基于HyperMesh的有限元前处理技术

第24卷第3期2006年6月

排灌机械

D ra i nag e and Irri g ati on M ach i nery

V o.l24N o.3

Jun.2006基于Hyper M esh的有限元前处理技术

熊珍兵,罗会信

(武汉科技大学机械自动化学院,湖北武汉430081)

摘要:为了提高CAE分析的质量和效率,研究了国外流行的商业有限元前处理软件H yper M esh的功能,并以轴承座为例重点说明了在H yper M esh软件中进行有限元分析前处理操作的步骤、注意事项及结果文件的导出等问题,为有限元分析提供了一种新的思路.研究表明,先在H yper M esh中进行有限元前处理,然后再将其生成的CAE文件导入到ANSYS软件中进行求解计算是可行的.此种方法对CAE工程技术人员具有一定的借鉴意义.

关键词:有限元分析;前处理;CAE;H yper M esh

中图分类号:TP39文献标识码:A文章编号:1005-6254(2006)03-0035-04

Pre processi ng technology of FEA based

on Hyper M es h soft ware

X I ONG Zhen-bing,LUO H ui-x i n

(Depart m ent ofM ach i nery&Au to m ati on,W uhan Un i versit y of Science&Techn ol ogy,W uhan,H ubei430081,Ch i na)

Abst ract:I n order to raise the efficiency and qua lity of F i n ite E le m entAna l y sis(FEA),t h e f u ncti o ns o f overseas co mm ercial FEA preprocessi n g so ft w are H yper M esh is carefully stud ied,and a beari n g b l o ck are used to illustrate t h e steps of FEA.s preprocessi n g i n H yper M esh,the m atters need i n g attention and ho w to export the result file and so on.The research pr ov i d es a ne w idealm ethod for FEA,and i n d icates tha t do the preprocessi n g of FEA i n H yper M esh so ft w are first and then export the C AE data to ANSYS soft w are for so l u ti o n is practicab le,and a lso provides so m e help to CAE eng i n eers.

K ey w ords:fi n ite ele m ent ana l y sis;preprocessi n g;CAE;H yper M esh

0引言

C AE是先进制造技术的重要组成部分,其核心就是基于现代计算力学的有限单元分析技术.众所周知,在进行有限元分析计算时,前处理工作是一个重要环节,前处理质量的好坏将直接影响计算结果的精度和计算的规模.目前市面上广泛使用的有限元软件)))ANSYS的前处理功能比较烦琐,如果在AN-SYS中完成有限元分析计算的前处理工作将相当耗时费力,对于结构复杂的三维实体更是如此.针对这种情况本文提供了一种使用ANSYS和专门C AE前处理软件)))H yper M esh相结合的有限元分析计算方法,从而可以大大提高工程分析计算的效率.

1H yper M esh简介

H yper M esh是世界领先的针对有限元主流求解器的高性能前后处理软件.它提供了交互化建模功能和广泛的CAD和CAE软件接口,应用H yper M esh 可以进行快速有限元建模[1].此外它还具有直观的图形界面,多种输入输出转换器,可以帮助工程师大大提高工作效率.一般来说应用H yper M esh来进行有限元前处理的流程如图1所示.

收稿日期:2006-03-26

作者简介:熊珍兵(1981-),男,湖北随州人,硕士研究生,主要从事机械CAD/CAM及机械系统虚拟现实的研究.

图1有限元前处理流程图

2在H yper m esh中进行CAE前处理的准备工作

为了详细说明基于H yper M esh的有限元前处理技术,本文以某一轴承座的静力分析为例,在H y-per M esh的ANSYS模板中对其进行前处理.

2.1前处理模板的设置

一般说来在H yper M esh中进行C AE前处理操作,第一步就是设置求解器模板和建立分析对象的几何模型.如果选择ANSYS作为最终的求解计算软件,则可通过H yper M esh中的Too l/user pro f,选择ANSYS模板,此时H yper M esh会自动添加ANSYS 前处理所必须的一切信息.

2.2几何模型的创建及导入

H yper M esh的几何造型功能比较弱,但是它却提供了广泛的CAD软件接口,故可以先在其他专门的CAD软件中建立分析对象的几何模型,然后再通过一些中间格式(如I GES、STL、DXF等)将在其他软件中的CAD文件导入H yper M esh中来进行C AE 建模.由于I GES是一种被普遍接受的中间格式,它主要用于在不同的CAD和C AE系统之间交换几何模型,因此文章首先采用So li d W o r ks2004来建立轴承座的几何模型,模型建好后将其另存为I GES格式,然后通过H yper M esh任意页面下的files/i m port /GEOM/I G ES页面导入I G ES格式的轴承座.图2是导入到H yper M esh中的轴承座几何模型.导入后,模型全部变成由原来实体的外表面组成的闭合面,其尺寸大小及外表面几何特征信息无任何改变,导入模型质量良好.

2.3几何模型的清理与简化

由于有限元结构分析只是对真实情况的近似,

因此在建立有限元建模时就应该对几何模型进行适当的简化处理,删除一些对结构分析只产生局部较小影响的细节,如倒角、圆角、局部小孔、退刀槽等.删除这些较小的细节可以大大减小有限元分析的计算量和求解时间,而不会影响到分析结果的精度.因此可以在H yper M esh的G eo m页面中,通过auto-cleanup,geo m cleanup,de feature等菜单删除图2中的位置1及位置2处的倒角特征.图3是删除细节特征后的轴承座.

图2导入到H yper M esh中的轴承座几何模型

图3删除细节特征后的轴承座

3设置材料参数及单元属性

设置正确合理的材料参数和单元属性是进行CAE仿真分析的前提,在H yper M esh中所有数据均可通过任意页面下的co llectors来创建、存储和管理.设计人员可以通过任意页面中的co llectors/cre-at/m ats来设置材料的弹性模量、泊松比和密度等参数.由于H yper M esh本身不存在量纲,因此在设置材料参数时应该注意单位的协调一致,所有参数尽量都采用国际标准单位.例如在结构分析中,如果长度单位采用m,时间单位采用s,质量单位采用kg,力的单位采用N,压力、应力、弹性模量等的单位采用Pa,则此时所有的计算单位是统一的.但是如果为了

36排灌机械第24卷

计算的方便,只改变其中的个别量纲的单位,则计算的结果就会出现错误.

当设置完材料参数后,就可以通过任意页面下的co llectors/creat/co m ps为下一步要生成的网格选择单元类型和材料属性了.

