篇一：有限元分析作业
一、题目
SiC增强铝基复合材料被广泛应用于航天航空及民用工业。下图所示为采用粉末冶金固相烧结法结合热挤压制备的SiC增强铝基复合材料的显微组织，其中SiC的弹性模量为430 GPa，泊松比为0.17，铝基体的弹性模量为67 GPa，泊松比为0.33。请采用有限元方法计算其在承载二维拉伸应力时的应力应变分布曲线。
二、对题目所给显微组织进行前期处理。
1、先从题目给的显微组织中选取一块。
图2 选取的样本材料区域
2、用photoshop魔棒工具选择各块的边缘并保存路径到Adobe Illustrator CS5。
3、在AI中对文件进行描边操作，即得到矢量化的图像。并将文件导出为.dwg格式。
图3 AI描边处理
4、使用AutoCAD对文件进行面域定义，具体操作为：
（1）依次单击绘图(D)菜单面域(N)。在命令提示下，输入 region。
（2）选择对象以创建面域。 这些对象必须各自形成闭合区域，例如圆或闭合多段线。
（3）按 ENTER 键 。命令提示下的消息指出检测到了多少个环以及创建了多少个域。
5、将建好的模型导出保存为.sat格式。
三、软件简介
Workbench是ANSYS公司提出的协同仿真环境，相对于传统的ANSYS经典版（Mechanical APDL），workbench更加可视化，有着新颖的操作界面和操作思路，受到了用户的好评。用户可以根据本企业产品研发流程将这些拆散的技术重新组合，并集成为具有自主知识产权的技术，形成既能够充分满足自身的分析需求，又充分融入产品研发流程的仿真体系。Workbench则是专门为重新组合这些组件而设计的专用平台。它提供了一个加载和管理API的基本框架。在此框架中，各组件（API）通过Jscript、VBscript和HTML脚本语言组织，并编制适合自己的使用界面（GUI）。另外，第三方CAE技术和用户具有自主知识产权的技术也可以像ANSYS的技术一样编制成API溶入这个程序中。
ANSYS软件有如下主要技术特点:
（1）数据统一性强，ANSYS可以把前后处理与分析求解结合起来，建立前后处理、 分析求解及多场分析统一的数据库从而实现多场及多场藕合功能，并且具有流场优化功 能的CFD软件。
（2）可以实现创立复杂的几何模型，并且还具有多种求解器，根据需要的不同选择适合的求解器。
（3）ANSYS不仅可以处理线性问题，它更具有处理强大的非线性问题的能力，可 以分析几何、材料以及状态等非线性问题。
（4）网格划分方式多样，并且具有智能网格划分。
（5）硬件兼容性强，无论个人计算机，还是工作站计算机、大型计算机甚至巨型 计算机，所有的硬件平台上及其全部数据文件都兼容。
（6）具有与CAD集成并有接口，可与大多数的CAD软件进行数据交换与共享。
（7）用户开发环境和优化功能良好。
本次使用的是workbench 14.5,由于15.0版本不好找教程，因此14.5 已经是所能利用的最先进和最新的软件版本了。
三、使用Ansys workbench 14.5软件进行求解
首先在Windows 系统下执行“开始”→“所有程序”→ANSYS14.5→Workbench14.5,启动程序。
1、 双击主界面Toolbox（工具箱）中的Component systems→Symmetry（几何
.jpg "有限元分析材料参数")
即可在项目管理区创建分析项目A， 在工具箱中的Analysis System→Static Structural上按住鼠标左键拖曳到项目管理区中，当项目A的Symmetry红色高亮显示时，放开鼠标创建项目B，此时相关联的项数据可共享。
2、导入创建的模型
（1）在A2栏的Geometry上点击鼠标右键，在弹出的快捷菜单中选择Import
Geometry→Browse命令
图4 建立工程
（2）在弹出的“打开”对话框中选择文件路径，导入.dat文件几何体文件，此时A2栏Geometry后的变为一个对号，表示实体模型已经存在。然后打开DM仿真程序。
图5 DM仿真页面
3、创建材料库
（1））双击项目B中的B2栏Engineering Data项，进入如图所示的材料参数设置界面，在该界面下即可进行材料参数设置。
图6 材料属性设置界面
（2）在outline of schematic B2 Engineering Data表格下输入所用的材料，并对材料参数进行设置。这里只取所用的SiC为例。
图7 SiC材料属性设置
4、添加模型材料属性
（1） 双击主界面项目管理区项目B中的B3栏Model项，进入Mechanical界
面，在该界面下即可进行网格的划分、分析设置、结果观察等操作。
（2） 选择Mechanical界面左侧Outlines（分析树）中Geometry选项下的
part1~part27，此时即可在Details of part1~27（参数列表）中给模型添加材料属性。如图
图8 面域内属性设置
5、接触处理
在connections右击insert 选择contacts,然后选择自动产生接触，各部分之间出现如图所示的关联。
图9 各部分关联
6、划分网格：点击mesh→generate mesh，软件将自动划分网格。如图：
篇二：有限元分析
有限元方法与分析
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基于ABAQUS的法兰盘感应淬火的残余应力场分
析
摘要：在对法兰盘进行表面感应淬火的热处理后，通过表面感应淬火而使法兰盘表面产生残余压应力，以抵消工作载荷所产生的部分拉应力；建立基于ABAQUS的有限元分析模型，使用热应力来模拟法兰盘的残余应力，在LOAD功能模块中，为模型的各个区域定义不同的温度差，并进行分析。
关键词：法兰盘 ABAQUS有限元分析热应力
Abstract：After the heat treatment of the flange surface induction hardening, resulting in residual compressive stress induced by surface hardening leaving the flange surface, in order to offset part of the tensile stress generated by the work load; ABAQUS finite element analysis model, the use of heat-based to simulate the stress residual stress of the flange, the LOAD function module, for each area of the model to define different temperature difference, and analyzed.
