結構工程ABAQUS有限元分析的案例
Matlab做有限元分析并與ANSYS對比 附Matlab有限元結構動力學分析與工程應用徐斌下載
以簡支梁的跨度，高度分別作為x，y坐標，通過圖形分析界面繪制出應力值的平面圖形， colorbar顯示出顏色與應力數值大小的對應值，該圖形可以顯示出簡支梁截面內任意點應力的大小分布，直觀觀察出應力的最大值與最小值。
例如，對于圖7中的σx，紅色部分為拉應力，藍色部分壓應力圖中可以明顯的看出壓應力與拉應力最大的部分約為橫坐標x=170mm的截面上為了證明求解的正確性。
本文與 Ansys的計算結果做了比較，如圖7所示。其中，除 Ansys模型約東處由于應力集中與本文方法差距較大之外，其他位置解相一致，如應力最大值利用 Matlab求解結果為89.968MPa， Ansys模型為89.616MPa，兩者基本一致。
圖7
總結
結合Matlab-GUI編程學習彈性力學，以圖形方式展示求解結果，可以在一定程度上減小彈性力學問題求解的繁瑣過程。同時，在自主完成編寫彈性力學求解系統的過程中，可形成對彈性力學基本概念、求解思路，以及程序邏輯的主動學習，在一定程度上提高學習效率和實踐能力。
親手設計、編寫一個可以“人-機”交互的界面程序，以作品的形成呈現出來。一個東西，從無到有，通過自己的雙手把它創造出來這應該就是學習的快樂！
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展開 工程結構節點有限元分析
作者工作過程中遇到的實際項目，根據實際工程案例進行的節點有限元分析，承接類似工程項目，歡迎咨詢交流！
結構抗震有限元分析方法與工程應用
課程背景
結構的動力效應是任何工業和工程產品設計必須考慮的重要因素。為了讓廣大分析人員更好地掌握結構動力設計與抗震計算的技巧，弄清Ansys workbench抗震計算原理和操作技巧，特舉辦“Ansys workbench結構抗震有限元分析方法與工程應用”專題培訓。
本課程基于ANSYS Workbench平臺，針對各類結構的振動、抗震問題、振動臺試驗模擬問題，給出有效的數值計算方案，并對多點激勵問題、大質量法、位移法、大剛度法的數值模擬技術及隔振模擬技術等相關高級計算技術進行探討。課程全面系統的講解各類結構的抗震計算原理、動力學問題的計算原理、軟件不同動力分析模塊的計算原理，設置方法和常見問題的處理措施。本專題通過抗震計算原理解析、大量實例操作強化軟件應用，提升設計人員提高解決實際工程問題的能力。本專題可為各類工程結構、大型設備、工業產品的抗震計算仿真提供有效、可靠和全面的數值解決方案和技術支撐。
展開 工程機械設計中的整體結構有限元分析技術
摘要：本文綜述了以北京航空制造工程研究所為技術依托單位的BQCIMS工程的整體結構分析技術，包括：工程背景與需求，基于ANSYS/APDL平臺的結構模型參數化技術，整體結構的子結構分析與自動化分析流程。最后，整體結構分析在汽車起重機與礦用重型汽車設計中的成功應用，證明了這種技術的實用性。
1 工程背景與需求
以北京航空制造工程研究所為技術依托單位的北京起重機器廠CIMS 工程(簡稱BQCIMS工程)，是國家863CIMS工程資助的北京市信息技術推廣示范項目之一。其中，汽車起重機與礦用重型汽車設計中的工程分析是該項目的核心創新技術與提高企業市場快速反映能力的重要手段。北京航空制造工程研究所推廣應用航空結構設計中的先進分析技術與方法[1]，以國際上先進的工程分析平臺—ANSYS系統[2]為基礎，與北京起重機器廠的工程師們緊密合作，利用ANSYS/APDL語言進行二次開發，建立了適應汽車起重機[3]與礦用重型汽車[4]設計的整體結構工程分析方法。
汽車起重機與礦用重型汽車，作為一類“大力神”產品，具有其特殊的作業環境，要求良好的力學性能，包括剛度、應力水平、變形、抗干擾性能等。對于工程設計人員來說，零件、結構件及整機的力學性能如何？會不會因強度不夠造成破壞事故？這些都是他們必須關心和回答的問題。