4网格划分

4.1网格划分原则

有限元方法的基本思想是将结构离散化,用有限个容易分析的单元来表示复杂的对象,单元之间通过有限个节点相互连接,然后根据变形协调条件列出平衡方程综合求解[2].划分网格是建立有限元模型的重要一环,理想的有限元网格应该是等边三角形、正方形、等边四面体和立方体等.由于分析对象结构大多比较复杂,因此完全采用理想的单元对结构进行离散化是不可能的,但应该使实际单元形态尽可能接近理想单元.此外在划分网格时还要考虑到网格数量,网格疏密,单元阶次和网格质量等因素对计算精度和计算规模的影响[3].

4.2模型的网格划分

H yper M esh的1D、2D及3D面板提供了多种交互式建立映射网格和自由网格的方法.通过旋转、拉伸、扫描、放样等命令来生成映射网格;也可以应用其自动网格划分模块来生成自由网格,在划分自由网格的过程当中用户可以交互调整每一个曲面或边界的网格参数,包括单元密度,单元长度变化趋势,网格划分算法,等等.

划分网格时一般要保证网格质量能达到某种指标的要求,具体的网格质量衡量指标有细长比、锥度比、内角、翘曲量、拉伸值、边节点位置偏差等[4].为了保证CAE模型的质量,在使用H yper M esh划分网格的过程中,尤其是在由二维网格生成三维网格之前,要随时使用Too l/check e le m s/2-d菜单来检查二维网格质量.对于检测到的形态不是很好的单元,可以先对其保存,然后通过2D/quality i n dex/op ti m ize 来对质量差的单元进行优化处理,如果处理后仍有少部分网格还不能达到质量要求,则可以通过2D 页面中ed it e le m ents菜单中的工具对其进行手工局部调整.

4.3CAE模型清理

当网格划分完成后必须再次对CAE模型进行清理检查,删除一些在建模过程中绘制的辅助节点、二维辅助面等几何模型.然后检查各单元质量是否满足客户要求,如果还不能达到要求,则需对其再次进行修改,直到完全合格为止.

5施加边界条件

对有限元模型施加边界条件的原则就是:在反映真实情况的前提下,对力和载荷进行合理的简化.在施加边界条件的过程中还要具体情况具体对待,综合考虑模型结构、分析目的、试验数据等因素[5].例如在ANSYS求解器中,对于螺栓连接的情况,如果需要对它进行强度校核,除了螺栓孔以外,还需要模拟螺栓和它的接触,这时就需要对螺栓施加轴向及径向约束,必要的时候还需要施加预紧力.但是,对于大型装配体,如果仅仅关心的是除螺栓外整个模型的应力情况,这时就可以不用考虑螺栓的接触及预紧力等情况,只要用刚性单元来代替螺栓就可以了.

H yper M esh的BC s页面提供了多种施加边界条件的菜单,用户可以方便地施加约束、力、力矩、压力等边界条件,并且能够直观地看出施加的载荷大小及方向.

6导出ANS YS格式的有限元模型

当检查确认CAE模型及边界条件施加无误后,就可以将其导出到指定的求解器进行求解了.如果在前处理开始阶段就已经加载好了求解器模板,则就可以直接通过任意页面下的files/export/TE M-PLATE/w rite as来直接导出CAE文件,此时的CAE 文件就是求解器能够识别的文件;如果开始阶段加载的不是你想要的求解器模板,则可以先通过Too l/ user prof,更换求解器模板,然后将单元属性、材料属性及边界条件等依次进行更新[6],更新完成后就可以通过files/export/TE M PLATE/w rite as将CAE 模型保存为求解器识别的文件格式了.

对于本文中使用的ANSYS模板,其输出转换器)))ansys.tpl能够将在H yper M esh中生成的有限元数据文件直接转换成ANSYS能够识别的*.i n p 或者*.db文件.图4是由H yper M esh导入到AN-SYS中的轴承座有限元模型.该模型共有19974个节点,15648个单元.模型导入到ANSYS前后,节点和单元无任何变化,载荷及约束也无变化.这说明在H yper M esh中建立的有限元模型能够很好地导入到ANSYS中来.

37

第3期熊珍兵等:基于H yper M esh的有限元前处理技术

图4AN S Y S中的轴承座有限元模型

由于ANSYS和H yper M esh在文件存储和读取过程中只能辨别英文路径和名称,因此在进行文件保存时切忌使用中文目录及中文名称,否则将导致存储和读取失败.

7结论

有限元模型的建立是应用有限元方法的关键部分.在H yper M esh的ANSYS模板中建立的有限元模型能够很好地导入到ANSYS中进行求解计算,这种将有限元前处理和求解过程分别放在不同的有限元软件中进行处理的方法可以大大提高C AE分析的效率.

参考文献(References)

[1]于开平,周传月,谭惠丰,等.H yper M esh从入门到精

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[J].计算机辅助工程,2005,14(2):75-78.

(责任编辑侯素娟)

(上接第19页)

3.4试验结果分析

因为谏壁泵站流道有其特殊性,它的进出水流道尤其是出水流道尺寸偏小,泵出口为直角急转弯,且转弯半径很小,装置试验显示,泵出口段水流向上集中,在下部形成一个回流区,即使加了弯管对疏导水流起到一定的作用,但同时也增大了水头损失,所以效率不可能有显著提高.

由于受条件的限制,进出水流道各种改造方案均难以达到理想的效果,为此,针对现状流道选用了4种水力模型进行了装置模型试验,综合其性能和工程实绩等比较并经专家论证,最终采用350Z M B-3.8水力模型,水泵型号为2800ZLQ27-3.经试验,在主工况排涝设计扬程3.0m,流量27m3/s时装置效率达到60%以上,满足《泵站技术改造规程》的规定.

4结语

(1)对于象谏壁泵站这种进出水流道尺寸本来就不富裕的双向流道泵站,增容改造且增容量较大(1/3以上)时,如果不能彻底改造,仅对进出水流道进行小改小动,对于提高泵站效率的作用是不大的.

(2)通过选择合适的水力模型来实现泵站增容是一条既省事又省钱的有效途径,对于类似的低扬程大流量泵站的增容改造具有一定的借鉴作用.

参考文献(References)

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[7]陆亦林,冷豫,吴开平,等.泵站进水流道内部流态

模型试验方法研究[J].排灌机械,2005;23(3):17-

19.

