有限元分析技术培训XF

有限元分析方法xxxx交流大纲：一有限元方法概述二力学知识三分析流程四结果处理有限元方法概述CAE(ComputerAidedEngineering)计算机辅助工程1.数值分析方法2.仿真软件3.硬件水平有限元方法概述常用的CAE技术1.有限元分析技术(FEA)，有限单元法ANSYS,ABAQUS,NASTRAN,MARC2.计算流体力学分析技术(CFD),有限体积法FLUENT3.多体动力学分析ADAMS有限元方法概述公司软件1.前处理HYPERWORKS2.FEMABAQUSANSYS+WORKBENCH3.ADAMS有限元方法概述有限元分析所能解决的工程问题1.静强度刚度2.塑性3.屈曲与稳态4.振动模态谐响应随机振动5.疲劳6.热7.流场8.电磁9.多场耦合力学知识材料属性名义应力名义应变真实应力真实应变屈服极限：σsσ0.2

抗拉极限抗压极限:σb

许用应力:[σ]主应力σ1>σ2>σ3

剪应力τxy方向规定，第一个所在面法向，第二个切向力方向力学知识屈服准则：1.第一强度理论，最大拉应力理论σ1≤[σ]2.第二强度理论，最大伸长线应变应变理论σ1-μ(σ2+σ3)≤[σ]3.第三强度理论，最大切应力理论σ1-σ3≤[σ]4.第四强度理论，形状改变比能理论(σ12+σ22+σ32-σ1σ2-σ1σ3-σ2σ3)0.5≤[σ]脆性断裂[σ]=σb/λ塑性屈服[σ]=σs/λ分析流程分析方案的考虑分析目标分析领域线性/非线性静力/动力学问题分析细节几何模型对称性单元类型网格密度单位制材料特性载荷求解器分析流程1.几何建模与导入2.定义材料属性3.添加单元和实常数4.划分网格5.接触定义6.定义载荷与求解设置7.结果后处理分析流程1.几何建模与导入parasolid,step格式导入后注意缩放系数ansys等大多数分析软件无单位制，建议mm,t,MPa几何清理ANSYSWORKBENCH与PRO/E无缝连接分析流程2.定义材料属性单位制mmNMPats各项同性线弹性材料弹性模量2.1e5泊松比非线性钢材金属屈服硬化橡胶件铝

分析流程3.添加单元和实常数3.1常用单元类型质量单元MASS21实体单元梁/管单元壳/膜单元杆/索单元弹簧元接触单元表面效应单元......3.2常用单元的形状点(质量)线(弹簧，梁，杆)面(薄壳,二维实体,轴对称实体)线性二次体(三维实体)线性二次................................分析流程June3,19963.3常用单元介绍3.3.1体单元plane1824节点,每个节点2自由度,xy平动plane1838节点,高阶,xy平动的2自由度分析流程平面(应力,应变)单元及轴对称单元June3,1996分析流程solid1858节点solid18620节点solid18710节点四面体只有平动自由度solid187单元更适合由几何导入的复杂模型的三维四面体网格划分solid186June3,19963.3.2壳单元分析流程shell1814节点shell2818节点通过定义截面定义Z向厚度单元关键字与plane主要区别：shell可以模拟空间曲面结构shell比plane多一个法向自由度June3,19963.3.3梁、杆单元分析流程link1802节点只有沿节点坐标系的平动自由度，不承受弯矩，单元实常数控制截面积beam1882节点beam1893节点单元公式中包含弯曲，轴向，扭转和横向剪切变形使用截面特性定义，而非实常数。注意梁的放置方向截面显示命令：/ESHAPE,1GUI:UM/Plotctrls/Style/sizeandshapeJune3,19963.3.4其他单元分析流程点质量单元MASS21动力学分析质量块结构的模拟附加质量Pipe单元，管道，管件等结构Combin14单元，用于弹簧，细长构件Mesh200，网格划分单元接触单元June3,19963.4单元选择设置单元筛选菜单模型的几何形状模型的维数单元的阶数分析流程June3,19964网格划分四边形或者六面体最好网格质量判断标准meshtoolhypermesh与ANSYS的连接分析流程5载荷分类5.1DOF约束体只有平移自由度对称情况5.2载荷集中载荷（力和弯矩）表面载荷（压强）体载荷（温度）惯性载荷（重力加速度，速度等）分析流程6求解选项6.1求解器稀疏矩阵求解器（Sparsesolver）非迭代算法，高内存，默认预条件共扼梯度求解器（PCGsolver）:（预条件共扼梯度法）迭代算法,实体模型的精细网格,结构分析,最强大雅克比共轭梯度求解器（JCGsolver）不完全乔里斯基共轭梯度法（ICCG）二次最小残差法（QMR）:高频电磁谱分析分析流程6.2求解前的模型检查统一的单位单元类型和选项材料性质参数考虑惯性时应输入材料密度热应力分析时应输入材料的热膨胀系数实常数(单元特性)单元实常数和材料类型的设置实体模型的质量特性(Preprocessor>Operate>CalcGeomItems)模型中不应存在的缝隙壳单元的法向节点坐标系集中、体积载荷面力方向分析流程7后处理7.1通用后处理器(POST1)整个或部分模型在某一时间或频率上的结果。7.1.1云图显示(contoursolu)dofsolution位移(基本数据)stress应力stressintensity(sint)第三强度vonmises第四强度理论.......6.1.2列表显示(listresult