有限元软件分析是什么 在机械设计上有什么用

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作 者胡于进王璋奇 编著出 版 社清华大学出版社
字 数536000
开 本16开
纸 张胶版纸
包 装平装有限元法是求解工程科学中数学物理问题的一种通用数值方法本书介绍有限元法的基本原理建模方法及工程应用强调理论与实践的结合全书包括两篇共16章第1篇由第1~10章组成介绍有限元法的基本理论和方法内容包括有限元法基本理论平面问题轴对称问题和空间问题杆梁结构系统薄板弯曲问题以及热传导问题结构动力学问题非线性问题的有限元法第2篇由第11~16章组成介绍有限元建模技术及基于ANSYS的有限元分析工程应用内容包括有限元建模的基本流程模型简化技术网格划分技术边界条件处理与模型检查以及基于ANSYS的有限元分析工程应用实例
考虑到面向工程硕士和工程技术人员的特点本书力求使理论和实际应用有机地结合起来突出概念简练易懂可操作性强书中提供了大量图示说明和工程实例以求直观易读
本书可作为高等学校工科类研究生本科生的教材也可作为相关专业工程技术人员和研究人员的学习参考书胡于进男1963年生海南省海口市人1988年在清华大学获博士学位年先后在大连理工大学和西南交通大学从事两站博士后研究(领域为计算力学)为国家杰出青年科学基金获得者(1998)长江学者(2000)德国洪堡学者()2004年入选新世纪百千万人才工程国家级人选现为清华大学机械工程系教授博士生导师机械工程学报工程力学塑性工程学报等5个学术刊物的编委上海交通大学振动冲击噪声国家重点实验室华中科技大学塑性成形模拟与模具国家重点实验室学术委员会委员先后主持包括国家组基金863项目霍英东基金在风的科研项目30多个获教委科技进步二等奖机械部一等奖北京高等教育教学成果二等奖各一项获国家发明专利的授权两项已出版学术著作材料的概率疲劳损伤力学及现代结构分析原理发表论文100多篇主要从事计算力学结构设计与分析材料加工中的数值模拟等方面的研究[1]第1篇 有限元分析的基本原理
第1章 绪论
1.2 有限元方法的历史
1.3 有限元分析的内容和作用
第2章 有限元分析的力学基础
2.1 变形体的描述变量定义分量表达与指标记法
2.2 弹性体的基本假设
2.3 平面问题的基本力学方程分量形式指标形式
2.4 空间问题的基本力学方程分量形式指标形式
2.5 弹性问题中的能量表示
2.6 特殊问题的讨论
2.7 典型例题及详解
2.8 本章要点及参考内容
第3章 有限元分析的数学求解原理
3.1 简单问题的解析求解
3.2 弹性力学问题近似求解的加权残值法
3.3 弹性问题近似求解的虚功原理最小势能原理及其变分基础
3.4 各种求解方法的特点及比较
3.5 典型例题及详解
3.6 本章要点及参考内容
第4章 杆梁结构有限元分析原理
4.1 求解的完整过程
4.2 有限元分析的基本步骤及表达式
4.3 杆单元及其坐标变换
4.4 梁单元及其坐标变换
4.5 典型例题及详解
4.6 本章要点及参考内容
第5章 连续体的有限元分析原理
5.1 连续体的离散过程及特征
5.2 平面问题的单元构造
5.3 轴对称问题及其单元结构
5.4 空间问题的单元的一般原理和数值积分
5.5 典型例题及详解
5.6 本章要点及参考内容
第2篇 有限元分析的误差复杂单元及应用领域
第6章 有限元分析[1]中的单元性质特征与误差处理
6.1 单元节点编号与存储带宽
6.2 形状函数矩阵与刚度矩阵的性质
6.3 边界条件的处理与支反力的计算
6.4 单元刚度阵的缩聚
6.5 位移函数构造与收敛性要求
6.6 C0型单元与C1型单元
6.7 单元的拼片试验
6.8 有限元分析数值解的精度与性质
6.9 单元应力计算结果的误差与平均处理
6.10 控制误差和提高精度的h方法和p方法
6.11 典型例题及详题