(责任编辑侯素娟)

38排灌机械第24卷

基于有限元法和极限平衡法的边坡稳定性分析

目录 摘要 (1) 1引言 (1) 2 简要介绍有限元和极限平衡方法 (1) 3影响边坡稳定性的因素 (2) 3.1水位下降速度的影响 (2) 3.2 不排水粘性土对边坡失稳的影响 (5) 3.3 裂缝位置的影响 (9) 4 总结和结论 (12)

基于有限元法和极限平衡法的边坡稳定性分析 摘要：相较于有限元分析法，极限平衡法是一种常用的更为简单的边坡稳定性分析方法。这两种方法都可用于分析均质和不均质的边坡，同时考虑了水位骤降，饱和粘土和存在张力裂缝的条件。使用PLAXIS8.0(有限元法)和SAS-MCT4.0(极限平衡方法)进行了分析，并对两种方法获得的临界滑动面的安全系数和位置进行了比较。 关键词：边坡稳定；极限平衡法；有限元法；PLAXIS；SAS-MCT 1.引言 近年来，计算方法，软件设计和高速低耗硬件领域都得到快速发展，特别是相关的边坡稳定性分析的极限平衡法和有限元方法。但是，使用极限平衡方法来分析边坡，可能会在定位临界滑动面(取决于地质)时出现几个计算困难和前后数值不一致，因此要建立一个安全系数。尽管极限平衡法存在这些固有的局限性，但由于其简单，它仍然是最常用的方法。然而，由于个人电脑变得更容易获得，有限元方法已越来越多地应用于边坡稳定性分析。有限元法的优势之一是，不需要假设临界破坏面的形状或位置。此外，该方法可以很容易地用于计算压力，位移，路堤空隙压力，渗水引起的故障，以及监测渐进破坏。 邓肯(1996年)介绍了一个综合观点，用极限平衡和有限元两种方法对边坡进行分析。他比较了实地测量和有限元分析的结果，并且发现一种倾向，即计算变形大于实测变形。Yu 等人(1998年)比较了极限平衡法和严格的上、下界限法对于简单土质边坡的稳定性分析的结果，同时，他们也将采用毕肖普法和利用塑性力学上、下限原理的界限法得到的结果进行了比较。Kim等人(1999年)同时使用极限平衡法和极限分析法对边坡进行分析，发现对于均质土边坡，得自两种方法的结果大体是一致的，但是对于非均质土边坡还需要进行进一步分析工作。Zaki(1999年)认为有限元相对于极限平衡法更显优势。Lane和Griffiths (2000年) 提出一个看法，用有限元方法在水位骤降条件下评价边坡的稳定性，应绘制出适用于实际结构的操作图表。Rocscience有限公司(2001年)提出了一个文件，概述了有限元分析方法的能力，并通过与各种极限平衡方法的结果比较，提出了有限元方法更为实用。Kim等人(2002年)用上、下界限法和极限平衡法分析了几处非均质土体且几何不规则边坡的剖面。这两种方法给出了类似有限元分析法产生的安全系数，临界滑动面位置。 2.简要介绍有限元和极限平衡方法 有限元法(FEM)是一个应用于科学和工程中，求解微分方程和边值问题的数值方法。进一步的细节，读者可参考Clough和Woodward(1967年)，Strang和Fix(1973年)，Hughes(1987年)，Zienkiewicz和Taylor(1989年)所做的研究工作。 PLAXIS 8版(Brinkgreve 2002年)是一个有限元软件包，应用于岩土工程二维的变形和 折稳定性分析。该程序可以分析自然成型或人为制造的斜坡问题。安全系数的确定使用c

Hypermesh进行FLUENT前处理

Hypermesh 进行FLUENT 前处理 （2014-02-26 16:06:19） 转载▼ 标签： 分类： 网格生成技巧 杂谈 同属于ANSYS 阵营，ICEM CFD 及Tgrid 无疑是FLUENT 网格生成的良好选择。同时，作为 Workbench 平台的一个模块，利用 Mesh 为FLUENT 提供网格生成似乎也成了 ANSYS 的努力方 向。虽然说ICEM CFD ，TGRID 以及Mesh 都是非常优秀的网格生成工具，但是对于一些熟悉 Hypermesh 网格生成的人士来说，却并非是一种理想的选择，因为使用一款新的软件，意味着增加 新的学习成本。 FLUENT 网格生成包括两方面的内容，首先要将几何离散成网格，其次还应该包括边界命名。由于 在 FLUENT 中进行网格分割命名较为麻烦，因此这部分工作最好在网格生成之前进行。 Hypermesh 是Altair 公司的一款非常优秀的前处理工具，利用其可以为 FLUENT 生成网格。下面以 一个简单的例子来描述如何使用 Hypermesh 为FLUENT 生成网格。 1、启动 Hypermesh 启动Hypermesh ，进行User Profiles 对话框设置，选中 CFD ，如图所示。（这一设置不是必须的， 但是选中CFD 会有一些菜单提供快捷设置）。 2、导入几何模型 进入菜单【File 】 ＞【Import 】 ＞【Model 】如下图所示选择几何模型文件。点击 Import 按钮导入模 型。模型包含两个入口（ inlet1及inlet2 ）、一个岀口（ outlet ），其他边界为壁面（ wall ）。

Hypermesh2017.2有限元分析的前处理1D单元连接

ALTAIR HYPERWORKS2017.2 有限元分析前处理 1D 单元和连接 Trainer’s Name Month XX, 2017

HMD Intro, 2017.2第5章: 1D 单元和焊点 5) 1D 单元和焊点 ?1D Meshing （1D单元） ?HyperBeam （梁截面） ?Connectors （焊点）

HMD Intro, 2017.2 1D 单元 ?1D 单元

HMD Intro, 2017.2示例 跟着示范做 (…\Model-Files\CH5-1D-MESHING\05a-1D-MESHING.hm)

? 2017 Altair Engineering, Inc. Proprietary and Confidential. All rights reserved. HMD Intro, 2017.2 1D单元介绍 ?1D单元是节点之间简单连接，允许精确模拟连接关系(例如螺栓)和类似的杆 状或杆状对象，这些对象在FEA模型中可以建模为简单的线 ?可以从以下面板创建1D单元: ?目前支持的1D单元包括: bar2s, bar3s, rigid links, rbe3s, plots, rigids, rods, springs, welds, gaps and joints. ?显示单元可以在以下面板中创建: Edit Element, Line Mesh, Elem Offset, Edges, or Features panel.

?RIGID 刚性连接用于传递从主节点到从节点的运动. ?Rigids面板允许创建rigid 和rigid link 单元.