對于結構件設計來說，一般地說，它是零部件的組合設計。汽車起重機的主要承力結構件是吊臂、轉臺、車架。礦用重型汽車的主要承力骨架是整體車架，它又是許多結構件的組合，包括支撐架、前車架、中車架、尾架及若干子構件。結構件有限元分析是產品設計的基礎性分析。最基本的分析是進行線性應力分析；對于有些結構件，例如吊臂與車架，還要進行穩定性分析，研究結構件失穩(屈曲)的條件。
對于整體結構設計來說，整體分析是工程師面臨的最直接、最重要的問題。
展開 
如何從力學概念角度來審視工程結構有限元分析？
把各種實際工程結構映射為一個力學問題的計算模型的時候，力學概念可以幫助確定應用何種單元類型。比如，梁彎曲問題的彈性力學解答告訴我們，彎曲應力沿橫截面高度實際上并不是線性的分布，尤其是對于跨高比較小的梁構件來說更為明顯，由彈性力學解答可以幫助分析者選擇更合適的單元類型來得到問題的正確解答，比如殼單元或連續體單元而不是采用梁單元。
工程結構中的實際問題通常包括強度、剛度、穩定性、振動等類型，對于力學概念清楚的分析者來說，這些問題是可以很好地映射為一個明確的力學問題的，進而在軟件中用計算模型將這個問題描述出來，這應當是解決工程問題的正確過程。這一過程可以形象地概括為有限元分析過程的“二次映射”，如下圖所示。
在第一次的“映射”過程中，各類工程問題被抽象為一個求解域、控制方程和定解條件都明確的具體力學問題。在第二次的“映射”過程中，通過具體的數值分析模型將待求解的問題描述出來。實際上，經過“二次映射”后，問題已經迎刃而解了。
在上述過程中，力學概念起到了由工程問題到計算模型中間的“橋梁”作用，而計算軟件則是數值分析實現的“載體”。
需要指出的一點是，對于從事研究工作的人來說，如果所研究問題的機理不能用現成的力學理論或方程來描述，那用分析軟件也同樣無法解答，因為分析軟件無非不過是一系列明確的力學問題的求解程序而已。
力學概念對于有限元分析的指導作用
前文已述及，工程結構有限元分析求解的問題在本質上是力學問題。有限元分析軟件的求解器，本質上是基于有限元方法編制的力學問題的計算程序。
既然有限元分析求解的問題都是力學問題，那么力學概念當然可以為有限元分析的過程提供理論依據和指導。
展開 7月16-18日 北京+線上 | 結構抗震有限元分析方法與工程應用
課程背景
結構的動力效應是任何工業和工程產品設計必須考慮的重要因素。為了讓廣大分析人員更好地掌握結構動力設計與抗震計算的技巧，弄清Ansys workbench抗震計算原理和操作技巧，宏新環宇信息化咨詢中心特舉辦“Ansys workbench結構抗震有限元分析方法與工程應用”專題培訓。本課程基于ANSYS Workbench平臺，針對各類結構的振動、抗震問題、振動臺試驗模擬問題，給出有效的數值計算方案，并對多點激勵問題、大質量法、位移法、大剛度法的數值模擬技術及隔振模擬技術等相關高級計算技術進行探討。課程全面系統的講解各類結構的抗震計算原理、動力學問題的計算原理、軟件不同動力分析模塊的計算原理，設置方法和常見問題的處理措施。本專題通過抗震計算原理解析、大量實例操作強化軟件應用，提升設計人員提高解決實際工程問題的能力。本專題可為各類工程結構、大型設備、工業產品的抗震計算仿真提供有效、可靠和全面的數值解決方案和技術支撐。
展開 鋼筋混凝土結構有限元分析單元類型和分析模型 附混凝土結構有限元分析下載
下載地址：混凝土結構有限元分析
對某除塵設備進行有限元熱力分析，使用ABAQUS對整體結構強度及熱膨脹變形值進行分析，指導結構加固及膨脹節選型 ￥15
煙道結構
煙道壁厚5mm，圖1為煙道結構及其支座示意圖、除塵器支座設置示意圖。
圖1 袋除塵煙道結構及其支座、除塵器支座設置示意圖
建立模型
由于進氣煙道與殼體之間沒有膨脹節，因此需要考慮殼體的熱膨脹對煙道的影響，殼體已經過計算滿足要求，本模型無需建立加強筋等部件，如圖2所示。出氣煙道與除塵器之間設置有膨脹節，故單獨建立出氣煙道模型，如圖3所示。