6.12 本章要点及参考内容
第7章 有限元分析中的复杂单元及实现
第8章 有限元分析的应用领域
第3篇 有限元分析的建模软件平台及实例
第9章 有限元分析的实现与建模
第10章 有限元分析的自主程序开发以及与ANSYS平台的衔接
第11章 基于ANSYS平台的有限元建模与分析
第12章 基于MARC平台的有限元建模与分析
英文索引[1]随着市场竞争的加剧产品更新周期愈来愈短企业对新技术的需求更加迫切而有限元数值模拟技术是提升产品质量缩短设计周期提高产品竞争力的一项有效手段所以随着计算机技术和计算方法的发展有限元法在工程设计和科研领域得到了越来越广泛的重视和应用已经成为解决复杂工程分析计算问题的有效途径从汽车到航天飞机几乎所有的设计制造都已离不开有限元分析计算其在机械制造材料加工航空航天汽车土木建筑电子电器国防军工船舶铁道石化能源和科学研究等各个领域的广泛使用已使设计水平发生了质的飞跃
新手上路我有疑问投诉建议参考资料 查看结构优化设计&有限元分析在机械设计中的应用——ABAQUS分析桁架结构--《现代农业装备》2007年05期
结构优化设计&有限元分析在机械设计中的应用——ABAQUS分析桁架结构
【摘要】:优化设计是一种寻找确定最优设计方案的技术。本文探讨了在有限元分析基础上对结构进行优化设计的理论和方法,结合ABAQUS软件,对其中的一些关键问题进行了研究。通过对一个桁架结构工程实例的优化设计计算,检验了该方法的效率,同时,还研究了影响桁架结构优化设计的主要因素。
【作者单位】:
【关键词】:
【分类号】:TH122;TB114.1【正文快照】:
0综述结构优化设计作为一种寻找最优设计方案的技术,一直都是机械机构设计理论和方法研究领域的热门话题,特别是近20多年来,将数学的最优化理论结合计算机技术应用于结构设计的一种新型设计方法。在结构优化理论发展过程中,不少学者从不同角度提出了多种结构优化的理论,如极
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京公网安备74号做机械设计 有限元分析用什么软件好?
做机械设计 有限元分析用什么软件好?
最好能比MSC.Marc 更比较全面的
望高手赐教。。
你看你要分析的对象了 一般线性问题用ansys 或nastran
一般非线性的用 marc abaqus autodyn 高级非线性用dyna
的感言:谢谢
其他回答 (2)
在网上下载 机械设计软件 是去年刚出来一门软件 专门设计零件的配装与尺寸的偏差 ,就是不能画图 。我去年用过这个软件的,不过现在电脑坏了,所用的软件都没有,你最好在网上下载。画图用cad或者caxa 其实caxa比较适合设计 。。。
有限元分析还是ansys比较常用
&
ANSYS软件是融结构、流体、电场、磁场、声场分析于一体的大型通用有限元分析软件。由世界上最大的有限元分析软件公司之一的美国ANSYS开发,它能与多数CAD软件接口,实现数据的共享和交换,如Pro/Engineer, NASTRAN, Alogor, I-DEAS, AutoCAD等, 是现代产品设计中的高级CAD工具之一。  CAE的技术种类有很多,其中包括有限元法(FEM,即Finite Element Method),边界元法(BEM,即Boundary Element Method),有限差法(FDM,即Finite Difference Element Method)等。每一种方法各有其应用的领域,而其中有限元法应用的领域越来越广,现已应用于结构力学、结构动力学、热力学、流体力学、电路学、电磁学等。  ANSYS有限元软件包是一个多用途的有限元法计算机设计程序,可以用来求解结构、流体、电力、电磁场及碰撞等问题。因此它可应用于以下工业领域: 航空航天、汽车工业、生物医学、桥梁、建筑、电子产品、重型机械、微机电系统、运动器械等。  