基于ansys的连杆机构的有限元分析

目录 摘要 ............................................................................................ 错误！未定义书签。Abstract (2) 第一章分析方法和研究对象 ........................................... 错误！未定义书签。 1.1 有限单元法的概述....................................................... 错误！未定义书签。 1.1.1 有限单元法的历史 (4) 1.1.2 有限单元法的基本概念 (4) 1.2 ANSYS软件简介 (4) 1.2.1 ANSYS主要应用领域 (4) 1.2.2 ANSYS操作界面 (5) 1.2.3 ANSYS的主要功能 (6) 1.2.4 ANSYS主要特点 (7) 1.3 曲柄滑块机构简介 (7) 1.3.1 曲柄滑块定义 (8) 1.3.2 曲柄滑块机构特性应用以及分类 (8) 第二章曲柄滑块机构的求解 (10) 2.1 曲柄滑块机构的问题描述 (10) 2.2 曲柄滑块机构问题的图解法 (10) 2.2.1 图解法准备工作 (11) 2.2.2 图解法操作步骤 (11) 第三章有限元瞬态动力学概述 (14) 3.1 有限元瞬态动力学定义 (14) 3.2 瞬态动力学问题求解方法........................................... 错误！未定义书签。 3.2.1 完全法 (14) 3.2.2 模态分析法 (14) 3.2.2 缩减法 (15) 3.1 有限元结构静力学分析基本概念 (15) 3.1 有限元结构静力学分析步骤 (16) 第四章曲柄滑块的有限元瞬态动力学分析 (17) 4.1 曲柄滑块机构瞬态简要概述 (17) 4.2曲柄滑块有限元瞬态动力学分析步骤 (18)

基于PROE,HyperMesh,ANSYS的有限元分析

基于PROE，HyperMesh，ANSYS的有 限元分析 作者: 张瑞,琚建民 1.介绍： 目前，ANSYS软件在有限元分析方面被广泛的应用，但是他的预加工功能是如此的复杂以至于我们必须耗费大量的精力和时间，特别是分析复杂模型的时候。根据这种状况，我们将用PROE，HyperMash，和ANSYS商业软件进行建模，创建网格，计算和分析。各种有限元分析软件的综合运用可以发挥他们各自的优势，使有限元分析更加有效率。 2.关于PROE，HyperMash，和ANSYS的介绍 a.ProE是美国PTC公司开发的3D的CAD/CAM/CAE软件。他的几何建模功能是最杰出的。我们建立复杂的模型更多的会去运用PROE而非ANSYS和HyperMash。然而他的划分网格，计算，分析和后续处理是十分差劲的 b.HyperMash 是美国Atair公司开发的产品。它的主要优势在以下几个方面：划分网格变得更容易和迅速；我们更容易可以控制和指定原理特征，操作时非常的方便。因此可以使原理特征和网格工程分析要求更容易吻合；HyperMash有常规CAD和CAE软件界面。HyperMash的建模功能没有PROE那么强，它的计算分析功能也并没有ANSYS那样好。因为它有很少的材质和元素种类，并且设定解决方法是非常不便的。 c.ANSYS是最有影响力的一有限元分析软件在世界上,因为它的强大计算和分析能力。但它的预处理功能相对薄弱。首先,在ANSYS中建模时低PROE一等的,因此对复杂建模是很困难的。此外, 运用ANSYS进行网格划分和修改元素和HyperMesh相比并不容易。所以很难确保元素特性使计算成功。用它进行预处理将会浪费更多时间,严重的影响工作效率。 3. ProE; HyperMesh; ANSYS在有限元分析上的综合应用 a.工作过程 我们的目的是要通过综合利用软件来发挥 每个软件各自的优点。根据三个软件的特点, 我们可以通过PROE建模,通过HyperMesh 划分网格,通过ANSYS求解。通过这个方法, 整个有限元分析过程会更加有效准确。整个 分析过程见图1 b.常见问题及解答：1)简化建模：通常通过 PROE的建模过程是用立体建模的方法然后 提取表面，大量的错误和修改工作将会在划 分网格式出现。因此，我们可以用表面建模 [1],忽略几个细节（例如小孔和倒角）和附 件。2)模型的分类管理：有许多几乎不受约 束的表面互相遮掩。许多表面不同样式的混 合在一起时我们管理起来十分不便。因此， 有着相同特征的表面一定要被定义成相同 的组成，名字和颜色，然后我们可以通过组

MD Nastran突破有限元分析的极限

MD Nastran突破有限元分析的极限 作者：MSC.Software公司来源：汽车制造业 有限元法FEM分析变得日益复杂，同时有限元分析模型的大小和细节设计要求也在不断增加。尤其是在汽车行业，这一趋势尤其明显。 项目背景 由数百万个单元和数百万的自由度组成的有限元网格的模型已经变得司空见惯，然而模型的尺寸仍在不断地增加。由于数学方法和软件工程学技术的改进，有限元法程序的工作效率和计算能力也在不断提升，同时构建模型和网格划分软件技术的飞速进步使模型的生成变得更加方便快捷。数年前，发动机引擎气缸体的网格划分需要几个月的时间，而现在只是几个小时的问题。 德国汽车制造商宝马公司是大范围使用虚拟仿真技术的公司之一。在宝马公司和其他一些制造商中，为了缩短研发周期，减少物理样机和物理试验的次数，完整的汽车模型得到了最优化的使用，其基础便是日益复杂的有限元仿真模型，包括对噪音和舒适度的刚性评定、乘客安全性和空气动力学仿真等。在数值计算方法方面，使用了隐式线性分析和显式非线性瞬态分析。 图1 “后天之模型”的基础是宝马X3汽车的车体 早在2007年初，宝马公司便对计算机辅助工程CAE的流程重新进行了检测，以便发现将来可能由仿真模型尺寸增加引起的瓶颈问题。宝马公司的车体和零部件设计小组开发了迄今为止最大的有限元法模型作为基准测试的考题模型，被冠以“后天之模型（Model of the

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用ANSYS进行四连杆机构的有限元分析 作者：谭辉 日期：08年3月6日 分析目的 1、利用ANSYS对典型的四连杆机构进行分析，主要包含各点的轨迹分 析，例如X和Y方向的位移等。 2、为五连杆和六连杆机构的分析提供可行的分析方法以及原型代码。 问题简述 分析主动杆1绕节点1旋转一周时节点4的运动轨迹，杆2和杆3为从动杆，具体问题见下图：

分析思路 1、根据分析目的，在ANSYS选用link1单元进行单元建模，主要考虑 是link1单元具有X和Y方向的自由度，可以获得各个节点的位移轨迹。 之后可以用梁单元等实现更高级的分析目的，例如获得杆上的力，位移， 加速度等相关信息。 2、该模型结构简单，可以利用直接建模方法进行有限元系统建模，主 要命令：N，E。 3、利用自由度耦合对重合节点进行建模，例如节点2和节点3、节点4 和节点5进行建模，主要命令：cpintf，利用该命令可以一次性将重合节 点生成自由度耦合。 4、利用表数组对于杆1（主动杆）的节点2进行瞬态边界条件的载荷施 加，分析类型为瞬态分析，主要命令：*dim，d等。 5、生成节点位移的对应变量，从而获得节点4的随时间的位移曲线， 主要命令：nsol，plvar等。 命令流如下 行号命令符号注释 结束上一次的分析 1finish ！ 清除数据库，并读取启动配置文件2/clear,start ！ 3 ！ 设置图形显示的背景颜色 4/color,pbak,on,1,5 ！ 5 ！