圖2 建立進氣煙道及除塵器殼體幾何模型
圖3 建立出氣煙道幾何模型
約束條件
進氣煙道支座及除塵器支座約束如圖4所示，其中標記的為固定約束，未標記的除塵器支座及煙道支座均為滑動約束。出氣煙道支座約束如圖5所示。
圖4 進氣煙道及除塵器支座約束
圖5 進出氣煙道支座約束
載荷：
（1）自重；
（2）經過多次計算后得出的進氣煙道口載荷限值（方向按照幾何模型坐標系）：載荷如下：FX=-15000N，FY=8000N，FZ=-15000N，MX=136125N.m，MY=117975N.m，MZ=90750N.m。載荷添加如圖6所示。
圖6 進氣煙道口載荷添加（集中力及彎矩）
（3）經過多次計算后得出的煙道口載荷限值（方向按照幾何模型坐標系）：載荷如下：FX=-33000N，FY=18000N，FZ=-33000N，MX=136125N.m，MY=117975N.m，MZ=90750N.m。載荷添加如圖7所示。
展開 深圳有限元分析公司，提供有限元航空結構分析
航空結構分析
飛機一般由機翼、機身、起落架和飛機操作系統組成，其結構受力復雜，用以往的經典工程分析進行應力分析已滿足不了現代飛機型號設計的要求，花費的時間長，分析的部位具有局限性。隨著大型計算機及工作站的出現和大量工程應用軟件的投入使用，使得復雜的工程問題得以用有限元法進行分析，使航空結構分析走上CAE的道路，用有限元對飛機結構進行分析具有極大的優越性。
CAE可以對飛機的各大部件如機身、機翼、舵面、發動機短艙、氣密艙、起落架等進行常規的結構分析、熱分析、動力分析等，而且其強大的多物理場耦合功能可進行諸如流體－固體耦合、熱－結構耦合、氣動分析，完全能滿足飛機設計中對有限元分析的需求。
1.飛行器總體
v 頻率和振型
v 線性和非線性靜態和瞬態應力
v 失穩分析
v 飛鳥和飛機的撞擊
v 總體氣動性能
v 飛機、發動機的氣動匹配
v 軍用飛機的雷達反射特性以及紅外輻射特性
2.子系統
機身
v 靜力分析
v 動力響應分析（模態、顫振等）
v 失穩分析
v 損傷容限分析
機翼
v 靜力分析
v 動力響應分析（模態、顫振、抖振等）
v 失穩分析
v 損傷容限分析
v 結構優化設計
3.起落架
v 飛行器起落架多體動力學分析
v 飛行器起落架部件級靜力分析
v 飛行器起落架部件級動力分析
4.航空發動機
v 軸系彈塑性、靜動力分析、疲勞分析、優化設計
v 盤系的靜力計算、模態計算和動力響應計算
v 葉片模態計算、動力響應計算、熱疲勞分析
v 發動機機匣載荷分析、疲勞變形分析
v 燃燒室/加力燃燒室/推進劑熱應力分析、熱疲勞分析、靜力分析
5.衛星設計
v 衛星的模態動力學分析
v 電池組托架的應力分析
v 太陽能電池板的展開
v 運輸引起的沖擊和損傷
展開 基于ABAQUS的交流電驅動下壓電復合結構有限元分析
壓電材料（PZT）具有正逆壓電效應，即當壓電材料受到機械變形時有產生電勢的能力；對它施加電壓時有改變壓電結構形狀的能力。此外，PZT因其測量精度高、響應速度快和性能穩定等優點在航空航天、精密測量、信息通訊和土木工程等領域發揮著重要作用。
一、PZT的本構模型
根據Zhou等人的研究，壓電材料第一種形式的本構方程為：
對于三維正交各向異性結構，其剛度系數矩陣、壓電系數矩陣、介電系數矩陣如下所示，本構方程寫成矩陣形式：
二、交流電驅動的壓電結構有限元仿真
1.應用背景簡介
以面向變體機翼應用的壓電復合結構為例，如圖1所示，變形所需的機械能由每個機翼上的三組壓電元件提供。這些驅動器沿翼展均勻分布，以實現沿翼展撓度幅值的主動控制。壓電元件除了為機翼的變形提供機械能外，還增加了整體結構的剛度，提高了承載能力。
2.有限元模型建立
將上述變體機翼進行簡化，建立圖2所示的壓電復合結構有限元模型，單位制采用m-kg-N-s。基體選用金屬矩形板，彈性模量為70GPa，泊松比為0.3，尺寸為1×0.2×0.02(m)，選擇進行C3D8R單元進行網格劃分；壓電片材料選用PZT-5，采用上述壓電本構模型，尺寸為0.1×0.1×0.01(m)。
