有限元分析-ANSYS的理论和应用

有限元

课 程 论 文

(2015-2016学年第一学期)

有限元理论在软件中的应用与刚度矩阵的求解

学生：张贺

有限元

有限元分析案例：打点喷枪模组（用于手机平板电脑等电子元件粘接），该产品主要是使用压缩空气推动模组内的

顶针作高频上下往复运动，从而将高粘度的胶水从喷嘴中打出（喷嘴尺寸￠0.007”）。顶针是这个产品中的核心零件，设计使用材料是：AISI 4140 最高工作频率是160HZ（一个周期中3ms开3ms关），压缩空气压力3-8bar, 直接作用在顶针活塞面上， 用Ansys仿真模拟分析零件的强度是否符合要求。

1. 零件外形设计图：

2. 简化模型特征后在Ansys14.0 中完成有限元几何模型创建：

3. 选择有限元实体单元并设定，单元类型是SOILD185， 由于几何建模时使用的长度单位是mm, Ansys采用单位是 长度：mm 压强：Mpa 密度：Ton/M。根据题目中的材料特性设置该计算模型使用的材料属性：杨氏模量 2.1E5； 泊松比：0.29； 4. 几何模型进行切割分成可以进行六面体网格划分的规则几何形状后对各个实体进行六面体网格划分，网格结果：

3

有限元

5. 依据使用工况条件要求对有限元单元元素施加约束和作用载荷：

说明： 约束在

1. ANSYS交互界面环境包含 交互界面主窗口 和 信息输出窗口 。

2. 通用后处理器提供的图形显示方式有变形图、 等值线图 、 矢量图 、粒子轨迹图以及破裂和压碎图。

3. ANSYS软件是融结构、流体、电场、磁场、声场和耦合场分析于一体的 有限元分析 软件。 4. 启动ANSYS 10.0的程序，进入ANSYS交互界面环境，包含 主窗口 和 输出窗口 。 5. ANSYS程序主菜单包含有前处理、求解器、通用后处理、时间历程后处理器等主要处理器，另外还有拓扑优化设计、设计优化、概率设计等专用处理器。

6. 可以图形窗口中的模型进行缩放、移动和视角切换的对话框是图形变换对话框。 7. ANSYS软件默认的视图方位是 主视图方向 。

8. 在ANSYS中如果不指定工作文件名，则所有文件的文件名均为 file 。

9. ANSYS的工作文件名可以是长度不超过 64 个字符的字符串，必须以 字母 开头，可以包含字母、数字、下划线、横线等。

10. ANSYS常用的坐标系有 总体 坐标系、 局部 坐标系、 工作平面 、 显示 坐标系、节点坐标系、单元坐标系和结果坐标系

课 程 论 文

(2015-2016学年第一学期)

有限元理论在软件中的应用与刚度矩阵的求解

学生：张贺

提交日期： 签名： 学 号 课程编号 学位类别 教师评语： 1460340436 S0802034 学 院 课程名称 任课教师 材料与化学工程学院 有限元分析-ansys 陈雪林 成绩评定： 分 任课教师签名： 年 月 日

有限元分析案例：打点喷枪模组（用于手机平板电脑等电子元件粘接），该产品主要是使用压缩空气推动模组内的

顶针作高频上下往复运动，从而将高粘度的胶水从喷嘴中打出（喷嘴尺寸￠0.007”）。顶针是这个产品中的核心零件，设计使用材料是：AISI 4140 最高工作频率是160HZ（一个周期中3ms开3ms关），压缩空气压力3-8bar, 直接作用在顶针活塞面上， 用Ansys仿真模拟分析零件的强度是否符合要求。

1. 零件外形设计图：

2. 简化模型特征后在Ansys14.0 中完成有限元几何模型创建：

3. 选择有限元实体单元并设定，单元类型是

第一章 实体建模 第一节基本知识

建模在ANSYS系统中包括广义与狭义两层含义，广义模型包括实体模型和在载荷与边界条件下的有限元模型，狭义则仅仅指建立的实体模型与有限元模型。建模的最终目的是获得正确的有限元网格模型，保证网格具有合理的单元形状，单元大小密度分布合理，以便施加边界条件和载荷，保证变形后仍具有合理的单元形状，场量分布描述清晰等。 一、实体造型简介

1．建立实体模型的两种途径

①利用ANSYS自带的实体建模功能创建实体建模：

②利用ANSYS与其他软件接口导入其他二维或三维软件所建立的实体模型。 2．实体建模的三种方式 (1)自底向上的实体建模

由建立最低图元对象的点到最高图元对象的体，即先定义实体各顶点的关键点，再通过关键点连成线，然后由线组合成面，最后由面组合成体。 (2)自顶向下的实体建模

直接建立最高图元对象，其对应的较低图元面、线和关键点同时被创建。 (3)混合法自底向上和自顶向下的实体建模

可根据个人习惯采用混合法建模，但应该考虑要获得什么样的有限元模型，即在网格划分时采用自由网格划分或映射网格划分。自由网格划分时，实体模型的建立比较1e单，只

有限元作业报告班 级： 学 号： 姓 名： 指导教师：

日期：2014.8

1

目录

题目描述······················3 题目分析······················3 操作步骤······················4 1.定义工作文件名和工作标题··`·······4 2. 定义单元类型和材料属性··········4

3.导入几何模型···············7

4.生成有限元网格···············8 5.施加约束和载荷··············9 结果显示······················10 结果分析······················13

2

题目描述：

日常所用的凳子的简易建模与分析

上板

凳腿 下牙条 上牙条

材料参数：弹性模量E=11GPa，泊松比v=0.33，密度ρ=450kg/m

3

题目分析：

凳子由四根凳腿支撑，凳腿之间有牙条连接，凳子的上表面受到向下的应力。对于板凳，其主要

海军航空工程学院本科毕业(设计)论文

目 录

引 言 ............................................................................................................................... 1 第1章 绪论 ................................................................................................................... 2

1.1 论文选题的背景和意义 .................................................................................... 2 1.2 国内外研究现状 ................................................................................................ 3 1.3 论文的研究内容和结构安排 ..............