6/units,si ！ 设置单位制：国际单位制 7*afun,deg ！ 设置三角函数运算采用度为单位 8 ！ 9/prep7 ！ 进入前处理模块 10et,1,link1 ！ 设置单元类型：link1 11mp,ex,1,2.07e11 ！ 设置材料的弹性模量 12r,1,1 ！ 设置单元的实常数，面积为1 13n,1,0,0,0 ！ 在（0，0，0）处建立节点1 14n,2,3,0,0 ！ 在（3，0，0）处建立节点2 15n,3,3,0,0 ！在（3，0，0）处建立节点3，和节点2重合 16n,4,8,7,0 ！ 在（8，7，0）处建立节点4 17n,5,8,7,0 ！在（8，7，0）处建立节点4，和节点4重合 18n,6,10,0,0 ！ 在（10，0，0）处建立节点6 19e,1,2 ！ 建立单元1（连接节点1和2） 20e,3,4 ！ 建立单元2（连接节点3和4） 21e,5,6 ！ 建立单元3（连接节点5和6） 22 ！ 23cpintf,all,1e-3 ！对于重合节点一次性的建立耦合自由度，容差1e－3 24 ！ 25/pnum,node,1 ！ 显示节点编号 26/pnum,elem,1 ！ 显示单元编号 27eplot ！ 显示单元

风力发电机组轮毂极限强度的有限元分析

风力发电机组轮毂极限强度的有限元分析 文章是基于有限元理论，对兆瓦级风力发电机组的轮毂进行强度及疲劳计算。轮毂是风力发电机中的重要组成部分，铸造而成，是将机械能转换为电能的核心部件，其形状复杂，轮毂的设计质量会直接影响到整个机组的正常运行及使用寿命，在其受复杂风载荷的作用下，其强度和疲劳耐久性成为此行业关注的焦点。此分析利用大型有限元分析软件Ansys对轮毂模型分析。模型中包含轮毂、主轴及叶片，从轮毂的应力分布情况，从中找出最危险的部位，为轮毂的设计提供可靠依据。 标签：风力发电机；轮毂；有限元分析；极限强度 1 绪论 1.1 课题研究背景 经济发展过程中，我国作为世界上人口最多的发展中国家，能源消耗量不断增加，传统化石能源无以为继，面临的能源开发利用的资源约束越来越多，环境压力也越来越大。如今，生态环境承载能力弱、资源相对紧张。传统能源利用导致的环境问题越来越严重，以及全国范围内的雾霾天气都在提醒我们要努力做到全面、协调、可持续发展，以符合当今国情。在众多的可再生能源中，风能以其巨大的优越性和发展潜力受到人们的瞩目。 1.2 轮毂在大型风力发电机组的重要性 在大型风力发电机组中，轮毂是核心构件，其不仅承担着与驱动连的链接，而且将叶片所受的风载荷通过主轴传递给齿轮箱，承担着风力发电机组容量增大而带来的更大的负荷。它需要有足够的强度和刚度，以保证机组在各种工况下能正常运行。由此可看出轮毂在风力发电机组的设计和制造过程中的重要性。 2 轮毂的强度校核计算 2.1 轮毂模型介绍 轮毂模型结构见图1 此机组风轮由三片叶片对称安装在轮毂上构成，叶片间的夹角为120°。利用CAD绘图软件Solidworks，绘制了轮毂的三维实体几何简化模型。在保证计算精度的前提下，由于小的孔类、圆角及小凸台类结构对计算结果影响很小并且不是关键部位，已经略去。叶片产生的气动载荷以及由于风轮旋转和机舱对风轮转动引起的离心力、惯性力和重力通过三片叶片连接点传递到轮毂上，这些载荷和轮毂自身的重力构成了轮毂载荷。最终，轮毂简化后的几何模型如图1所示。

第一章 计算机工程分析前处理和后处理

第一章计算机工程分析的前处理和后处理 本章教学任务要点：通过本章的系统学习，要求学生能够掌握有限单元法计算的前、后处理基本知识，基本原理和基本方法。 §1. 工程对象及选择 例1.工程对象：进行西安城区地裂缝模拟： 研究目标：未来100年，地裂缝活动特点、以及对市政规划的影响。 例 研究目标：未来100年，地裂缝活动特点、以及对市政规划的影响。 选择对象： A位置：隧道埋深 B位置：隧道埋深10m，地面为高层建筑。

例3.工程对象：煤层开采模拟 研究目标：采动后岩层运动规律、离层破坏高度 选择对象： §2. 有限元计算模型的原则：计算模型要能全面反映工程对象的主要特点，又必须具备能适应计算模拟的功能。 例一、工程对象：进行西安城区地裂缝模拟 例二、城市地铁隧道 例三、煤层开采模拟 有限元计算模型的建立主要指，1、将待分析的连续体，如结构物、固体等对象，用假想的点、线、面将连续体分割成有限多个、有限大小的子区域，这些子区域只有在特定点相互连接，从而使得连续体离散化为结构体。其中，这些子区域称为单元，单元与单元之间的连接点称为结点。 单元类型有： 直线单元曲线元 A一维单元

三角形 矩形四边形曲边形 B 二维单元 六面体单元柱体单元 C 三维单元 结点类型：结点与结点之间的连接可以有铰接、固接。如果结构体的一个结点位移或一个方向被限制，则结点上可以安装铰支座、或杆支座等。 上机 §3. 3.1 单元， 单元号，

例图巨型划分成小巨型格，也就是将巨型（1000X1000）划分成小巨型（5格X 5格），其中如：单元n、节点为A、B、C、D。该单元其坐标为： A（400，400），B（600，400），C（600，600），D（400，600）。 用传统解析方法定量地处理岩石力学问题，由于无法考虑复杂的岩石性态及某些明显的地质构造的影响，而存在着几乎是不可克服的困难，正是在这方面有限单元法具有突出的效能。 1）有限单元法使连续体离散化；可以反映复杂实际对象。 2）单元应力状态可以指定，因而可以反映岩体实际状态。 3）处理格式一致。 3.2 网格单元形式 实践证明，采用常应变三角形单元或具有线性应变的任意四边形单元均能达到工程所要求的精度。 在计算精度方面，高阶应变特性的单元对提高计算精度是有限度的，而三角形单元精度略次于四边形单元，且处理岩石某些性态及进行非线性分析时程序处理上不如四边形方便。 3.3 离散化 正确确定边界及其位置条件，网格的细度，对有限元分析结果有很大影响。在保证要求精度的情况下，确定一个最低限度的网格要求是很必要的。例如根据大量计算经验，对地下硐室围岩分析，网格的适度细化，按节点数来说，应不少300节点。对具有一个对称轴时，节点总数不少于150~200个；对具有两个对称轴时，节点数不少于600个。 对网格疏密度，在应力变化处，可密；否则疏。例如对地下硐室围岩1~1.5倍直径区域加密。 对研究范围的大小及边界位置：如圆孔应力集中问题中，计算精度与精确解的误差在10%以内，必要的边界条件，一般应在距坑硐中心不少于坑硐直径3.5 ~ 4倍。又如，对弹模很低（1×105以下）的岩石，则所取范围尚应适当增大。 应指明：采用“翻转应力法”模拟开挖，边界均以固定点来考虑。 3.4 网格剖分的处理方法 地下硐室围岩应力分布问题，单元划分情况可分两种类型。即取全部或部分对称部分。

hypermesh运用实例(1)

