有限元方法及CAE软件简介

箱形薄壁构件塑性区
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有限元建模
• 复杂节点计算
Ansys整体计算得 到构件内力 ( 梁单 元模型) 建立节点实体模 型并加载 求解并观察后 处理，看结果 是否满意
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INTRODUCTION TO ANSYS 8.0 - Part 1
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INTRODUCTION TO ANSYS 8.0 - Part 1
应用举例
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ANSYS命令流为：
/prep7 mp,ex,1,30e6 mp,prxy,1,0.3 et,1,plane42 blc4,0,0,10,1 amesh,all nsel,s,loc,x,0 d,all,ux alls d,node(0,0.5,0),uy f,node(10,1,0),fy,-100 /solu solve /post1 plns,u,y
应用举例：其它
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第 1章-有限元分析与ANSYS
什么是有限元分析?
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应用举例
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应用举例
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有限空间 无限精彩
李兵
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bli@mail.xjtu.edu.cn
引言
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一张照片引发的。。。
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引言
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有限元建模
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什么是有限元分析?
• 但是对于复杂形体是不可能得到解析解
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Training Fra Baidu bibliotekanual
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鸟 撞 仿 真
飞 机 事 故
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•本例的理论解为：
d = PL3/3EI = (-100)*(103)/(3)*(30e6)*(1/12) = -0.013
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引言
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Stress/Deformation of Rotor Hub & Nacelle Base
Unsteady contours of air velocity and path lines 西安交通大学 机械工程及自动化研究所
应用举例：土木建筑
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• 有限元分析是一种模拟在确定的荷载条件下的设计响 应的方法 解析解 ？
解析解
d = PL3/3EI
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离散化
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有限元建模
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创建CAD模型
目标优化/拓扑优化
有限元模型
力学模型
求 解
不 满 足
检验设计
满 足 设 计 要 求
结果后处理
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什么是有限元分析?
• 有限元能够干什么？
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应用举例：电子电器
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应用举例
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有限元建模
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• 主体结构由钢筋混凝土看 台与带有可开合屋盖的大 跨度钢屋盖两部分构成。 屋盖的主结构由48根桁架 与中间环梁构成，支承在 周边24根组合柱之上。主 桁架围绕屋盖中部的环梁 放射形布置，与屋面及立 面的次结构一起形成了“ 鸟巢”的特殊建筑造型， 主场看台部分采用钢筋混 凝土框架－剪力墙结构体 系，与大跨度钢结构完全 脱开。
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• 静力分析
序号 频率(HZ) 表1 结构的周期与频率 周期(s) 序号
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频率(HZ)
周期(s)
•
恒荷载、活荷载，雪荷载 、风荷载、温度作用。其中恒 荷载含结构自重、吊顶、水槽 设备等
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• 位于北京奥林匹克公园中 心区内，是2008年第29 届奥运会的主体育场，承 担奥运会开、闭幕式与田 径比赛。
• 纵横交错的钢铁枝蔓总重 4.2万吨，其中，顶盖及 周边悬空部位重量为1.4 吨。在施工时，采用了78 根支柱进行支撑，也就产 生78个受力区域，在钢结 构焊接完成后，需要将其 缓慢而平稳地卸去。
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应用举例：机械能源
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Frictional contact
Assembling 西安交通大学 机械工程及自动化研究所
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应用举例：航空航天
机翼结构分析
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• 局部分析 • 为了减轻钢结构自重,对受力较小的次结构构件考虑施加 劲肋
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加肋薄壁箱形构件的轴向力－轴向变形曲线
有限单元法是随着电子计算机的发展而迅速发展起 来的一种现代计算方法。它是50年代首先在连续体 力学领域 -- 飞机结构静、动态特性分析中应用的一 种有效的数值分析方法，随后很快广泛的应用于求 解热传导、电磁场、流体力学等连续性问题。
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引言
• • • 为了了解将要学习的内容，我将做一个简单的例子。 通过GUI方式来做这个例子，不讨论任何有关建模的细节。 本例是一个在端点施加集中荷载的悬臂梁。
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应用举例
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0.72015 0.71979 0.66063 0.66002 0.64788 0.64338 0.62406 0.62395 0.61943 0.56344 0.56243 0.55340 0.55081 0.55060
• 动力分析 • 地震分析采用振型分解 反应谱法，地震作用效应采用 CQC法。整体模型取振型120 个
1
2 3 4 5 6 7
0.7410
0.74119 0.74815 0.74948 0.77800 0.88401 0.88668 0.94100 0.94378 0.97805 0.98842 1.06030 1.06160 1.18530 1.28690
1.34953
1.34918 1.33663 1.33426 1.28535 1.13121 1.1278 1.0627 1.05957 1.02244 1.01172 0.94313 0.94197 0.84367 0.77706
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CAD/CAE协同环境：死网格的新生
CAE网格模型
几分钟 多种设计方案 !
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•
有限元方法解决问题时首先将复杂的形体划分成网格，每个网格就是一个单 元，网格分的越细，计算越精确
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引言
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引言
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Rotor dynamics of Shaft
Stable Analysis of Tower
Fatigue/Life of Welded Part
Rigid Dynamics of Old Ham Coupling
Magnetic Lines of 2D Motor
理论解析方法提供了固体、流体、传热、电磁领域的求解方程和边界条件，
•
复杂形体是简单形体堆积的结果，简单的形体总是可以得到解析结果，比如
方块或四面体
•
有限元方法就是把复杂形体用大量简单形体堆积，先处理简单的形体，在推 演处理复杂的形体，使得复杂问题简单化
•
这每一个简单形体称为一个单元，单元越小，堆积出来的形状越接近真实形 体
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1.2876
1.3886 1.3893 1.5137 1.5151 1.5435 1.5543 1.6024 1.6027 1.6144 1.7748 1.7780 1.8070 1.8155 1.8162
0.77664
什么是有限元分析?
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应用举例：汽车行业
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