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有限元原理简介 有限元原理简介 有限元方法的本质 离散 用有限个状态变量描述整个材料响应 有限元原理简介 为何需要有限元? 减少样机测试数量 计算机模拟允许多个设计构想快速有效地进行测试 模拟不适合于进行样机测试的设计 例如: 外科手术移植, 如人造膝盖 基本着眼点: 节约成本 节省时间… 缩短产品推向市场的周期! 创造更可靠,更高质量的设计 有限元原理简介 有限元原理简介 有限元原理简介 有限元原理简介 单元形函数（续） 有限元列式 通过节点量的平衡关系和能量关系方程式，然后将各单元方程集成为总体代数方程组， 计入边界条件后可对方程求解。 本章的主要内容： 基本概念 坐标系 拾取 单位制 建模方法和技巧 创建点、线、面、体 操作（布尔操作、拖拉、复制……） “选择”操作、定义组件 显示控制 模型导入 ANSYS中的坐标系有： 总体坐标系 局部坐标系 工作平面坐标系 节点坐标系 单元坐标系 结果坐标系 坐标系统及工作平面 坐标系统及工作平面 坐标系统及工作平面 坐标系统及工作平面 坐标系统及工作平面 坐标系统及工作平面 坐标系统及工作平面 工作平面 坐标系统及工作平面 工作平面 坐标系统及工作平面 工作平面 有了工作平面，就方便我们进行拾取 拾取 允许用户在图形窗口点击模型位置或指明模型实体来拾取。 典型拾取操作通过鼠标或拾取菜单完成。拾取操作在菜单中的标志是一个“ +”号。 例如, 用户可以在图形窗口拾取关键点位置，然后按 OK按钮建立关键点。 两类拾取: 恢复拾取 按顺序拾取已经存在的实体。 允许用户在输入窗口键人实体的号码。 用 Pick All 按钮拾取全部实体。 位置拾取 关键点或节点的坐标位置。 允许用户在输入窗口输入坐标。 注意：在拾取窗口中输入信息后，必须按 Enter键，然后再按 [OK] 或 [Apply]. 鼠标左键 拾取 (或取消)距离鼠标光点最近的实体或位置.按住左键拖拉,可以预览被拾取（或取消）项. 鼠标中键 相当于拾取图形菜单中的Apply. 用中键可以节省移动鼠标的时间.对于两键鼠标可以用Shift加鼠标右键代替中键. 鼠标右键 在拾取、取消之间切换. 注意,两键鼠标上 Shift+鼠标右键的功能完全等同于三键鼠标上中键的功能。 热点的拾取位置: 面和体 有一个热点在实体模型中心。 线 有三个热点— 一个在中间另两个在两端。 这点很重要: 拾取所需实体时，必须拾取热点。 单位制注释 无需告诉 ANSYS 所使用的单位制，只需确定要使用的单位制，在输入时保持输入数据单位一致即可。 例如，如果几何模型的尺寸是英尺，确保其他输入数据 — 材料性质，实常数，荷载等 — 也以英制为单位。 结构分析中用到的基本单位：长度，质量，时间 米（m）-千克（kg）-秒（s）制 厘米（mm）-克（g）-秒（s）制 钢的密度 ： 7.8×103kg/m3 ?? 7.8×10－3 g/mm3 钢的弹性模量：2×1011Pa = 2×1011kg / ms2 ?? 2×1011 g/mms2（Pa） ANSYS 不进行单位换算! 它只简单的接受所输入的数据，不怀疑它们的合理性。 命令 /UNITS 允许指定单位制，但它只是作一个记录，让使用模型的用户知道所采用的单位。 建立实体模型可以通过两个途径: 由上而下 由下而上 由上而下建模：首先定义体（或面），然后对这些体或面按一定规则组合得到最终需要的形状。 单元简介 主要内容 本章目的是讨论单元网格属性及ANSYS中各种建立网格的方法， ANSYS中不用实体模型求解，而是用有限元模型求解。 定义单元属性 单元类型 实常数和截面特性 材料特性 网格工具MeshTool 分配单元属性 网格密度控制 生成和改变网格 网格划分方式 自由网格、映射网格，扫掠网格 网格拖拉 过渡单元 网格划分有三个步骤： 定义单元属性 指定网格控制 生成网格 单元属性是网格划分前必须指定的有限元模型的特性，包括： 单元类型（TYPE） 实常数（REAL） （某些单元） 截面属性（SECTYPE） （某些梁、壳单元） 材料属性（MAT） 线单元： 梁 单元用于模拟，薄壁管，各种截面构件，角钢，细长薄壁构件（只考虑膜应力和弯曲应力）。 杆 单元用于模拟螺杆，预应力螺栓和珩架。 弹簧 单元用于模拟弹簧，螺杆或细长构件，或用等效刚度替代复杂结构。 壳单元： 用来模拟平面或曲面。如板材、飞机的蒙皮等 厚度和大小取决于实际应用，一般，壳单元用于主尺寸不小于10倍厚度的结构。 线性单元 线性单元内部位移按线性变化，因此（大多数）单元内应力是不变的。 线性单元对单元扭曲变形很敏感。 如果只想得到