运用HyperMesh软件对拉杆进行有限元分析 问题的描述 拉杆结构如图1-1所示，其中各个参数为：D1=5mm、D2=15mm，长度L0=50mm、L1=60mm、L2=110mm，圆角半径R=mm，拉力P=4500N。求载荷下的应力和变形。 图1-1 拉杆结构图 有限元分析单元 单元采用三维实体单元。边界条件为在拉杆的纵向对称中心平面上施加轴向对称约束。模型创建过程 CAD模型的创建 拉杆的CAD模型使用ProE软件进行创建，如图1-2所示，将其输出为IGES格式文件即可。

图1-2 拉杆三维模型 CAE模型的创建 CAE模型的创建工程为： 将三维CAD创建的模型保存为文件。 （1）启动HyperWorks中的hypermesh：选择optistuct模版，进入hypermesh 程序窗口。主界面如图1-3所示。 （2）程序运行后，在下拉菜单“File”的下拉菜单中选择“Import”，在标签区选择导入类型为“Import Goemetry”，同时在标签区点击“select files”对应的图形按钮，选择“”文件，点击“import”按钮，将几何模型导入进来，导入及导入后的界面如图1-4所示。 图1-3 hypermesh程序主页面

图1-4 导入的几何模型 （4）几何模型的编辑。根据模型的特点，在划分网格时可取1/8，然后进行镜像操作，画出全部网格。因此，首先对其进行几何切分。 1）曲面形体实体化。点击页面菜单“Geom”，在对应面板处点击“Solid”按钮，选择“surfs”，点击“all”则所有表面被选择，点击“creat”，然后点击“return”，如图1-5~图1-7所示。 图1-5 Geom页面菜单及其对应的面板 图1-6 solids按钮命令对应的弹出子面板

基于ANSYS Workbench的定位卡锁机构有限元分析

基于ANSYS Workbench的定位卡锁机构有限元分析 摘要本文首先在Pro/E中建立了定位卡锁机构受最大外力时的简化模型，然后将该模型导入到ANSYS Workbench 13平台中进行了有限元模型的分析求解，最后结合求解结果用第四强度理论对定位卡锁机构各零件进行了强度校核，同时对该定位卡锁机构的改进提出了建议。 关键词定位卡锁机构；有限元分析 在某工程项目中应用的定位卡锁机构承担着为某输送设备准确定位的作用。由于该输送设备运行一个周期位就要启停一次，启停工作由定位卡锁机构配合实现。定位卡锁机构收回，输送设备开始运转，一个周期位后电机停转，定位卡锁机构伸出，进入与之配合的凹槽使输送设备完全停位。因此，定位卡锁机构成为该输送设备的关键部件，是保证输送设备正常工作的必备条件。所以，对定位卡锁机构的研究与分析有着重要的意义。 定位卡锁机构在伸出状态受最大外力时，其所受最大应力不应超过材料的许用应力是保证定位卡锁机构实现其功能的充分条件。为了保证定位卡锁机构的工作可靠性，本文利用ANSYS Workbench对该机构进行有限元分析，研究在定位卡锁机构受最大外力时的受力及变形情况，并依据理论知识对其强度进行校核。 1 定位卡锁机构模型的建立与导入 在对定位卡锁机构进行有限元分析之前，首先应建好定位卡锁机构的三维模型。一般在整个有限元分析的过程中，几何建模的工作量占据了非常多的时间，同时也是非常重要的过程[2]。ANSYS Workbench 13中，建模工作主要由ANSYS Workbench 自带的几何建模工具Design Modeler模块完成。对于小型或简单模型的建立可以直接在Design Modeler模块中建模，这样避免了从CAD系统中导入ANSYS的模型可能不能直接进行网格划分，需进行大量修补完善工作的麻烦。对于零部件较多的装配体的建模，通常先利用专业的三维建模软件完成模型的建立，然后再把它导入到ANSYS中进行分析。这样，工程技术人员就可以使用自己擅长的CAD软件建好模型，从而避免了重复现有CAD模型的劳动。 本文采用PTC公司的Pro/Engineer对定位卡锁机构进行三维建模。定位卡锁机构简化模型由液压缸、卡锁活塞杆、端盖、螺塞、螺钉组成，建好的三维模型如图1所示。建好后的三维模型可以在Pro/E中直接导入到ANSYS Workbench 13 中进行有限元分析。 图1 定位卡锁机构的三维模型 2 定位卡锁机构的有限元分析 2.1 定义模型材料属性

hypermesh前处理流程

1.选择求解器模版，如Ansys，Ls-Dyna，Nastran等 2.导入CAD模型，如ProE，UG等 3.几何清理 4.Mesh 网格划分可以从面网格开始，也可以从体网格开始。可以看看相关教程。 5.单元连接主要针对组件特别有用，可以看看我自己的总结 https://www.sodocs.net/doc/369230979.html,/thread-838626-1-1.html https://www.sodocs.net/doc/369230979.html,/304618/spacelist-blog-itemtypeid-1068 6.单元检查和修改 7.设置单元类型和材料 建议在ANSYS中设置，因为Hypermesh和ANSYS中的材料属性有些出入 这里要注意壳单元要设置单元的厚度，beam单元要设置界面信息 把这些设置完成后，设置Component相应属性的单元和材料及属性信息 8.清理单元 主要针对由面生成的体网格中含有的面单元的情况 9.(Optional,可选)设置边界和载荷，以及接触等 10.删除所有几何 11.导出FE模型 3~9项可以交叉进行（这是Hypermesh相对于其他前处理软件的优势） 要针对组件的连接，如焊接结构，铆接，杆状连接，铰接等等…… 可以用5种方法解决 1.接触 2.connect单元 1D、2D、3D都可以，里面有很多可以用的单元spot、seam、Bolt等 对于焊接单元spot、seam大多是求解器都支持，但是对于Bolt连接不一定，如Ansys就不支持

bolt在Ls-Dyna，Nastran，Hypermesh(default)，radioss和OptiStruct(Hypermesh自带求解器)都能被支持在Nastran里，bolt的类型特别丰富，可以满足大多数需求 3.1D rigids（用于刚性连接，在其他求解器面板中可能为rbe2）rbe3（柔性单元），还有如beam，spring等 4.edges 融合相近的节点或者单元，容差tolerance一般设置为单元的大小的20%，超过这个值会引起单元畸形 5.单元来填充 单元之间的间隙大于单元大小 如果确实要连接间隙在单元大小20%~100%之间的节点或者单元，可以使用equilance来手动连接 只要你愿意，还有其他的很多方法，自己可以好好摸索

