 元法收敛和精度 的分析
3.3.1 相容性要求 3.3.2 完备性要求 3.3.3 收敛和精度
05
4 三维问题的有限单元法
4 三维问题的有限单元法
4.1 三维应力状态
4.2 三维问题的四面体 单元
4.2.1 位移函数 4.2.2 单元刚度矩阵 4.2.3 载荷移置与等效
14.3 时间历程后 处理器
C
14.4 动画技术
D
14 结果后处理
14.1 概述
14.1.1 结果 文件
14.1.2 基本 解和导出解
14 结果后处理
01
14.2.1 读 取结果数据
到数据库
02
14.2.2 结果坐标
有限元原理与ansys应用
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。
有限元基础与ANSYS软件第2章ANSYS基础
！LAB材料特性类别，MAT材料特性组别号码（为对象确定识 别号码）, C0、C1为材料特性类别值
单元几何特性定义：R,NSET,R1,R2, ……
！NSET为对象确定识别号码，R1、R2为单元几何特性值，项 目及其顺序与单元类型对应。
单元的定义：E,I,J,K,L,
！I,J,K,L为节点的连接顺序
例4
平面桁架
例5 长方形叶片模型（实体单元）
help命令名交互模式非交互模式ansys文件类型三有限元的基本构成坐标系统整体坐标系与区域坐标系单元element定义区域坐标系
有限元基础及ANSYS软件
——郭世伟
第二章 ANSYS入门
一、ANSYS环境介绍
ANSYS Product Launcher对话框，为ANSYS启动 前的设置窗口。
启动ANSYS后有两个窗口：ANSYS用户界面 （GUI），输出窗口。 ANSYS用户界面（GUI）的组成： 应用菜单 主菜单 输入窗口
大多数的命令都与特定的处理器关联！
• 典型有限元分析步骤：
1. 定义参数
a) b) c) d) e) 指定工程名和分析标题 定义单位 定义单元类型 定义单元实常数 定义材料参数
2. 3. 4. 5. 6.
几何模型建立 网格划分 载荷、约束的施加 求解 结果分析
例题
ANSYS命令不受大小写限制，参数间用逗号或空格隔开； 常用命令：
单元复制：EGEN,ITIME,NINC,IEL1,IEL2,IEINC, 单元列表显示：ELIST 单元删除：EDELE, IEL1, IEL2,INC 多重单元与属性的定义：即相应的“对象确定识别号码”的声 明 TYPE,ITYPE；MAT,MAT；REAL,NSET 典型应用格式见下图形式：
有限元法及ansys程序应用基础
有限元法及ansys程序应用基础嘿，朋友！想象一下，你正在参与一项超级酷炫的工程设计，比如说要建造一座能抵抗狂风暴雨的摩天大楼。
这时候，就轮到我们今天的主角——有限元法及 ANSYS 程序闪亮登场啦！在一个阳光明媚的早晨，工程师小李坐在宽敞明亮的办公室里，对着电脑屏幕上复杂的设计图愁眉苦脸。
他的任务是要确保这个新的桥梁设计能够承受住巨大的压力和各种复杂的外力，可这可不是一件容易的事儿。
这时候，同事老王走了过来，拍了拍小李的肩膀说：“别愁啦，小李，咱们可以试试有限元法和 ANSYS 程序啊！”小李一脸疑惑地抬起头：“那是啥玩意儿？能管用吗？”老王笑了笑，开始耐心解释：“有限元法啊，就像是把一个大难题切成无数个小块，然后逐个解决。
ANSYS 程序呢，就是帮助咱们完成这个切分和计算的好帮手。
”小李挠挠头：“这听起来有点复杂啊。
”老王接着说：“其实啊，你就把它想象成切蛋糕。
一个大蛋糕不好一口吃下去，咱们把它切成小块，是不是就容易处理多啦？有限元法就是这样，把一个复杂的结构体分成很多小单元，然后分别计算每个小单元的受力和变形情况，最后再把这些结果综合起来，就能得到整个结构体的性能啦。
”小李似乎有点明白了：“哦，原来是这样啊。
那 ANSYS 程序具体怎么用呢？”老王打开电脑，一边操作一边说：“你看，先建立模型，输入各种材料参数，然后设置边界条件和加载情况，最后让程序进行计算。
”屏幕上的图像和数据不断变化，小李看得眼花缭乱。
经过一番努力，计算结果终于出来了。
小李紧张地盯着屏幕，心里嘀咕着：“这能靠谱吗？”结果让他们大喜过望，设计方案完全符合要求！小李兴奋地说：“这有限元法和 ANSYS 程序也太神奇了吧！”老王笑着说：“可不是嘛，有了它们，咱们的工作可就轻松多啦。
”其实啊，有限元法和 ANSYS 程序在我们的生活中应用可广泛了。
从飞机的机翼设计到汽车的零部件优化，从大型桥梁的建造到微小电子元件的性能分析，到处都有它们的身影。
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▪ 壳 四边形
SHELL93,SHELL63,SHELL41,SHELL43,SHELL181 轴对称 SHELL51,SHELL61 层 SHELL91,SHELL99 剪切板 SHELL28 P单元 SHELL150
3. 自由度（Degree Of Freedom）
上面提到节点具有某种程度的自由度，以表示工 程系统受到外力后的反应结果。要知道节点的 自由度数，请查看ANSYS自带的帮助文档 （Help/Element Refrence），那里有每种元素 类型的详尽介绍。
有限元基本理论和 ansys入门
有限元法的基本构架
目前在工程领域内常用的数值模拟方法有
▪ 有限元法 ▪ 边界元法 ▪ 离散单元法 ▪ 有限差分法
