★★★装配体有限元分析

基于ANSYS WORKBENCH的装配体有限元分析

模拟装配体的本质就是设置零件与零件之间的接触问题。

装配体的仿真所面临的问题包括：

（1）模型的简化。这一步包含的问题最多。实际的装配体少的有十几个零件，多的有上百个零件。这些零件有的很大，如车门板；有的体积很小，如圆柱销；有的很细长，如密封条；有的很薄且形状极不规则，如车身；有的上面钻满了孔，如连接板；有的上面有很多小突起，如玩具的外壳。在对一个装配体进行分析时，所有的零件都应该包含进来吗？或者我们只分析某几个零件？对于每个零件，我们可以简化吗？如果可以简化，该如何简化？可以删除一些小倒角吗？如果删除了，是否会出现应力集中？是否可以删除小孔，如果删除，是否会刚好使得应力最大的地方被忽略？我们可以用中面来表达板件吗？如果可以，那么，各个中面之间如何连接？在一个杆件板件混合的装配体中，我们可以对杆件进行抽象吗？或者只是用实体模型？如果我们做了简化，那么这种简化对于结果造成了多大的影响，我们可以得到一个大致的误差范围吗？所有这些问题，都需要我们仔细考虑。

（2）零件之间的联接。装配体的一个主要特征，就是零件多，而在零件之间发生了关系。我们知道，如果零件之间不能发生相对运动，则直接可以使用绑定的方式来设置接触。如果零件之间可以发生相对运动，则至少可以有两种选择，或者我们用运动副来建模，或者，使用接触来建模。如果使用了运动副，那么这种建模方式对于零件的强度分析会造成多大的影响？在运动副的附近，我们所计算的应力其精确度大概有多少？什么时候需要使用接触呢？又应该使用哪一种接触形式呢？

（3）材料属性的考虑。在一个复杂的装配体中所有的零件，其材料属性多种多样。我们在初次分析的时候，可以只考虑其线弹性属性。但是对于高温，重载，高速情况下，材料的属性不再局限于线弹性属性。此时我们恐怕需要了解其中的每一种材料，它是超弹性的吗？是哪一种超弹性的？它发生了塑性变形吗？该使用哪一种塑性模型？它是粘性的吗？它是脆性的吗？它的属性随着温度而改变吗？它发生了蠕变吗？是否存在应力钢化问题？如此众多的零件，对于每一个零件，我们都需要考察其各种各样的力学属性，这真是一个丰富多彩的问题。（4）有限元网格的划分。我们知道，通过WORKBENCH，我们只需要按一个按钮，就可以得到一个粗糙的网格模型。但是如果从HYPERMESH的角度来看，ANSYS自动划分的网格，很多都是不合理的，质量较差而不能使用。那么对于装配体中的每个零件，我们该如何划分网格？对于每一个零件，我们是否要对之进行切割形成规则的几何体后，然后尽量使用六面体网格？如果

我们这样做的话，那么单单划分网格这一项，就要消耗我们大量的时间。而且，当这种网格划分完以后，我们还需要反复加密网格，反复计算，直到结果的收敛。就如同减速器这样的一个装配体，稍微粗略的划分网格，都是10万多个节点，如果我们网格划分得细密一些，很容易上百万个节点。这么大量的节点，一般的笔记本和台式机计算起来都很困难。这给我们的仿真工作带来了极大的困扰。

这些问题都是前处理中出现的。如何解决这些问题，恐怕要我们广大的CAE工程师和CAE研究人员共同努力，从各个侧面进行研究，得到一些个别的成果，然后在某些时候，再集成起来，得到具有普遍指导意义的方法和结论。

ANSYS WORKBENCH提供的六种接触类型

不少朋友提到了关于接触类型的问题，对于如何使用接触类型弄不清楚。为了帮助刚入门的朋友们了解这些接触类型，笔者首先翻译了ANSYS 关于接触类型的帮助，然后对之进行点评。

翻译的部分帮助如下：

ANSYS WORKBENCH提供了6种接触类型，这些接触类型大多只对面接触使适用。

（1）bonded.使用绑定以后，在接触面或者接触边之间不存在切向的相对滑动或者法向的相对分离。这是缺省的接触类型，适用于所有的接触区域（实体接触，面接触，线接触）。

（2）no separation.这与绑定类似。在接触面或者接触线之间不允许发生法向的相对分离，但是允许发生少量的切向无摩擦滑动。

（3）frictionless:用于模拟无摩擦的单边接触。所谓单边接触，就是说，一旦两个物体之间出现了分离，则法向力就为零。因此当外力发生改变时，接触面之间可能会分开，也可能会闭合。这种情况下假设摩擦系数为零，即当发生切向相对滑动时，没有摩擦力。