Hypermesh有限元流程

1 导入几何模型到hypermesh中 首先在UG中打开几何模型，单击文件按钮，选择导出setp格式文件 2打开hypermesh，单击导入按钮，选择导入格式为step，文件

3抽取中面 在右侧的Geom工具栏中，单击抽取中面按钮 选择要抽取的部件，单击抽取 4进行几何清理 在右侧Geom工具栏中选择快速编辑按钮 使用相关功能进行几何清理，

5划分网格 在右侧2D面板中选择，设置网格类型，尺寸 6检查网格质量，修改不合格的网格 在右侧2D面板中选择检查网格质量 利用按钮对不合格的网格进行优化 7对模型进行连接 点击connector 选择Area connector panel， 选择要连接的单元和部件，设置连接类型和距离，进行连接 更正： 8建立材料

单击，输入名字，类型，卡片类型， 单击输入材料相关参数，建立材料 9创建部件属性 单击，输入名字，类型，材料建立属性等 更正：2D,PSHELL,stell，create/edit，T输入厚度 10将创建的属性赋予部件 单击，assign然后单击comps选择要附属性的部件，单击assign赋予部件相关属性信息

更正：update 11创建边界条件 单击输入名字，选择卡片类型 然后单击，编辑卡片相关参数】 11，创建载荷步loadstep（分析类型） 在右侧分析面板中选择输入名字，选择相应的分析类型，选择相应的收集器，创建loadstep 更正：自由模态nomal modes ，SPC不勾 静力分析linear static，spc约束，load载荷

12进行分析 在右侧分析面板中选择选择文件的储存位置，在run options选项中选择analysis（一般来说应该先进行check 检查有限元模型是否正确），单击optistruct进行分析 更正：选择Radioss 静力分析：all改为custom 13分析完成后，单击查看计算结果

hypermesh常见问题解答

其实各种CAE前处理的一个共同之处就是通过拆分把一个复杂体拆成简单体。这个思路一定要记住，不要上来就想在原结构上分网，初学者往往是这个问题。刚开始学，day1,day2,advanced training 和HELP先做一遍吧。另外用熟24 个快捷键。 做一下HELP里面的教程，多了解一些基本的概念和操作。这样会快点入门。论坛更多的是方法。 划分的方法要灵活使用，再有就是耐心。 1、如何将.igs文件或.stl文件导入hypermesh进行分网？ files\import\切换选项至iges格式，然后点击import...按钮去寻找你的iges 文件吧。划分网格前别忘了清理几何 2、导入的为一整体，如何分成不同的comps？两物体相交，交线如何做？怎样 从面的轮廓产生线（line）？ 都用surface edit Surface edit的详细用法见HELP，点索引，输入surface edit 3、老大，有没有划分3D实体的详细例子？ 打开hm,屏幕右下角help,帮助目录下hyperworks/tutorials/hyermesh tutorials/3D element,有4个例子。 4、如何在hypermesh里建实体？ hm的几何建模能力不太强，而且其中没有体的概念，但它的曲面功能很强的.在2d面板中可以通过许多方式构建面或者曲面,在3D面板中也可以建造标准的3D 曲面,但是对于曲面间的操作,由于没有"体"的概念,布尔运算就少了,分割面作 就可以了 5、请问怎么在hypermesh中将两个相交平面到圆角啊？ defeature/surf fillets 6、使用reflect命令的话，得到了映射的另一半，原先的却不见了，怎么办呢？ 法1、在选择reflect后选择duplicate复制一个就可以 法2、先把已建单元organize〉copy到一个辅助collector中， 再对它进行reflect， 将得到的新单元organize〉move到原collector中， 最后将两部分equivalence， 就ok拉。 7、请问在hypermesh中如何划分装配体？ 比如铸造中的沙型和铸件以及冷铁，他们为不同材质，要求界面单元共用，但必须能分别开？ 你可以先划分其中一个部件,在装配面上的单元进行投影拷贝到被装配面上 8、我现在有这样一个问题，曲线是一条线，我想把它分成四段，这样可以对每一段指定density，网格质量会比直接用一条封闭的线好。

Hypermesh中ANSYS模板基本操作流程

一、有限元模型（即“网格”）的组成 （1）网格 ①节点——提供“网格”的几何信息 ②材料——提供“网格”的材料特性参数 ③属性——提供“网格”的几何补充信息（例如：将薄板简化为二维网格（shell单元）时，需要对而二维网格（shell单元）补充薄板的“厚度信息”） 注：在hypermesh中“网格的几何补充信息”称为“属性（Property），并通过Property Collector完成属性的建立和管理；在Ansys中称作“实常数（Real Constans）”；在Hypermesh ANSYS模版中的Component Manager中也称为“实常数（Real Constans）”。 ④单元类型 小结：①②③④所提供的各种“网格”信息就创建出了“有限元网格模型”。 （2）当有限元模型带有边界条件时需要补充以下内容 ⑤载荷及边界条件 （3）做优化时需要补充以下内容 ⑥设计变量（Design Variable） ⑦响应(Response) 二、以上内容在Hypermesh中的创建步骤 步①：网格划分——即：完成“节点”的创建。 步②：在工具条中单击图标（Material Collector）打开“材料定义对话框”： 在对话框中自由指定材料名称，单击card image后面的输入框： 单击选择“Material”。单击“create/edit”，弹出“Meterial”卡片： 卡片中，DENS_FLAG为“密度”；EX_FLAG为“弹性模量”；NUXY_FLAG为“泊松比”，分别单击DENS_FLAG、EX_FLAG、NUXY_FLAG前边的，然后分别输入数值，如下所示： 注：中的数值“1”为ID号，默认即可，不用管它。 步③：在工具条中单击图标（Property Collector），弹

