机械工程有限元法学号：姓名：专业：年月日引言有限元方法发展到今天。
已经成为一门相当复杂的实用工程技术。
有限元分析的最终目的是还原一个实际工程系统的数学行为特征。
即分析必须针对一个物理原型准确的数学模型。
模型包括所有节点、单元、材料属性、实常数、边界条件以及其他用来表现这个物理系统的特征。
ANSYS(analysis system)是一种融结构、热、流体、电磁和声学于一体的大型CANE通用有限元分析软件，可广泛应用于航空航天、机械、汽车交通、电子等一般工业及科学研究领域。
该软件提供了不断改进的功能清单，具体包括：结构高度非线性分析、电磁分析、计算流体力学分析、设计优化、接触分析、自适应网格划分及利用ANSYS参数设计语言扩展宏命令功能。
ANSYS的学习、应用是一个系统、复杂的工程。
由于它涉及到多方面的知识，所以在学习ANSYS 的过程中一定要对ANSYS所涉及到的一些理论知识有一个大概的了解，以加深对ANSYS的理解。
目录引言一、实验目的 (1)二、ANSYS软件应用介绍 (1)三、实验内容 (3)四、实验步骤 (3)1. 建立有限元模型 (3)2. 施加载荷并求解 (9)3、查看实验结果 (11)五、实验结果分析 (13)六、实验总结 (14)参考文献梁结构静力有限元分析一、实验目的1、熟悉有限元建模、求解及结果分析步骤和方法。
2、能利用ANSYS软件对梁结构进行静力有限元分析。
3、加深有限元理论关于网格划分概念、划分原则等的理解。
二、ANSYS软件应用介绍ANSYS是一种广泛的商业套装工程分析软件。
所谓工程分析软件，主要是在机械结构系统受到外力负载所出现的反应，例如应力、位移、温度等，根据该反应可知道机械结构系统受到外力负载后的状态，进而判断是否符合设计要求。
一般机械结构系统的几何结构相当复杂，受的负载也相当多，理论分析往往无法进行。
想要解答，必须先简化结构，采用数值模拟方法分析。
（一）ANSYS软件主要特点1. 唯一能实现多场及多场耦合分析的软件2.唯一实现前后处理、求解及多场分析统一数据库的一体化大型FEA软件3.唯一具有多物理场优化功能的FEA软件4.唯一具有中文界面的大型通用有限元软件5．强大的非线性分析功能，多种求解器分别适用于不同的问题及不同的硬件配置6.支持异种、异构平台的网络浮动，在异种、异构平台上用户界面统一、数据文件全部兼容 ;强大的并行计算功能支持分布式并行及共享内存式并行 ;多种自动网格划分技术7. 良好的用户开发环境(二)、ANSYS的分析研究过程1、前处理（1）建模有限元分析的最终目的是还原一个实际工程系统的数学行为特征，即分析必须针对一个物理原型准确的数学模型，模型包括所有节点、单元、材料属性、实常数、边界条件以及其他用来表现这个物理系统的特征。
ANSYS分析的前处理主要就是用来进行建模与网格划分，ANSYS的图形用户界面对命令菜单的编排是非常有逻辑性的，我们在学习过程中要充分利用这一点，就前处理来说，前处理的命令菜单是按照单元类型实常数、材料、属性、建模、划分网格，这样的顺序编排的，所以，我们在前处理中建模的顺序也就应该是与命令菜单编排相同的顺序，即：●确定分析目标及模型的基本形式,选择合适的单元类型并考虑如何建立适当的网格密度●确定实常数●定义材料属性●建立实体模型●划分网格(2)单元选择有限元模型可分为2D和3D 两种,可以由点单元,线单元,面单元或实体单元组成,也可将不同类型的单元混合使用。
ANSYS 的单元库包括两种基本类型的面单元和体单元，即线性单元和二次单元。
（3）网格划分网格划分是其中一个重要的步骤，网格划分的好坏，直接影响到计算的精度和速度，ANSYS中的网格划分方法主要有自由网格划分%映射网格划分和体扫掠网格划分三种。
2、加载求解有限元模型建好后，就可以进入ANSYS求解器进行加载求解。
当施加载荷和边界条件的面、节点或单元比较多时，应该用实体选择命令把这些对象选出来，然后在其上施加载荷或边界条件，以保证所施加的载荷或边界条件的正确性。
3.后处理ANSYS有两个后处理器,即通用后处理器和时间历程后处理器。
通用后处理器可以用来查看整个模型在某一时间段的计算结果，而时间历程后处理器可以用来查看模型的某一部分在整个时间段上的计算结果，利用ANSYS 提供的报告生成器，还可以生成一个html格式的报告文件，以便于查看。
在通用后处理器中，还可以生成动画，ANSYS提供的现成的动画制作功能已经非常丰富，各种计算结果的变形动画、时间历程动画、切片动画、粒子轨迹动画等等，均可通过一个简单的菜单完成。
三、实验内容利用ANSYS软件对图示矩形截面悬臂梁结构进行静力学分析，梁的长度L=1000mm,矩形截面高h=100mm,宽b=50mm,作用力F=4000N，梁的弹性模量μ=，求此梁在截面B的挠度。
E=210GPa,泊松比0.3四、实验步骤1、建立有限元模型：(1) 建立工作文件夹：在运行ANSYS之前，在默认工作目录下建立一个文件夹，名称为beam，在随后的分析过程中所生成的所有文件都将保存在这个文件夹中。
启动ANSYS后，使用菜单“File”——“Change Directory…”将工作目录指向beam文件夹；使用“Change Jobname…”输入beam为初始文件名，使分析过程中生成的文件均以beam为前缀。