（4）rough：与无摩擦接触类型相似。它模拟非常粗糙的接触，保证两个物体之间只是发生静摩擦，而不会发生切向的滑移，从而不会产生滑动摩擦。它相当于在两个物体之间施加了无限大的摩擦系数。

（5）frictional:有摩擦的接触。这是最实际的情况，两个接触面之间既可以法向分离，也可以切向滑动。当切向外力大于最大静摩擦力后，发生切向滑动。一旦发生切向滑动后，会在接粗面之间出现滑动摩擦力，该滑动摩擦力要根据正压力和摩擦系数来计算。此时需要用户输入摩擦系数。

（6）forced frictional sliding:该选项只对刚体动力学适用。它与frictional类型类似，只是没有静摩擦阶段。此时，系统会在每个接触点上施加一个切向的阻力。该切向阻力正比于法向接触力。

到底使用哪种接触类型，取决于你需要解决的问题。如果（1）需要模拟两个物体之间轻微的分离（2）要获得接接触面附近的应力，那么可以考虑下列三种接触类型：frictionless,rough和frictional.它们可以模拟间隙，并能更精确的建模真实的接触区域。不过使用这三种接触会导致更长的求解时间，也可能会导致收敛问题。如果出现了收敛问题，那么可以对接触区域使用更细的网格。

笔者的点评如下：

装配体的分析中，如何对两个物体之间的连接关系进行建模是一个关键技术问题。对于连接关系，总体考虑如下：

（1）如果两个相邻物体在分析中始终不会有相对运动，最好直接在DM中用多体部件来表达，这最省事。

（2）如果两个相邻物体在分析中存在相对运动，而我们并不关注其连接点附近的应力情况，那么用运动副来表述更简单。

（3）如果相邻两物体在分析中有相对运动，而且我们对这种相对运动的接触面及其附近点的应力情况感兴趣，那么使用接触。

关于接触类型的分类问题。

实际上，接触就是依据两个物体之间是否有切向和法向的相对分离来进行划分的。在两个相互接触的物体之间，也只能发生这两种运动。要么，在法线方向上可以分开；要么在切线方向上可以发生相对移动。

如果

（1）法线方向不可分开，切线方向也不可发生相对滑动，则使用boneded。

（2）法线方向不可分开，切线方向可以发生轻微的无摩擦滑动，则使用no separation.

(3) 法线方向可以分开，切线方向不可以发生相对滑动，则用rough.

(4) 法线方向可以分开，切线方向可以发生相对滑动，且没有摩擦力。则是frictionless。

(5) 法线方向可以分开，切线方向可以发生相对滑动，存在摩擦力。则是frictional。基于Ansys Workbench的接触分析例子1

前面一篇基于Ansys经典界面的接触分析例子做完以后，不少朋友希望了解该例子在Workbench中是如何完成的。我做了一下，与大家共享，不一定正确。毕竟这种东西，教科书上也没有，我只是按照自己的理解在做，有错误的地方，恳请指正。

1．问题描述

一个钢销插在一个钢块中的光滑销孔中。已知钢销的半径是0.5 units, 长是2.5 units，而钢块的宽是4 Units, 长4 Units,高为1 Units,方块中的销孔半径为0.49 units,是一个通孔。钢块与钢销的弹性模量均为36e6，泊松比为0.3.

由于钢销的直径比销孔的直径要大，所以它们之间是过盈配合。现在要对该问题进行两个载荷步的仿真。

（1）要得到过盈配合的应力。

（2）要求当把钢销从方块中拔出时，应力，接触压力及约束力。

2．问题分析

由于该问题关于两个坐标面对称，因此只需要取出四分之一进行分析即可。

进行该分析，需要两个载荷步：

第一个载荷步，过盈配合。求解没有附加位移约束的问题，钢销由于它的几何尺寸被销孔所约束，由于有过盈配合，因而产生了应力。

第二个载荷步，拔出分析。往外拉动钢销1.7 units，对于耦合节点上使用位移条件。打开自动时间步长以保证求解收敛。在后处理中每10个载荷子步读一个结果。

本篇只谈第一个载荷步的计算。

3．生成几何体

上述问题是ANSYS自带的一个例子。对于几何体，它已经编制了生成几何体的命令流文件。所以，我们首先用经典界面打开该命令流文件，运行之以生成四分之一几何体；然后导出为一个IGS文件，再退出经典界面，接着再到WORKBENCH中，打开该IGS文件进行操作。

（3.1）首先打开ANSYS APDL14.5.

