有限元分析技術(shù)培訓(xùn)XF

有限元分析方法xxxx交流大綱：一有限元方法概述二力學(xué)知識三分析流程四結(jié)果處理有限元方法概述CAE(ComputerAidedEngineering)計(jì)算機(jī)輔助工程1.數(shù)值分析方法2.仿真軟件3.硬件水平有限元方法概述常用的CAE技術(shù)1.有限元分析技術(shù)(FEA)，有限單元法ANSYS,ABAQUS,NASTRAN,MARC2.計(jì)算流體力學(xué)分析技術(shù)(CFD),有限體積法FLUENT3.多體動力學(xué)分析ADAMS有限元方法概述公司軟件1.前處理HYPERWORKS2.FEMABAQUSANSYS+WORKBENCH3.ADAMS有限元方法概述有限元分析所能解決的工程問題1.靜強(qiáng)度剛度2.塑性3.屈曲與穩(wěn)態(tài)4.振動模態(tài)諧響應(yīng)隨機(jī)振動5.疲勞6.熱7.流場8.電磁9.多場耦合力學(xué)知識材料屬性名義應(yīng)力名義應(yīng)變真實(shí)應(yīng)力真實(shí)應(yīng)變屈服極限：σsσ0.2

抗拉極限抗壓極限:σb

許用應(yīng)力:[σ]主應(yīng)力σ1>σ2>σ3

剪應(yīng)力τxy方向規(guī)定，第一個所在面法向，第二個切向力方向力學(xué)知識屈服準(zhǔn)則：1.第一強(qiáng)度理論，最大拉應(yīng)力理論σ1≤[σ]2.第二強(qiáng)度理論，最大伸長線應(yīng)變應(yīng)變理論σ1-μ(σ2+σ3)≤[σ]3.第三強(qiáng)度理論，最大切應(yīng)力理論σ1-σ3≤[σ]4.第四強(qiáng)度理論，形狀改變比能理論(σ12+σ22+σ32-σ1σ2-σ1σ3-σ2σ3)0.5≤[σ]脆性斷裂[σ]=σb/λ塑性屈服[σ]=σs/λ分析流程分析方案的考慮分析目標(biāo)分析領(lǐng)域線性/非線性靜力/動力學(xué)問題分析細(xì)節(jié)幾何模型對稱性單元類型網(wǎng)格密度單位制材料特性載荷求解器分析流程1.幾何建模與導(dǎo)入2.定義材料屬性3.添加單元和實(shí)常數(shù)4.劃分網(wǎng)格5.接觸定義6.定義載荷與求解設(shè)置7.結(jié)果后處理分析流程1.幾何建模與導(dǎo)入parasolid,step格式導(dǎo)入后注意縮放系數(shù)ansys等大多數(shù)分析軟件無單位制，建議mm,t,MPa幾何清理ANSYSWORKBENCH與PRO/E無縫連接分析流程2.定義材料屬性單位制mmNMPats各項(xiàng)同性線彈性材料彈性模量2.1e5泊松比非線性鋼材金屬屈服硬化橡膠件鋁

分析流程3.添加單元和實(shí)常數(shù)3.1常用單元類型質(zhì)量單元MASS21實(shí)體單元梁/管單元?dú)?膜單元桿/索單元彈簧元接觸單元表面效應(yīng)單元......3.2常用單元的形狀點(diǎn)(質(zhì)量)線(彈簧，梁，桿)面(薄殼,二維實(shí)體,軸對稱實(shí)體)線性二次體(三維實(shí)體)線性二次................................分析流程June3,19963.3常用單元介紹3.3.1體單元plane1824節(jié)點(diǎn),每個節(jié)點(diǎn)2自由度,xy平動plane1838節(jié)點(diǎn),高階,xy平動的2自由度分析流程平面(應(yīng)力,應(yīng)變)單元及軸對稱單元June3,1996分析流程solid1858節(jié)點(diǎn)solid18620節(jié)點(diǎn)solid18710節(jié)點(diǎn)四面體只有平動自由度solid187單元更適合由幾何導(dǎo)入的復(fù)雜模型的三維四面體網(wǎng)格劃分solid186June3,19963.3.2殼單元分析流程shell1814節(jié)點(diǎn)shell2818節(jié)點(diǎn)通過定義截面定義Z向厚度單元關(guān)鍵字與plane主要區(qū)別：shell可以模擬空間曲面結(jié)構(gòu)shell比plane多一個法向自由度June3,19963.3.3梁、桿單元分析流程link1802節(jié)點(diǎn)只有沿節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)系的平動自由度，不承受彎矩，單元實(shí)常數(shù)控制截面積beam1882節(jié)點(diǎn)beam1893節(jié)點(diǎn)單元公式中包含彎曲，軸向，扭轉(zhuǎn)和橫向剪切變形使用截面特性定義，而非實(shí)常數(shù)。注意梁的放置方向截面顯示命令：/ESHAPE,1GUI:UM/Plotctrls/Style/sizeandshapeJune3,19963.3.4其他單元分析流程點(diǎn)質(zhì)量單元MASS21動力學(xué)分析質(zhì)量塊結(jié)構(gòu)的模擬附加質(zhì)量Pipe單元，管道，管件等結(jié)構(gòu)Combin14單元，用于彈簧，細(xì)長構(gòu)件Mesh200，網(wǎng)格劃分單元接觸單元June3,19963.4單元選擇設(shè)置單元篩選菜單模型的幾何形狀模型的維數(shù)單元的階數(shù)分析流程June3,19964網(wǎng)格劃分四邊形或者六面體最好網(wǎng)格質(zhì)量判斷標(biāo)準(zhǔn)meshtoolhypermesh與ANSYS的連接分析流程5載荷分類5.1DOF約束體只有平移自由度對稱情況5.2載荷集中載荷（力和彎矩）表面載荷（壓強(qiáng)）體載荷（溫度）慣性載荷（重力加速度，速度等）分析流程6求解選項(xiàng)6.1求解器稀疏矩陣求解器（Sparsesolver）非迭代算法，高內(nèi)存，默認(rèn)預(yù)條件共扼梯度求解器（PCGsolver）:（預(yù)條件共扼梯度法）迭代算法,實(shí)體模型的精細(xì)網(wǎng)格,結(jié)構(gòu)分析,最強(qiáng)大雅克比共軛梯度求解器（JCGsolver）不完全喬里斯基共軛梯度法（ICCG）二次最小殘差法（QMR）:高頻電磁譜分析分析流程6.2求解前的模型檢查統(tǒng)一的單位單元類型和選項(xiàng)材料性質(zhì)參數(shù)考慮慣性時應(yīng)輸入材料密度熱應(yīng)力分析時應(yīng)輸入材料的熱膨脹系數(shù)實(shí)常數(shù)(單元特性)單元實(shí)常數(shù)和材料類型的設(shè)置實(shí)體模型的質(zhì)量特性(Preprocessor>Operate>CalcGeomItems)模型中不應(yīng)存在的縫隙殼單元的法向節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)系集中、體積載荷面力方向分析流程7后處理7.1通用后處理器(POST1)整個或部分模型在某一時間或頻率上的結(jié)果。7.1.1云圖顯示(contoursolu)dofsolution位移(基本數(shù)據(jù))stress應(yīng)力stressintensity(sint)第三強(qiáng)度vonmises第四強(qiáng)度理論.......6.1.2列表顯示(listresult