3.邊界條件設置
邊界條件為基體板左側固定端約束，右端自由，壓電片上下表面施加5個周期的220V正弦交流電，如圖3所示。定義分析步，打開幾何非線性開關，設置步長為100s，每間隔1s輸出一組結果，采用動力學隱式求解方法。
4.計算結果
通過ABAQUS有限元計算可以得到壓電復合結構的正弦振動響應結果，如圖4所示，動態圖展示了壓電復合結構在交流電作用下動力學響應。
展開 abaqus有限元分析過程 附ABAQUS有限元分析常見問題解答下載
一、有限單元法的基本原理
有限單元法（The Finite ElementMethod）簡稱有限元（FEM），它是利用電子計算機進行的一種數值分析方法。它在工程技術領域中的應用十分廣泛，幾乎所有的彈塑性結構靜力學和動力學問題都可用它求得滿意的數值結果。
有限元方法的基本思路是：化整為零，積零為整。即應用有限元法求解任意連續體時，應把連續的求解區域分割成有限個單元，并在每個單元上指定有限個結點，假設一個簡單的函數（稱插值函數）近似地表示其位移分布規律，再利用彈塑性理論中的變分原理或其他方法，建立單元結點的力和位移之間的力學特性關系，得到一組以結點位移為未知量的代數方程組，從而求解結點的位移分量. 進而利用插值函數確定單元集合體上的場函數。由位移求出應變, 由應變求出應力
二、ABAQUS有限元分析過程有限元分析過程可以分為以下幾個階段
1.建模階段:
建模階段是根據結構實際形狀和實際工況條件建立有限元分析的計算模型――有限元模型，從而為有限元數值計算提供必要的輸入數據。有限元建模的中心任務是結構離散，即劃分網格。但是還是要處理許多與之相關的工作：如結構形式處理、集合模型建立、單元特性定義、單元質量檢查、編號順序以及模型邊界條件的定義等。
2.計算階段:
計算階段的任務是完成有限元方法有關的數值計算。由于這一步運算量非常大，所以這部分工作由有限元分析軟件控制并在計算機上自動完成
3.后處理階段:
它的任務是對計算輸出的結果驚醒必要的處理，并按一定方式顯示或打印出來，以便對結構性能的好壞或設計的合理性進行評估，并作為相應的改進或優化，這是驚醒結構有限元分析的目的所在。
展開 
有限元的歷史與現代工程結構力學
有限元方法的思想最早可以追溯到古人的“化整為零”、“化圓為直”的作法，如“曹沖稱象”的典故，我國古代數學家劉徽采用割圓法來對圓周長進行計算。這些實際上都體現了離散逼近的思想，即采用大量的簡單小物體來“沖填”出復雜的大物體。
曹沖稱象
有限元法的物理實質是：把一個連續體近似地，用有限個在節點處相連接的單元組成的組合體來代替，從而把連續體的分析轉化為單元分析，加上對這些單元組合的分析問題。
英國科學家瑞利Rayleigh(1842-1919)
早在1870年，英國科學家瑞利Rayleigh就采用假想的“試函數”來求解復雜的微分方程。
1909年，里茲Ritz（1878-1909）將其發展成為完善的數值近似方法，為現代有限元方法打下堅實基礎。
Richard Courant(1888-1972)，首次提出有限元的思想
1943年，Richard Courant已從數學上明確提出過有限元的思想，發表了第一篇使用三角形區域的多項式函數來求解扭轉問題的論文，由于當時計算機尚未出現，并沒有引起應有的注意。但后來，人們認識到了Courant工作的重大意義，并將1943年作為有限元法的誕生之年。
20世紀40年代，由于航空事業的飛速發展，設計師需要對飛機結構進行精確的設計和計算，便逐漸在工程中產生了的矩陣力學分析方法。
1955年，德國出版了第一本關于結構分析中的能量原理和矩陣方法的書，為后續的有限元研究奠定了重要的基礎。
1956年，M. J. Turner（波音公司工程師），R. W. Clough（土木工程教授），H. C. Martin（航空工程教授）及L. J.