（3.2）然后读入已经做好的几何体。从【工具菜单】-->【File】-->【Read Input From】打开导入文件对话框

找到ANSYS自带的文件

\Program Files\Ansys Inc\V145\ANSYS\data\models\block.inp 【OK】后四分之一几何模型被导入，结果如下图

（3.3）导出几何模型

从【工具菜单】】-->【File】-->【Export】打开导出文件对话框，在该对话框中设置如下

即把数据库中的几何体导出为一个block.igs文件。【OK】以后该文件被导出。

（3.4）退出ANSYS APDL14.5.

选择【OK】退出经典界面。

4．打开Ansys WorkBench，并新建一个静力学分析系统。

结果如下图

导入几何体模型。在Geometry单元格中，选择Import Geometry -->Browse，如下图

找到上一步所生成的block.igs文件。则该静力学系统示意图更新如下。可见，几何单元格后面已经打勾，说明文件已经关联。

5．浏览几何模型

双击Geometry单元格，打开几何体。在弹出的长度单位对话框内，选择米（Meter）的单位。

然后按下工具栏中的Generate按钮如下图

则主窗口中模型如下图

可见，长方形的变长是2m，这与题目中给定的大小是一致的。

然后退出DesignModeler，则又重新回到WorkBench界面中。

6．定义材料属性

双击Engineering Data，则默认材料是钢材。这里直接修改该钢材的属性即可。只有线弹性材料属性：弹性模量36E6和泊松比0.3

然后在工具栏中选择“Return To Project”以返回到WorkBench界面中。

7．创建接触

在主窗口中分别选择目标面，接触面如下

然后对该接触的细节面板设置如下

其中，

（1）说明接触类型是带摩擦的接触，摩擦系数是0.2，是非对称接触

（2）指明法向接触面的刚度因子是0.1.

8．划分网格

双击Model单元格进入到Mechanical中。在mesh下面插入一个method，并设置该方法为Sweep method.在其细节视图中选择Geometry为两个物体。则ANSYS会对这两个物体按照扫描方式划分网格。

在Mesh下面再插入一个尺寸控制，用于控制钢销的两个直角边为3等分。

在Mesh下面再插入另外一个尺寸控制，用于控制钢销的1个圆弧边为4等分。

按下Generate 后，则生成的有限元模型如下图。

9．设置边界条件

设置四个面为对称边界条件

然后还要固定钢块的一个面

此时模型树的结构如下图

10．进行求解设置

进行分析设置

其中，（1）意味着只有一个载荷步，该载荷步也只有一个载荷子步，关闭了自动时间步长，该载荷步结束的时间是100.

（2）的意思是打开大变形开关。

11．求解

在右键菜单中选择Solve进行计算。

12．后处理

查看总体的米塞斯应力如下图

可见，最大的应力是0.46Mpa左右，而在经典界面中得到的最大米塞斯应力是0.29Mpa。这主要应该是由于两边的网格划分不一致所导致的。

查看接触处的状态（只考察接触面）

下面是接触处的渗透图

可见，最大渗透量是4.78mm，这与经典界面中的同样有区别。下图是接触压力

大致为0.26Mpa，同样比经典界面要大。

可见，这里给出的各个应力都要比经典界面大，但是都在一个量级上，一般来说，这应该是网格划分不相同的结果。如果进一步细分网格，无论经典界面还是Workbench均应该收敛到同一个值。