软件主要包括三个部分:前处理模块,分析计算模块和后处理模块。  前处理模块提供了一个强大的实体建模及网格划分工具,用户可以方便地构造有限元模型;  分析计算模块包括结构分析(可进行线性分析、非线性分析和高度非线性分析)、流体动力学分析、电磁场分析、声场分析、压电分析以及多物理场的耦合分析,可模拟多种物理介质的相互作用,具有灵敏度分析及优化分析能力;  后处理模块可将计算结果以彩色等值线显示、梯度显示、矢量显示、粒子流迹显示、立体切片显示、透明及半透明显示(可看到结构内部)等图形方式显示出来,也可将计算结果以图表、曲线形式显示或输出。  软件提供了100种以上的单元类型,用来模拟工程中的各种结构和材料。该软件有多种不同版本,可以运行在从个人机到大型机的多种计算机设备上,如PC,SGI,HP,SUN,DEC,IBM,CRAY等。  ANSYS发布10.0新版本  美国宾夕法尼亚州6月2日消息:作为优化产品研发流程的仿真技术及软件的开发者和革新者,ANSYS公司(纳斯达克股票代号:ANSS)今天发布ANSYS 10.0新版本。新版本在性能、易用性、协同工作及耦合技术,如流固耦合,等方面有很大提高。10.0新版本是在目前的9.0软件的基础上研发的,与其有很好的兼容性,将于7月正式投入市场。  延续了ANSYS一贯强大的耦合场技术,10.0版本为复杂的流固耦合(FSI)问题提供了更完善的解决方案。该版本整合了世界一流的应力分析和流体分析技术,形成了一套完整的FSI解决方案。通过适合于特定场要求的网格划分,一个单一的几何体可以应用于两种场。该版本提供了有效地解决FSI动力学分析的信息交换功能。目前市场上没有任何其他的FSI软件可以提供如此强大的稳健性和高度的精确性分析。另外,该版本可以在多个机群进行并行处理解决超大模型。  “ANSYS 10.0代表了最先进的CAE整合技术,较9.0有了显着的提高” ,ANSYS公司总裁兼首席执行官Jim Cashman说,“我们一直致力于拓展ANSYS仿真技术的广度和深度,同时建立各种类型的仿真分析软件的空前大连盟。得益于ANSYS Workbench整合CAE技术的架构,我们创建了建模、仿真、分析、前后处理的一系列无缝链接。10.0新版本整合了世界上最优秀的结构、热、流体等分析功能。”  ANSYS10.0加入了旋转机械和叶片设计工具,丰富了Workbench环境下的行业化功能。即ANSYS BladeModeler,一款针对旋转机械叶片构件的高效的三维设计工具;以及ANSYS TurboGrid,一款高质量的叶片设计六面体网格划分工具。  “结合了ANSYS CFX和涡轮专用的前后处理CFD功能,10.0版本提供了涡轮机械设计和分析完整的解决方案,”ANSYS公司副总裁兼总经理Chris Reid说,“应力分析、计算流体动力学分析或流固耦合分析的模型可以直接建立,通过CAD系统连通性,可以把模型扩展到上下游部件,最终完成整个模型的分析。ANSYS Workbench是提供此功能上独一无二的环境,借此空气动力学工程师可以进行CFD设计,同时确认结构特征。这将大幅度缩短设计流程。”  在机械应用领域,ANSYS 10.0包括了ANSYS Workbench下全部的热瞬态分析功能。这不仅帮助用户进行非常复杂的时域仿真,同时ANSYS Workbench也可自动完成很多建模和求解工作。这样可以轻松快速地求解设备在一定运行时间内的热性能。  为了满足日益增加的对大型复杂问题及时有效的分析需求,ANSYS 10.0的并行求解器如今可增加了对CPU和通信技术的选择余地。除了支持Ethernet和Gigabit Ethernet,ANSYS 10.0还支持Myrinet和InfiniBand。相对于以前的架构,ANSYS 10.0能以最少的成本满足高性能的机群计算。  