2-1 2 工程问题的有限元建模与分析 本章包括以下内容： 2.1 有限元分析的基本方法 2.2 ANSYS 简介 2.3 弹性力学平面问题的分析 无限长厚壁圆筒内外壁分别承受压力的分析 2.4 梁的受力与变形分析 简支粱的变形分析 2.5 弹性力学三维问题的分析 支架的受力分析 2.6 温度场分析 钢球冷却的分析 2.7 讨论（计算结果分析） 2.1 有限元分析的基本方法 1）建立实际工程问题的计算模型 利用几何、载荷的对称性简化模型 建立等效模型 2）选择适当的分析工具 侧重考虑以下几个方面： 多物理场耦合问题 大变形 网格重划分 3）前处理（Preprocessing） 建立几何模型（Geometric Modeling，自下而上，或基本单元组合） 有限单元划分（Meshing）与网格控制 4）求解（Solu tion） 给定约束（Constraint）和载荷（Load） 求解方法选择 计算参数设定 5）后处理（Postprocessing） 后处理的目的在于分析计算模型是否合理，提出结论。 用可视化方法（等值线、等值面、色块图）分析计算结果，包括位移、应力、应变、温度等； 最大最小值分析； 特殊部位分析。 2.2 ANSYS 简介 大型通用有限元分析软件ANSYS，自1971年推出至今，已经发展功能强大、前后处理和图形功能完备的有限元软件，并广泛地应用于工程领域。可以分析结构、动力学、传热、热力 2-2 耦合、电磁耦合、流固耦合等领域的问题。 ANSYS 采用开放式结构：提供了与 CAD 软件的接口，用户编程接口 UPFs，参数化设计语言 APDL。 ANSYS 分为系统层，功能模块层两层结构。可以使用图形方式，也可以使用批处理方式。 ANSYS图形方式启动界面如下： ANSYS图形界面由输出窗口和工具菜单窗口构成，工具菜单窗口由下拉菜单、工具条 主菜单区、视区和辅助工具框构成。 2-3 2.3 弹性力学平面问题的分析 问题描述： 一无限长厚壁圆筒,如图1 所示，内外壁分别承受压力p1=p2=100kg/cm2。受载前R1=10cm，R2=15cm，E=210Gpa，μ=0.3 。取横截面八分之一进行计算，支撑条件及网格划分如下图2 所示。求圆筒内外半径的变化量及节点8 处的支撑力大小及方向。 图1 图2 此问题是弹性力学中的平面应变问题。 一、选择图形界面方式 ANSYS main menu >preferences>stru ctu ral 可以不选择图形界面方式。 2-4 二、实体建模 1）生成八分之一圆环。 ANSYS main menu >preprocessor >mod...