Keywords：Flange ABAQUS finite Element Analysis Thermal-stress
一 、问题描述
对法兰盘进行表面感应淬火是一种工程中常用的热处理工艺，其原理是使用感应器来对工件的局部进行加热，然后迅速冷却，从而使工件表面产生残余应力，抵消工作载荷所产生的部分拉应力。表面感应淬火可以显著提高法兰盘的弯曲疲劳抗力和扭转疲劳抗力，表面产生的马氏体也具有更好的耐磨性。
此法兰盘经过表面淬火后，淬火层为内圆角区域，查找资料得到法兰盘内圆角表面残余压应力约为-420MPa。该法兰盘一端固定，另一端的整个端面收到向
下的面载荷p=100MPa。内孔直径为24mm，材料弹性模量210000MPa，泊松比为0.3，线胀系数为1.35e-5/℃。
二、建立模型
1、创建部件及定义材料和截面属性
导入CAD平面图，在Part功能模块中通过将平面图旋转180°创建试样如图1，
（a）（b）
图1
进入Property功能模块，设置材料弹性模量210000MPa，泊松比0.3及线胀系数1.35e-5，如图2。
（a）弹性模量及泊松比（b）线胀系数
图2
完成材料定义后在Assembly功能模块中，创建实体如图3
图3
2、划分网格
首先需要在Mesh功能模块中选择Object中的Part：Flange将部件的截面进行分割，进而分割部件，如图4所示：
（a） （b）截面分割
（c）部件分割
图4
完成部件分割之后，要设置全局种子为2.8，并设置淬硬层区域单元大小为
1.5，布置边上的单元数为30，如图
5
篇三：有限元分析的目的和概念
有限元分析的目的和概念
任何具有一定使用功能的构件(称为变形体(deformed body))都是由满足要求的材料所制造的，在设计阶段，就需要对该构件在可能的外力作用下的内部状态进行分析，以便核对所使用材料是否安全可靠，以避免造成重大安全事故。描述可承力构件的力学信息一般有三类：
(1) 构件中因承载在任意位置上所引起的移动(称为位移(displacement));
(2) 构件中因承载在任意位置上所引起的变形状态(称为应变(strain));
(3) 构件中因承载在任意位置上所引起的受力状态(称为应力(stress));若该构件为简单形状，且外力分布也比较单一，如：杆、梁、柱、板就可以采用材料力学的方法，一般都可以给出解析公式，应用比较方便;但对于几何形状较为复杂的构件却很难得到准确的结果，甚至根本得不到结果。
有限元分析的目的：针对具有任意复杂几何形状变形体，完整获取在复杂外力作用下它内部的准确力学信息，即求取该变形体的三类力学信息(位移、应变、应力)。
在准确进行力学分析的基础上，设计师就可以对所设计对象进行强度
(strength)、刚度(stiffness)等方面的评判，以便对不合理 的设计参数进行修改，以得到较优化的设计方案;然后，再次进行方案修改后的有限元分析，以进行最后的力学评判和校核，确定出最后的设计方案。
为什么采用有限元方法就可以针对具有任意复杂几何形状的结构进行分析，并能够得到准确的结果呢?这时因为有限元方法是基于“离散逼近
(discretized approximation)”的基本策略，可以采用较多数量的简单函数的组合来“近似”代替非常复杂的原函数。
一个复杂的函数，可以通过一系列的基底函数(base function)的组合来“近似”，也就是函数逼近，其中有两种典型的方法：(1)基于全域的展开(如采用傅立叶级数展开)，以及(2)基于子域 (sub-domain)的分段函数(pieces function)组合(如采用分段线性函数的连接);
基于分段的函数描述具有非常明显的优势：(1)可以将原函数的复杂性“化繁为简”，使得描述和求解成为可能，(2)所采用的简单函数可以人工选 取，因此，可取最简单的线性函数，或取从低阶到高阶的多项式函数，(3)可以将原始的微分求解变为线性代数方程。但分段的做法可能会带来的问题有：(1) 因采用了“化繁为简”，所采用简单函数的描述的能力和效率都较低，(2)由于简单函数的描述能力较低，必然使用数量众多的分段来进行弥补，因此带来较多的 工作量。
综合分段函数描述的优势和问题，只要采用功能完善的软件以及能够进行高速处理的计算机，就可以完全发挥“化繁为简”策略的优势，有限元分析的概念就在于此。
来源 元计算官方网站