本着以低成本硬件设备提供高性能解决方案的目标,ANSYS Workbench现可支持Windows XP 64位机的AMD和EMT64芯片集。此项改革解决了许多用户在Windows操作系统下运行大型模型所面临的2GB内存限制。另外,它也使得ANSYS用户不再需要写硬盘就能完成整个求解,从而节约求解时间。  对于用户,这将帮助他们更加经济有效地解决大型模型问题,如那些低频稳态和全瞬态电磁分析问题。ANSYS 10.0并行求解器可以解决高于一亿自由度的大型电磁问题,在CAE行业独树一帜。  在高频电磁领域,10.0版本提供了一个新的模式端口。此端口大大简化了集成电路(IC)、射频识别(RFID)和射频微机电系统(MEMS)等多种设备分析传输线端口的建模。标准算例显示,利用此端口建模,可以显着缩小模型尺寸,在保证精确的频域计算结果前提下,节约30%到50%的求解时间和内存需求。  新版本增加了旋转机械的陀螺效应,它提高了ANSYS对涡轮机械和其他旋转结构的转子动力学分析的能力。 在耦合场领域,结构-热-电磁三场耦合分析中增加热弹阻尼(TED),一个在金属、制陶及MEMS领域非常重要的内耗装置。  ANSYS继续Workbench主旋律,提供我们的用户可供选择的全自动或个人控制的强大分析软件。我们在核心的网格处理技术上有十足的增强,在ANSYS Workbench各个应用程序间共享网格。另外,双向参数互动的CAD接口的稳健性也得到了提高。ANSYS& ICEM CFD(TM) 10.0通过混合网格剖分新功能和CAD模型细节处理功能,提供了完整的一系列网格划分工具以模拟真实世界,如汽车引擎罩下的散热分析和汽车碰撞分析。  “ANSYS 10.0是ANSYS跨出的又一大步,在每种场都是这样,也包括各种场在ANSYS Workbench的耦合,”ANSYS公司副总裁兼总经理Mike Wheeler说,“没有其他任何一家CAE公司可以与我们相匹敌,在一个单一的CAE环境下提供如此广泛的解决方案。”  ANSYS DesignSpace   通过DesignSpace,设计工程师可以在产品设计阶段对3D CAD中生成的模型(包括零件和装配件)进行应力变形分析、热及热应力耦合分析、振动分析和形状优化,同时可对不同的工况进行对比分析。ANSYS/DesignSpace拥有智能化的非线性求解专家系统,可自动设定求解控制,得到收敛解;用户不需具备非线性有限元知识即可完成过去只有专家才能完成的接触分析。  ANSYS软件提供的分析类型如下:  1.结构静力分析  用来求解外载荷引起的位移、应力和力。静力分析很适合求解惯性和阻尼对结构的影响并不显著的问题。ANSYS程序中的静力分析不仅可以进行线性分析,而且也可以进行非线性分析,如塑性、蠕变、膨胀、大变形、大应变及接触分析。  2.结构动力学分析  结构动力学分析用来求解随时间变化的载荷对结构或部件的影响。与静力分析不同,动力分析要考虑随时间变化的力载荷以及它对阻尼和惯性的影响。ANSYS可进行的结构动力学分析类型包括:瞬态动力学分析、模态分析、谐波响应分析及随机振动响应分析。  3.结构非线性分析  结构非线性导致结构或部件的响应随外载荷不成比例变化。ANSYS程序可求解静态和瞬态非线性问题,包括材料非线性、几何非线性和单元非线性三种。  4.动力学分析  ANSYS程序可以分析大型三维柔体运动。当运动的积累影响起主要作用时,可使用这些功能分析复杂结构在空间中的运动特性,并确定结构中由此产生的应力、应变和变形。  5.热分析  程序可处理热传递的三种基本类型:传导、对流和辐射。热传递的三种类型均可进行稳态和瞬态、线性和非线性分析。热分析还具有可以模拟材料固化和熔解过程的相变分析能力以及模拟热与结构应力之间的热-结构耦合分析能力。  6.电磁场分析  主要用于电磁场问题的分析,如电感、电容、磁通量密度、涡流、电场分布、磁力线分布、力、运动效应、电路和能量损失等。