宁波理工学院

有 限 元 分 析 作 业

作业名称 扳手静态受力分析

姓 名

学 号

班 级

题目：扳手静态受力分析:

扳手的材料参数为：弹性模量E=210GPa,泊松比u=0.3：此模型在左侧内六角施加固定位移约束，在右侧表面竖直方向上施加48 106N的集中力。 模型如下图：

1-1

1. 定义工作文件名和文件标题

（1） 定义工作文件名:执行File-Chang Jobname-3090601048 （2） 定义工作标题：执行File-Change Tile-3090601048

（3） 更改工作文件储存路径：执行File-Chang Directory-E:\ANSYS 2. 定义分析类型、单元类型及材料属性

（1） 定义分析类型，执行Main Menu-Preferences,如下图所示：

2-1

（2） 定义单元类型，执行Main Menu-Preprocessor-Element Type-Add弹

出Element Type 对话框.如下图所示：

2-2

（3） 定义材料属性

执行Main menu-Preprocessor-Material Props-Material models,在Define

material model

ANSYS有限元分析实验报告

梅晨 2013200303

飞机机翼模态分析

1. 问题描述

对一个飞机机翼进行模态分析。机翼沿长度方向的轮廓是一致的，横截面由直线和样条曲线定义。机翼的一端固定在机体上，另一端悬空。要求分析得到机翼的模态自由度。机械的几何模型如图1所示，弹性模量取38?103Pa,泊松比0.3，密度为8.3E?5kg/m3。

图 1

2. GUI操作步骤

(1)定义单元类型。定义两种单元类型PLANE42和SOLID45，如图2所示。

图 2

（2）定义材料参数。定义EX=38000,PRXY=0.3,DENS=8.3E-5 如图3,图4所示。

图3

图4

（4）建立几何模型，首先生成关键点，然后通过关键点再生成直线。并通过Spline thru KPs命令画出弧线。最后再根据线生成机翼的截面。各步骤如下图所示：

图5

基于PROE，HyperMesh，ANSYS的有

限元分析

作者: 张瑞 ,琚建民

1. 介绍：

目前，ANSYS软件在有限元分析方面被广泛的应用，但是他的预加工功能是如此的复杂以至于我们必须耗费大量的精力和时间，特别是分析复杂模型的时候。 根据这种状况，我们将用PROE，HyperMash，和ANSYS商业软件进行建模，创建网格，计算和分析。各种有限元分析软件的综合运用可以发挥他们各自的优势，使有限元分析更加有效率。

2. 关于PROE，HyperMash，和ANSYS的介绍

a.ProE是美国PTC公司开发的3D的CAD/CAM/CAE软件。他的几何建模功能是最杰出的。我们建立复杂的模型更多的会去运用PROE而非ANSYS和HyperMash。然而他的划分网格，计算，分析和后续处理是十分差劲的

b.HyperMash 是美国Atair公司开发的产品。它的主要优势在以下几个方面：划分网格变得更容易和迅速；我们更容易可以控制和指定原理特征，操作时非常的方便。因此可以使原理特征和网格工程分析要求更容易吻合；HyperMash有常规CAD和CAE软件界面。HyperMash的建模功能没有PROE那么强，它的计算分析功能也并没有ANSYS那样好。因为

基于UG的有限元分析

1. 模型的建立

利用UG8.0/ Modeling 模块建立模型，如图1所示：

图1 模型

2. 新建有限元模型

1) 单击【开始】→【高级仿真】命令，在【仿真导航器】窗口中右击单击【Rocker.prt】节点，在出的快捷菜单中单击【新建FEM】命令，弹出【新建部件文件】对话框，默认名称、文件夹，单击【确定】按钮。

2) 弹出【新建FEM】对话框，设置求解器为 NX NASTRAN。分析类型为结构分析。单击【确定】按钮，进入了创建有限元模型的环境。 3) 单击工具栏的【材料属性】

图标，弹出【指派材料】

对话框，选择好实体模型，在【材料】列表框中单击【Steel】，

再单击【确定】按钮即完成部件材料属性设置。 4) 单击工具栏中的【物理属性】

图标，弹出图2所示的

【物理属性表管理器】对话框，单击【创建】按钮，弹出【PSOLID】（体单元）对话框，如图2所示，在【材料】列表框中选取【Steel】选项，其他选项默认，单击【确定】按钮。返回到【物理属性表管理器】对话框。单击【关闭】按钮退出。

图2 【PSOLID】对话框

5) 单击工具栏中的【网格捕集器】

图标，弹出图3所示

的【网格捕集器】对话框，在【实体属性】列表框中选取上述设置的