选择结构分析，操作如下：GUI: Main Menu > Preferences > Structural(2) 选择单元：操作如下： GUI: Main Menu > Preprocessor > Element Type >Add/Edit/Delete > Add > Structural Beam >2D-Elastic 3然后关闭Element Types 对话框。
选择Main Manu→Preprocessor→Real Constants→Add/Edit/Delete命令，出现Real Constants对话框，单击Add按钮，出现Element Type for Real Constants 对话框，单击OK按钮，出现Real Constants for BEAM3对话框，如图2所示按题目要求输入数据，单击OK按钮关闭该对话框。
（其中I=bh3/12，A=bh）(3) 定义材料属性：定义弹性模量和泊松比，操作如下：GUI: Main Menu > Preprocessor > Material Props > Material Models > Structural > linear > Elastic > Isotropic在弹出的对话框中输入材料参数：弹性模量(EX)： 2.1e11泊松比(PRXY)： 0.3(4) 定义梁的截面类型和尺寸：操作如下： GUI: Main Menu > Preprocessor > Sections > Beam > Common Sections,选择梁结构，输入参数，单击OK关闭该对话框。
(5)创建实体模型：首先定义2个关键点，然后通过关键点生成梁实体模型。
定义关键点操作如下：GUI: Main Menu > Preprocessor > Modeling > Create > Keypoints > In Active CS关键点坐标参数如下：1＃关键点 X=0，Y=0，Z=02＃关键点 X=1，Y=0，Z=0选择Utility Men u→PlotCtrls→Numbering命令，出现Plot Numbering Controls对话框，选中KP Kerpoint numbers 和LINE Line numbers选项，使其状态从Off变为On，其余选项采用默认设置，单击OK按钮退出对话框。
连线操作如下：GUI: Main Menu > Preprocessor > Modeling > Create > Lines > Lines > Straight Line将1和2连成直线。
（6）划分网格①划分网格为10份，操作如下：选择Main Manu→Preprocessor→Meshing→Size Cntrls→ManualSize→Lines→Picked Lines命令，出现Element Size on Picked Lines拾取菜单，选中线后单击OK按钮，出现Element Size on Picked Lines对话框，在NDIV No.of element divisions输入栏中输入10，其余选项采用默认设置，单击OK按钮退出对话框。
选择Main Manu→Preprocessor→Meshing→Mesh→Lines命令，出现Mesh Lines拾取菜单，拾取线，单击OK按钮关闭该菜单。
选择Utility Menu→File→Save as命令，出现Save Database对话框，在Save Database to输入栏中输入BEAM1.db，保存上述操作过程，单击OK按钮关闭对话框。
2、施加载荷并求解：（1）定义约束定义1＃关键点的约束，操作如下：GUI: Main Menu > Solution > Define Loads > Apply > Structural > Displacement > On Keypoints选择1＃关键点，单击OK按钮。
在被约束自由度(DOFs to be constrained)列表中选”All DoF”限制所有，参数设置如下图所示，单击OK按钮。
（2) 施加载荷在梁的上边中间施加向上的载荷Fy＝4000N，操作如下：定义2关键点的的约束，操作如下：Main Menu→Solution→Define loads→Apply→Structral→Force/Moment →On Keypoint命令，出现Apply F/M on KPs拾取菜单。
拾取关键点2，单击OK按钮，出现Apply F/M on KPs对话框，在Lab Direction of force/mom下拉选框中选择FY，在Apply as下拉选框中选择Comstant value，在VALUE Force/moment value输入栏中输入4000，如图10所示，即在2点施加沿Y负方向的集中载荷1000N。
单击OK按钮关闭该对话框。
施加集中力载荷（3) 求解GUI：Solution > Solve > Current LS3、查看实验结果：（1）查看模型变形前后图GUI: Main Menu > General Postproc > Plot Results > Deformed Shape> Def+undeformed保存图使用菜单“PlotCtrls” > Hardcopy > To file…变形前后集合形状显示Y方向位移结果显示（2）选择Main Menu→General Postproc→List Result→Reaction Solu命令，出现List Reaction Solution对话框，在Lab Item to be listed列表框中选择All items3，单击OK按钮，ANSYS显示窗口将显示节点反作用力结果。