还可用于螺线管、调节器、发电机、变换器、磁体、加速器、电解槽及无损检测装置等的设计和分析领域。  7.流体动力学分析  ANSYS流体单元能进行流体动力学分析,分析类型可以为瞬态或稳态。分析结果可以是每个节点的压力和通过每个单元的流率。并且可以利用后处理功能产生压力、流率和温度分布的图形显示。另外,还可以使用三维表面效应单元和热-流管单元模拟结构的流体绕流并包括对流换热效应。  8.声场分析  程序的声学功能用来研究在含有流体的介质中声波的传播,或分析浸在流体中的固体结构的动态特性。这些功能可用来确定音响话筒的频率响应,研究音乐大厅的声场强度分布,或预测水对振动船体的阻尼效应。  9.压电分析  用于分析二维或三维结构对AC(交流)、DC(直流)或任意随时间变化的电流或机械载荷的响应。这种分析类型可用于换热器、振荡器、谐振器、麦克风等部件及其它电子设备的结构动态性能分析。可进行四种类型的分析:静态分析、模态分析、谐波响应分析、瞬态响应分析  软件主要包括三个部分:前处理模块,分析计算模块和后处理模块。  前处理模块提供了一个强大的实体建模及网格划分工具,用户可以方便地构造有限元模型;  ANSYS的前处理模块主要有两部分内容:实体建模和网格划分。   ●实体建模   ANSYS程序提供了两种实体建模方法:自顶向下与自底向上。自顶向下进行实体建模时,用户定义一个模型的最高级图元,如球 、棱柱,称为基元,程序则自动定义相关的面、线及关键点。用户利用这些高级图元直接构造几何模型,如二维的圆和矩形以及三维的块 、球、锥和柱。无论使用自顶向下还是自底向上方法建模,用户均能使用布尔运算来组合数据集,从而“雕塑出”一个实体模型。ANS YS程序提供了完整的布尔运算,诸如相加、相减、相交、分割、粘结和重叠。在创建复杂实体模型时,对线、面、体、基元的布尔操作 能减少相当可观的建模工作量。ANSYS程序还提供了拖拉、延伸、旋转、移动、延伸和拷贝实体模型图元的功能。附加的功能还包括 圆弧构造、切线构造、通过拖拉与旋转生成面和体、线与面的自动相交运算、自动倒角生成、用于网格划分的硬点的建立、移动、拷贝和 删除。自底向上进行实体建模时,用户从最低级的图元向上构造模型,即:用户首先定义关键点,然后依次是相关的线、面、体。   ●网格划分   ANSYS程序提供了使用便捷、高质量的对CAD模型进行网格划分的功能。包括四种网格划分方法:延伸划分、映像划分、自由 划分和自适应划分。延伸网格划分可将一个二维网格延伸成一个三维网格。映像网格划分允许用户将几何模型分解成简单的几部分,然后 选择合适的单元属性和网格控制,生成映像网格。ANSYS程序的自由网格划分器功能是十分强大的,可对复杂模型直接划分,避免了 用户对各个部分分别划分然后进行组装时各部分网格不匹配带来的麻烦。自适应网格划分是在生成了具有边界条件的实体模型以后,用户 指示程序自动地生成有限元网格,分析、估计网格的离散误差,然后重新定义网格大小,再次分析计算、估计网格的离散误差,直至误差 低于用户定义的值或达到用户定义的求解次数。   分析计算模块包括结构分析(可进行线性分析、非线性分析和高度非线性分析)、流体动力学分析、电磁场分析、声场分析、压电分析以及多物理场的耦合分析,可模拟多种物理介质的相互作用,具有灵敏度分析及优化分析能力;  后处理模块可将计算结果以彩色等值线显示、梯度显示、矢量显示、粒子流迹显示、立体切片显示、透明及半透明显示(可看到结构内部)等图形方式显示出来,也可将计算结果以图表、曲线形式显示或输出。  软件提供了100种以上的单元类型,用来模拟工程中的各种结构和材料。该软件有多种不同版本,可以运行在从个人机到大型机的多种计算机设备上,如PC,SGI,HP,SUN,DEC,IBM,CRAY等。
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