展開 Abaqus有限元分析不收斂該怎么辦？ 附ABAQUS非線性有限元分析實例下載
阻尼的添加方式主要有四種：
①材料阻尼或自穩定系數，CDP模型中就有viscosity；部分損傷材料提供Stablization Cohesive系數；動力分析中可以定義Damping，但是對于靜力分析，材料Damping定義是無作用的；
②單元自穩定系數，不是所有單元都有的，其中Cohesive單元經常會定義上；
③自動穩定設置，類似全局阻尼，可以避免由于塑性 絞/帶、屈曲或失穩導致的不收斂問題；
④接觸阻尼或自穩定系數，接觸屬性中可以定義阻尼；接觸控制中定義阻尼自穩定系數，不太常用，位于Interaction模塊->Contact Controls（接觸對）或Contact Stabilization（通用接觸），如果沒有接觸問題就不用定義。
講了這么多，最后還是那句話：“紙上得來終覺淺”，需要大家在今后的練習過程中多多摸索、練習，只有實操后所萃取的精華才是最好的。希望這些經驗總結能為給大家填坑搭橋，節約些許調試時間。
下載地址：ABAQUS非線性有限元分析實例
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展開 ABAQUS在結構工程中的應用 附ABAQUS結構工程分析及實例詳解下載
隨著計算力學、計算數學、工程管理學特別是信息技術飛速發展，數值模擬技術日趨成熟。數值模擬可以廣泛的應用到土木、機械、電子、能源、冶金、國防軍工、航天航空等諸多領域。
有限元法作為工程分析領域應用較為廣泛的一種計算方法，自20世紀中葉以來，以其獨有的計算優勢得到了廣泛的發展和應用，已出現了不同的有限元算法，并由此產生了一批非常成熟的通用和專業有限元商業軟件。ABAQUS軟件以它的多物理場耦合分析功能成為CAE軟件的應用主流，在工程分析應用中得到了較為廣泛的應用。
結構工程數值分析對有限元分析軟件有特定的要求，如需擁有能夠真實反應土體形狀的本構模型、能夠進行有效應力和孔壓的計算、可以準確模擬接觸面性狀等等。ABAQUS軟件在這些方面具有很強的適應性。以下簡要介紹以下ABAQUS軟件在結構工程中的應用。
1、有限元方法簡介：
有限元方法的基礎是變分原理和加權余量法，其基本求解思想是把計算域劃分為有限個互不重疊的單元，在每個單元內，選擇一些合適的節點作為求解函數的插值點，將微分方程中的變量改寫成由各變量或其導數的節點值與所選用的插值函數組成的線性表達式，借助于變分原理或加權余量法，將微分方程離散求解。
有限單元法根據其未知變量的設置類型可分為三種方法：
位移法有限元（以單元節點位移為基本未知量）
力法有限元（以單元節點力為基本未知量）
混合有限元（部分節點力和部分節點位移作為基本未知量）
2、利用ABAQUS分析結構工程的注意事項及技術總結
2.1混凝土靜力分析
2.1.1混凝土坍落度測定
i. 采用線性Drucker-Prager模型進行混凝土坍落模擬分析。
ii.
展開 結構可靠度隨機有限元——理論及工程應用
結構可靠度隨機有限元——理論及工程應用
作者：秦權 等著
出版社：清華大學出版社
出版日期：2006-9-1
ISBN：7302130698
字數：356000
印次：1
版次：1
紙張：膠版紙
定價：40 元當當價：31 元節省：9.00 元鉆石vip價：31.00 元
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內容提要
本書摒棄攝動法隨機有限元，集中討論了可靠度隨機有限元，內容包括非正態變量的變量置換，拉丁方抽樣蒙特卡羅法，FORM和SORM，隨機場離散，靜、動力隨機有限元反應梯度計算，退化結構的時變可靠度，結構系統可靠度，以及作者開發的隨機有限元軟件等。
書中反映了國內外可靠度隨機有限元的最新進展，其中包括了作者的研究成果，如線性回歸離散隨機場、非正態變量置換引起可靠度的附加誤差、點擬和及曲面擬合SORM算法、退化結構的時變可靠度計算以及用預后驗決策分析優化橋梁維修制度。
本書的讀者對象為結構可靠度領域的工程師、教師和研究生。
作者簡介
秦權，1956-1962 清華大學工程力學系本科1962-1966 清華大學工程力學系研究生1967-1980 機械工業部第八設計院工程師1980-1982 美國斯坦福大學訪問學者1983-1992 冶金部建筑研究總院高級工程師1992- 清華大學土木系教授（1994）、博士生導師（1998）、責任教授（1999），2003- 中國路橋集團橋梁技術公司顧問《工程力學》、《中國公路學報》編委會委員為Journal of Sound and Vibration、工程力學、力學學報等23家學報審稿。
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