有限单元法：它的基本思想是将所求的工程 系统转化成一个由节点（node）和元素 （element）组成的有限元系统，把问题的 求解域划分为一系列的单元，单元之间仅 靠节点相连。有限元系统可以用数学模型 来表示，通过设置边界条件（约束条件、 外力负载）求解数学模型得到该有限元系 统的解，并由节点和元素表现出来。
▪ 元素种类（element type）
数量：约150种 格式：说明文字＋编号，如plane42，plane48等 使用：根据具体问题分析来决定采用哪种元素，详细可参考
▪ 2. 施加载荷并求解
▪ 1） 施加载荷及设定约束条件 ▪ 2） 求解
▪ 3. 查看结果
▪ 1） 查看分析结果 ▪ 2） 检查结果是否正
前处理
▪ 问题分析 ▪ 设置元素属性 ▪ 建立实体模型 ▪ 建立有限元元素模型
问题分析
以2D线性的静力分析为例 例：一个支架，左端固定，厚度10mm，材料为钢，支架上
▪ 例1：固定端杆件受到外力F1及F2的力，如
图，求固定端的作用力。图（a）为实际的 工程系统，图（b）为转化后的有限元模型 系统，其中包含4个节点、3 个元素。
外力负载及约束条件为：
▪ 1） 第二点受外力负载F2
▪ 2） 第三点受外力负载F1
▪ 3） 第一点和第四点不产生任何变形（约束条 件）
▪ 例2：简支梁，求剪力、弯矩、变形Байду номын сангаас图（a）为
▪ 1） 建立有限元模型所需输入的资料，如节点、 坐标资料、元素内节点排列次序
▪ 2） 材料属性 ▪ 3） 元素切割的产生
2. 求解处理（Solution Processor, SOLU）
▪ 1） 负载条件
▪ 2） 边界条件及求解
3. 后置处理（General Postprocessor, POST1或 Time Domain Postprocessor, POST26）
有限元的基本构成
节点（Node） ▪ 所考虑工程系统中的一个点的坐标位置，是构
成有限元系统的基本对象。 ▪ 具有其物理意义的自由度，该自由度为结构系
统受到外力后，系统的反应。自由度可以是位 移、温度、电压等。 ▪ 集中力的施加位置，如力、力矩、热流、温度 等。
2. 元素（Element）
元素是节点与节点相连而成，元素的组合由各节 点相互连接，并构成结构数学模型的刚度矩阵。 不同特性的工程系统，可选用不同种类的元素， ANSYS提供了一百多种元素，故使用时必须慎 重选则元素型号。Help topics>ansys element reference>element characteristics>pictorial summary
类别
▪杆 ▪梁
▪管
结构静力学中常用的单元类型
形状和特性
单元类型
普通
LINK1,LINK8
双线性
LINK10
普通
BEAM3,BEAM4
截面渐变
BEAM54,BEAM44
塑性
BEAM23,BEAM24
考虑剪切变形 BEAM188,BEAM189
普通
PIPE16,PIPE17,PIPE18
浸入
PIPE59
实际的工程系统，图（b）为转化后的有限元模型 系统，其中包含6个节点、5 个梁元素。
外力负载及约束条件为：
▪ 1） 第二点受外力负载F
▪ 2） 第三、四、五点受压力负载
▪ 3） 第一点在x、y方向不会由任何位移（约束 条件）
▪ 4）第六点在y方向上不会产生任何位移（约束 条件）
Ansys的架构
ANSYS构架分为两层，一是起始层（Begin Level），二是处理层（Processor Level）。 1. 前置处理（General Preprocessor, PREP7）
POST1用于静态结构分析、屈曲分析及模态分析，将解题部 分所得的解答如：变位、应力、反力等资料，通过图形接 口以各种不同表示方式把等位移图、等应力图等显示出来。 POST26仅用于动态结构分析，用于与时间相关的时域处 理。
ANSYS分析过程：
▪ 1. 创建有限元模型
▪ 1） 创建或读入有限元模型 ▪ 2） 定义材料属性 ▪ 3） 划分网格
方受非均布载荷共40N，求最后的变形量。
分析：
▪ 假设：变形是线性变化的，支架不会产生
永久变形或断裂
▪ 该模型沿Z方向的截面是相同的，该支架可
简化为2D的平面结构模型
▪ 结论：该模型设置为2D平面的结构静力分
析
元素属性
▪ 元素种类（element type） ▪ 特性参数（real constant） ▪ 材料性质（material property） ▪ 坐标系统（element coordinate system） ▪ 截面编号（section number）
塑性
PIPE20,PIPE60
▪ 2-D实体 四边形 PLANE42,PLANE82,PLANE182
三角形 PLANE2 超弹性单元 HYPER84,HYPER56,HYPER74
粘弹性 VISCO88 大应变 VISO106,VISO108 谐单元 PLANE83,PPNAE25 P单元 PLANE145,PLANE146
▪ 3-D实体 块 SOLID45,SOLID95,SOLID73,SOLID185
四面体 SOLID92,SOLID72 层 SOLID46
各向异性 SOLID64,SOLID65 超弹性单元 HYPER86,HYPER58,HYPER158
粘弹性 VISO89 大应变 VISO107 P单元 SOLID147,SOLID148