基于hypermesh的客车车体有限元分析

基于Hypermesh的客车车身有限元分析 沈兵，靳春宁，胡平 大连理工大学汽车工程学院，大连（116024） E-mail：279987329@https://www.sodocs.net/doc/369230979.html, 摘要：有限元方法和理论对现代车身设计具有重要的实际意义。综合现有的建模方案，提出了用壳单元建立有限元模型的方法；针对三种工况，应用有限元软件Hypermesh对模型进行后处理，找出了应力、位移分布情况；对轻量化设计提供了可靠的依据。 关键词：客车车身；壳单元；有限元分析 中图分类号TG404；TH114；TB115 1. 引言 当前国内对客车车身的有限元建模方法大致有三种，即采用梁单元、壳单元和体单元。采用梁单元可使计算量大大降低，但由于简化太多，导致一些关键受力截面无法正确表达，使得可信度不高，很难起到指导作用。采用体单元构建的客车骨架跟现实情况很接近，但建模时间太长，不宜采用。而壳单元弥补了梁单元与体单元的不足，是比较理想的建模方法。本文正是采用壳单元构建了客车车身模型，并按照实际使用条件进行车载负荷计算，对车体进行结构分析。 2.模型的建立 目前UG具有强大的曲面造型功能，在航空和汽车行业应用非常广泛；而Hypermesh 是世界上领先的有限元前后处理软件，它与UG等许多软件都有良好的接口。本文采用UG 对客车车身进行何造型设计，然后在Hypermesh中进行网格划分以及前后处理工作。 车架的实际工况复杂多变，建立有限元模型时对CAD模型的简化是十分必要的。其原则是：最大限度地保留零件的主要力学特征；将小面合并成大面，并且相邻面应共用一条轮廓线，以保证各个面上划分出来的网格在边界处是共用节点，避免在边界处出现节点错开的现象。具体的简化如下： （1）忽略非承载件。有些部件（如保险杠、踏板支架等）是为了满足构造或使用上的要求而设置的，对于分析车身模态影响很小，这里将其忽略掉。 （2）忽略蒙皮、玻璃等附件。 （3）忽略圆角以及梁截面形状的简化。考虑到圆角对网格计算的来说比较费时，将模型中的圆角忽略掉；本文中梁简化成矩形钢和槽型钢。 图1圆角的忽略

有限元极限载荷分析法在压力容器分析设计中的应用2010

有限元极限载荷分析法在压力容器分析设计中的应用2010-07-15 10:39:54| 分类：分析设计| 标签：极限分析分析设计asme规范先进设计方法经验分享|字号大 中 小订阅 在某炼化一体化项目中，几个加氢反应器均采用分析法设计。详细设计时，国内计算后，反应器的主要受压元件厚度均要比专利商建议的厚度多出10~30mm不等。这其中有国内设计出于保守的考虑，另一个原因：同是采用分析设计，ASME的非线性分析相对先进一点。参与国际竞争时，先进的设计方法值得我们研究。 1.背景 随着中国加入WTO，国内各工程公司正积极走向海外。随之进入国际市场的压力容器产品也面临着严峻的挑战，为了在国际舞台上获得竞争优势，各工程公司必须采用先进的技术设计出更安全和更低成本的产品。压力容器分析设计是力学与工程紧密结合产物，解决了常规设计无法解决的问题，代表了近代设计的先进水平[1]。过去，国内分析设计通常采用弹性应力分析法，通过路径分析，应力线性化处理获得路径上的一次应力和二次应力，进而进行强度评定。该方法主要存在以下问题：⑴对大多数情况是安全可靠的，但对某些结果可能出现安全裕度不足的情况（如球壳开打孔）；⑵如何对有限元法求解获得的总应力分解并正确分类遇到了困难。假如把一次应力误判为二次，则设计的结果将非常危险，反之，把二次应力误判为一次，则又非常保守。文[2]5.2.1.2节明确提到：应力分类需特殊的知识和识别力，应力分类方法可能产生模棱两可的结果。国内专家亦也认为对应力进行正确的分类存在一定困难[3-6]。 以弹性分析代替塑性分析,是一种工程近似方法。实际结构的破坏往往是一个渐进过程，随着载荷的增加，高应力区首先进入屈服，载荷继续增加时塑性区不断夸大，同时出现应力重新分布。当载荷增大到某一值时，结构变为几何可变机构，此时即使载荷不在增加，变形也会无限增大，发生总体塑性变形（overall plastic deformation），此时的载荷称为“极限载荷（limit load）”。 极限载荷分析法（下文简称极限分析）的目的是求出结构的极限载荷。在防止塑性垮塌失效时，极限分析相比弹性应力分析更接近工程实际，同时避免了应力分类，对防止塑性垮塌有比较精确的评定。 2．极限载荷的求解方法 塑性力学提出极限分析法由来已久。经典的极限分析方法有如下3种[8]：(1)广义内力与广义变形法；(2)上限定理与下限定理法；(3)静力法和机动法。经典解法的分析与计算均很复杂，只能应用于少数结构简单的压力容器元件，从而使极限分析的工程应用受到了限制。 上世纪七十年代出现三维有限元计算后，有限元的应用大大扩展。为了适应工程需要，有限元极限分析应运而生，形成了分析设计中的一个重要分支，它使得复杂的塑性极限分析可以通过计算机数值计算得以解决。在不久的将来，极限分析必与弹性应力分析法、弹-塑性应力分析法一同形成三足鼎立之势。极限分析的模型精度和计算成本居后两者之间。

有限元法分析过程

有限元法分析过程 有限元法分析过程大体可分为：前处理、分析、后处理三大步骤。 对实际的连续体经过离散化后就建立了有限元分析模型，这一过程是有限元的前处理过程。在这一阶段，要构造计算对象的几何模型，要划分有限元网格，要生成有限元分析的输入数据，这一步是有限元分析的关键。 有限元分析过程主要包括：单元分析、整体分析、载荷移置、引入约束、求解约束方程等过程。这一过程是有限元分析的核心部分，有限元理论主要体现在这一过程中。 有限元法包括三类：有限元位移法、有限元力法、有限元混合法。 在有限元位移法中，选节点位移作为基本未知量； 在有限元力法中，选节点力作为未知量； 在有限元混合法中，选一部分基本未知量为节点位移，另一部分基本未知量为节点力。 有限元位移法计算过程的系统性、规律性强，特别适宜于编程求解。一般除板壳问题的有限元应用一定量的混合法外，其余全部采用有限元位移法。因此，一般不做特别声明，有限元法指的是有限元位移法。 有限元分析的后处理主要包括对计算结果的加工处理、编辑组织和图形表示三个方面。它可以把有限元分析得到的数据，进一步转换为设计人员直接需要的信息，如应力分布状态、结构变形状态等，并且绘成直观的图形，从而帮助设计人员迅速的评价和校核设计方案。 附：FELAC 2.0软件简介 FELAC 2.0采用自定义的有限元语言作为脚本代码语言，它可以使用户以一种类似于数学公式书写和推导的方式，非常自然和简单的表达待解问题的微分方程表达式和算法表达式，并由生成器解释产生完整的并行有限元计算C程序。 FELAC 2.0的目标是通过输入微分方程表达式和算法之后，就可以得到所有有限元计算的程序代码，包含串行程序和并行程序。该系统采用一种语言(有限元语言)和四种技术(对象技术、组件技术、公式库技术生成器技术)开发而成。并且基于FELAC 1.0的用户界面，新版本扩充了工作目录中右键编译功能、命令终端输入功能，并且丰