第01講 有限元分析與ANSYS課件

有限元分析與ANSYS第一講有限元分析與ANSYS2003年5月概述在這一節(jié)，我們將在介紹有限單元分析同時(shí)給出ANSYS功能的概述。標(biāo)題:什么是有限元分析？關(guān)于ANSYS關(guān)于ANSYS公司有限元分析與ANSYSA.什么是有限元分析?2003年5月有限元分析是一種模擬設(shè)計(jì)荷載條件，并且確定在荷載條件下的設(shè)計(jì)響應(yīng)的方法。它是用被稱(chēng)之為“單元”的離散的塊體來(lái)模擬設(shè)計(jì)。每一個(gè)單元都有確定的方程來(lái)描述在一定荷載下的響應(yīng)。模型中所有單元響應(yīng)的“和”給出了設(shè)計(jì)的總體響應(yīng)。單元中未知量的個(gè)數(shù)是有限的，因此稱(chēng)為“有限單元”。Historical

NoteThe

finite

element

methodofstructural

analysis

was

createdby

academic

and

industrialresearchers

during

the

1950sand

1960s.The

underlying

theory

is

over

100

years

old,

and

was

the

basisfor

pen-and-paper

calculations

inthe

evaluation

of

suspensionbridges

and

steam

boilers.有限元分析與ANSYS...什么是有限元分析?實(shí)際系統(tǒng)有限元模型2003年5月這種包含有限個(gè)未知量的有限單元模型，只能近似具有無(wú)限未知量的實(shí)際系統(tǒng)的響應(yīng)。所以問(wèn)題是：怎樣才能達(dá)到最好的“近似”？然而，對(duì)該問(wèn)題還沒(méi)有一個(gè)容易的

解決方案。這完全依賴(lài)于你所模擬

的對(duì)象和模擬所采用的方式。但是，我們將盡力通過(guò)這次培訓(xùn)為你提供

指南。有限元分析與ANSYS2003年5月...什么是有限元分析?為什么需要有限元分析？減少模型試驗(yàn)的數(shù)量計(jì)算機(jī)模擬容許對(duì)大量的假設(shè)情況進(jìn)行快速有效的試驗(yàn)。模擬不適合在原型上試驗(yàn)的設(shè)計(jì)。例如：器官移植，比如人造膝蓋。概要:節(jié)省費(fèi)用節(jié)省時(shí)間…縮短產(chǎn)品開(kāi)發(fā)時(shí)間!創(chuàng)造出更可靠、高品質(zhì)的設(shè)計(jì)有限元分析與ANSYS2003年5月B.

關(guān)于

ANSYSANSYS是一個(gè)完整的FEA軟件包，它適合世界范圍各個(gè)工程領(lǐng)域的工程師們使用:結(jié)構(gòu)分析熱分析流體分析，包括CFD（計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)）電/靜電場(chǎng)分析電磁場(chǎng)分析ANSYS在部分工業(yè)領(lǐng)域中的應(yīng)用如下：航空航天汽車(chē)工業(yè)生物醫(yī)學(xué)橋梁、建筑電子產(chǎn)品重型機(jī)械微機(jī)電系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)器械有限元分析與ANSYS…關(guān)于ANSYS2003年5月ANSYS/Multiphysics

是ANSYS產(chǎn)品的“旗艦”，它包括所有工程學(xué)科的所有性能ANSYS/Multiphysics有三個(gè)主要的組成產(chǎn)品ANSYS/Mechanical

-ANSYS/機(jī)械-結(jié)構(gòu)及熱ANSYS/Emag

-ANSYS電磁學(xué)ANSYS/FLOTRAN

-ANSYS計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)其它產(chǎn)品:ANSYS/LS-DYNA

-高度非線形結(jié)構(gòu)問(wèn)題DesignSpace

–CAD環(huán)境下，適合快速分析容易使用的設(shè)計(jì)和分析工具ANSYS/ProFEA–Pro/ENGINEER的ANSYS

分析接口。ANSYS/StructuralANSYS/ProfessionalANSYS/ProFEADesignSpace有限元分析與ANSYS…關(guān)于ANSYSANSYS/UniversityANSYS/PrepPostANSYS/MultiphysicsANSYS/EDANSYS/FLOTRANANSYS/EmagANSYS/LS-DYNAANSYS/Mechanical2003年5月Hyperelastic

Seal有限元分析與ANSYS

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關(guān)于ANSYS結(jié)構(gòu)分析結(jié)構(gòu)分析用于確定變形、應(yīng)變、應(yīng)力及反力。靜力分析–用于靜態(tài)荷載.–可以考慮結(jié)構(gòu)的線形及非線形行為，例如：大變形、大應(yīng)變、應(yīng)力剛化、接觸、塑性、超彈及蠕變等.2003年5月有限元分析與ANSYS

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關(guān)于ANSYS…結(jié)構(gòu)分析動(dòng)力分析包括質(zhì)量和阻尼效應(yīng)。模態(tài)分析，用于計(jì)算自振頻率和振型。諧響應(yīng)分析，用于確定線性結(jié)構(gòu)對(duì)隨時(shí)間按正弦曲線變化的載荷的響應(yīng)。瞬態(tài)動(dòng)力學(xué)分析，用于確定結(jié)構(gòu)對(duì)隨時(shí)間任意變化的載荷的響應(yīng)，可以考慮與靜力分析相同的結(jié)構(gòu)非線性行為。處理其它結(jié)構(gòu)的功能譜分析隨機(jī)振動(dòng)特征值屈曲子區(qū)模型2003年5月有限元分析與ANSYS

