(马老师)产品结构分析

1、 结构分析设计、研发中的技术应用 北方重工设计研究院一产品结构设计、研发中的强度、刚度问题 清楚产品结构的受力情况，结构应力分布和结构的变形在产品设计和研发中有着重要意义。 选择杆件确定板厚公司产品特点：产品结构大重载、受力复杂定制生产，非标性强结构强度和刚度分析是产品核心设计技术（安全性和成本）结构分析中的一些问题 材料力学解决单个杆件问题结构力学手算工作量大，易错弹性力学没有几个实际的解析解 受拉伸（压缩）板h=t= p / htppppd= p / (h-d)tpppp 变载面梁的挠度 =PL33EJ等载面悬臂梁点挠度变载面梁的挠度非常困难得到理论解 结构超静定问题静定三次超静定六次超静

2、定 简化严重失真或解析法无法计算，二、有限元法简介什么是有限元法 CAE (Computer Aided Engineering) 是用计算机辅助求解复杂工程和产品结构强度、刚度、屈曲稳定 性、动力响应、热传导等力学性能的分析计算以及结构性能的优化设计等问题的一种近似数值模拟技术。 有限单元法是工程领域最常用的一种数值模拟方法（数值分析方法）。 有限元法起源于20世纪50年代航空工程飞机结构矩阵分析,现在广泛应用在机械、航空、汽车、土木、医疗、船舶等各领域。 （3）分析每一个单元，形成单元刚度矩阵 K （4）由各单元刚度矩阵组集成总体刚度矩阵K，形成 总体刚度方程。 K=F （5）解刚度方程，

3、求出节点位移和单元应力。 有限元法分析问题基本步骤： （1）结构的离散化（2）假设单元的位移模式 第i个单元i2 有限元软件 NASTRAN 主要用于航空、汽车领域，功能强大，界面好，与其它软件兼容好，前后处理功能强（PATRAN)，较繁琐。 ANSYS 在铁道、建筑、压力容器应用较多，功能强大，多物理场耦合是强项，用户多，资料多，APDL是一个特色，建模界面差 ABQUS 功能强大，非线性功能强，是解决复杂的接触问题有力工具。 ADINA 古老的有限元分析软件，只有计算，没有前后处理功能，重要的是原代码公开。 COSMOS，ALGOR，MARC等。 还有德国的ASKA、英国的PAFEC、法国

4、的SYSTUS等 ANSYS应用介绍堆取料机悬臂梁P1P2P3L1L2L3H3H1h2L4L5qL6L1=18.6m L2=25m L3=29.5m L4=0.5m L%=20m L6=2.5m L7=1.4mL7H1=1.4m H2=1.8m H3=0.6m P1=150KN P2=35KN P3=15KN q=1.2KN/m 翻车机房一榀厂房框架结构三、应用有限元程序的几个问题正确使用有限元分析程序，至今仍然分析工程师和产品设计工程师要认真对待的问题。要有力学分析基础，了解有限元的基本理论。能对工程问题的力学本质进行准确地抽象或概括， 建产正确的力学模型。建立有限元模型，不需要几何上的极度

5、逼真而是要 反映物理模型真实性。 了解所用单元的特性，了解网格对分析结果的影响 对边界条件和载荷处理符合工程实际。要特别注意分析计算结果，对结果的好坏有正确的 判断。因此，要清楚典型问题的理论解，以利 于对结果的分析。例悬臂梁L=1000mm,H=100mm,B=100mm,F=10000N e=2.1e5MPa,=0.3 点应力、点位移和转角LHFB理论解梁单元误差实体单元误差点应力点位移点转角 60 60 0% 57.6 4%-1.094 -1.094 0% 1.091 1.7%0.00286 0.00281 1.7% 0.0031 7.7%例环形板a=200, b=50, r=100 , t=5, 2.1e5MPa, =0.3 ,w=2N/mm(在半径为r的圆周上）braw理论解板单元误差实体单元误差点应力A点位移 119.15 120.46 1.1% 117.1 1.7%-1.807 -1.798 0.5% 1.60 1.1%A与传统的结构强度计算方法的关系 传统的力学理论是有限元分析的基础理论 经典的材料力学、结构力学是结构强度计 算的基本工具，基本手段。 要学会用典型的理论解，来解释有限元的计 算结果用材料力学计算简化为简支梁例一取料机梁 两种