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關(guān)于ANSYS…結(jié)構(gòu)分析用ANSYS/LS-DYNA進(jìn)行直接動(dòng)力分析模擬以慣性力為主的大變形分析。用于模擬沖模、擠壓、快速成形等。.2003年5月有限元分析與ANSYS

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關(guān)于ANSYS熱分析熱分析用于確定物體中的溫度分布。熱分析考慮的物理量是：熱量的獲取和損失、熱梯度、熱通量?？赡M三種熱傳遞方式：熱傳導(dǎo)、熱對(duì)流、熱輻射。穩(wěn)態(tài)分析忽略時(shí)間效應(yīng)瞬態(tài)分析確定以時(shí)間為函數(shù)的溫度值等。可模擬相變（熔化及凝固）2003年5月有限元分析與ANSYS

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關(guān)于ANSYS電磁分析電磁分析用于計(jì)算電磁裝置中的磁場(chǎng)靜態(tài)磁場(chǎng)及低頻電磁場(chǎng)分析模擬由直流電源，低頻交流電或低頻瞬時(shí)信號(hào)引起的磁場(chǎng)。例如：電螺線管、電動(dòng)機(jī)、變壓器磁場(chǎng)分析中考慮的物理量是：磁通量密度、磁場(chǎng)密度、磁力和磁力矩、阻抗、電感、渦流、能耗及磁通量泄漏等。2003年5月有限元分析與ANSYS

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關(guān)于ANSYS電磁分析高頻電磁場(chǎng)分析模擬電磁波的傳播裝置例如：微波及RF無(wú)源組件、波導(dǎo)、同軸連接器。電磁場(chǎng)分析中考慮的物理量是：S-參數(shù)、Q-因子、反射波損耗、電解質(zhì)及傳導(dǎo)損耗、同軸電纜中的電場(chǎng)(EFSUM)2003年5月有限元分析與ANSYS

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關(guān)于ANSYS2003年5月…電磁分析靜電學(xué)計(jì)算由電壓或電荷激發(fā)引起的電場(chǎng)。例如：高壓裝置，微機(jī)電系統(tǒng)（MEMS），傳輸線。典型的物理量是：電場(chǎng)強(qiáng)度和電容。電流傳導(dǎo)計(jì)算在一定電壓下的導(dǎo)體的電流電路耦合電磁裝置與電路的耦合有限元分析與ANSYS

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關(guān)于ANSYS2003年5月…電磁分析電磁分析類(lèi)型:靜態(tài)磁場(chǎng)分析用于計(jì)算由直流電(DC)或永磁體產(chǎn)生的磁場(chǎng)。交變磁場(chǎng)分析用于計(jì)算由交流電(AC)產(chǎn)生的磁場(chǎng)瞬態(tài)磁場(chǎng)分析用于計(jì)算隨時(shí)間變化的磁場(chǎng)。有限元分析與ANSYS

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關(guān)于ANSYS流體分析計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)(CFD)用于確定流體中的流動(dòng)狀態(tài)和溫度。ANSYS/FLOTRAN能模擬層流和湍流，可壓縮和不可壓縮流體，以及多組份流。應(yīng)用：航空航天，電子元件封裝，汽車(chē)設(shè)計(jì)。典型的物理量是：速度，壓力，溫度，薄膜系數(shù)。2003年5月有限元分析與ANSYS

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關(guān)于ANSYS…流體分析2003年5月聲學(xué)分析用于模擬流體介質(zhì)和周?chē)腆w的相互作用。例如：揚(yáng)聲器，汽車(chē)內(nèi)部，聲納典型的物理量是：壓力分布、位移和自振頻率。容器內(nèi)流體分析模擬容器內(nèi)的非流動(dòng)流體的影響，確定由于晃動(dòng)引起的靜水壓力。例如：油罐，其它液體容器熱和質(zhì)量的傳輸在兩點(diǎn)之間質(zhì)量傳輸（如在一個(gè)管子中）產(chǎn)生的熱量計(jì)算由一個(gè)一維單元完成。雙金屬片受熱變形有限元分析與ANSYS

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關(guān)于ANSYS耦合場(chǎng)分析2003年5月耦合場(chǎng)分析考慮兩個(gè)或多個(gè)物理場(chǎng)之間的相互作用。因?yàn)閮蓚€(gè)物理場(chǎng)之間相互影響，所以單獨(dú)求解一個(gè)物理場(chǎng)是不可能的。因此你需要一個(gè)能夠?qū)蓚€(gè)物理場(chǎng)組合到一起求解的分析軟件。例如：熱-應(yīng)力分析壓電分析（電場(chǎng)和結(jié)構(gòu)）聲學(xué)分析（流體和結(jié)構(gòu)）熱-電分析感應(yīng)加熱（磁場(chǎng)和熱）靜電-結(jié)構(gòu)分析有限元分析與ANSYS2003年5月C.關(guān)于ANSYS公司ANSYS公司.ANSYS產(chǎn)品家族的發(fā)展總部位于Canonsburg,PA-USA

（匹茲堡南部）有限元分析與ANSYS2003年5月…關(guān)于ANSYS公司ANSYS支持銷(xiāo)售商(ASDs)AN