装配体有限元分析

1.在对装配体进行有限元分析时，我说的装配体指的是大型机械整机的装配体，比如机床，模锻水压机之类的，其中比如底座等部位有螺纹连接，进行分析时，怎么处理？

2.ansys软件中，用glue粘接和将两部分建模的时候直接就建成一个整体，这两者有什么区别？

保留螺纹孔装配即可（去掉螺钉、螺纹），然后进行模态分析的时候，早螺纹孔处施加约束即可。

确定分析什么，主要影响因数。分析模态，主要是把整机的质量，和固定方式确定好就可以了。注意整机材料设定。

1、螺钉连接的处理方式很多，有时候可以用MPC来处理

2、glue和螺钉连接不一样，而这差别较大！

glue类似于接触中的绑定。。。

图元之间仍然相互独立。。。只是在边界上予以粘结。。。

使模型成为一个多体部件。。。

模态分析中。。。结构的固有频率只与它的质量与刚度有关。。。

对整机模态分析，直接用GLUE处理螺栓联接面是很粗糙的建模方式，与实际相差比较大。见得比较多的处理方法是用弹簧阻尼单元联接两个部件，看几篇相关的论文就清楚了

1、装配体分析一般不考虑螺栓这样的细节吧？螺栓这样的东西通常是可以手算的。我们用ansys通常是因为一些东西太复杂，手算没法算。

2、区别在于，直接建的话，交界的地方可能没有节点。而那个地方比较关键的话，你可能希望那里有节点。

[求助]求助workbench装配体模态分析

本人刚刚接触workbench，就是冲着装配体分析去的，我先用pro/E画了两个齿轮箱外壳，然后用刚性装配成一个组件，导出igs，然后打开workbench，模态分析模块，材料默认的结构钢，我没有改动，然后导入igs，单位设置成mm，默认方式划分网格，然后求了15阶模态，结果出来了，过程中没有错误提示，但是每阶频率数值太小，50HZ到120HZ，和我用ansys计算的相差很大，ansys算的是100HZ到800HZ，请问这是什么原因？请各位大神把可能的问题都给我指出来吧，谢谢了

ansys模态分析基本上是不考虑非线性的

模态分析对网格质量要求也不高

重点关注模型及边界条件的简化

按这些思路去分析吧

约束对分析结果也有很大滴影响，楼主看看约束关系整错没有。

[求助]求助齿轮箱装配体ansys模态分析

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初始悬赏金币5 个

本人新手，想对一个完整的齿轮箱装配模型进行模态分析，齿轮箱模型是用pro/E建立的，导入到ansys

中进行分析，各个零件之间装配关系需要如何设定？希望各位踊跃发言啊

1.从振动方程上可以看出，约束不足是求不出来结果的，也就是说会出现平动，即为0的模态，因此，一般都是将其在各个方向上都约束死，保证不会出现欠约束情况。

2.零部件之间的约束关系的确定，从有限元的角度看，一般都是将重合面上的节点对应合并，至于合并到什么程度，一般很难确定，需要不断地做实验来修正约束数目。

3.还有一种约束方式，如果两个部件之间有同轴度等要求，就需要将其中心点合并，这种方法很多书上都有，

有些书上的约束基本不考虑工程问题，还有些干脆回避，只是将方法讲一下，由我们自己去举一反三。

装配体的模态分析并不复杂，原理和单个零件的模态分析是一样的。只要注意以下几点：

1 整体的约束条件设置必须符合实际情况。与静力分析不同，即使没有约束，也是可以进行模态分析的，只是会出现最多6 个刚体运动。

2 由于装配体是由多个零件组成的，各个零件的约束就成了问题。一般情况，不应该对每个零件单独施加约束，而是要通过零件之间的连接关系(装配关系) 来为它们提供合适的约束。如果约束不当，则会出现某些零件单独的刚体运动，从而破坏了装配的整体性。

3 一般情况，零件之间的装配关系可以采用：节点耦合、约束方程、RBE3、接触等，多种方式来模拟，具体使用哪一种方式，要根据装配的具体情况来确定。

谢谢您的解答那么能否给我推荐一些关于装配体模态分析的资料？最好有实例分析的那种... youku上有

先计算接触应力状态，在此基础上计算模态

简化

接触很复杂用些弹簧阻尼模拟，需要看一些资料

其实整个轴承的模态计算似乎没有多大必要吧，个人觉得很难说做的结果对错，对于振动有何指导。

ansys对装配体做模态分析时，怎样处理接触部分？

是先网格划分呢还是先进行布尔运算？是利用add还是glue?

采纳率：56%11级2013.07.09

在划分网格之间进行布尔操作，因为对于装配体而言网格的划分跟模型连接有很大关系，在划分网格的时候会产生过度网格。同时对于两种布尔操作的方法我认为都不是太合适，无论是add还是glue默认的都是刚性接触，所以对于振动传递的时候不能完全模拟实际的工作状态，所以你最好创建一下接触对或者你使用workbench进行操作试一试，有可能会好一下。

过盈配合件的装配办法

过盈配合件的装配方法有： 过盈配合件是依靠相配件装配以后的过盈量达到紧固联接。装配后．由于材料的弹性变形，使配合面之间产生压力，因此在工作时配合面间具有相当的联擦力来传递扭短或轴向力。过盈配合装配一般属于不可拆卸的固定连接。过盈配合件的装配方法有：(1)人工锤击法，(2)压力机压入法； (3)冷装法，(4)轴承加热器热装法。 轴承加热器热装法:? 适用过盈量较大轴承、齿轮、齿圈、电机外壳的加热器装配?? 1．做好热装前的准备工作．以保证热装工序的顺利完成?? 1?）加热温度T计算公式T＝(σ＋δ)/ad＋T (℃)?式中d－配合公称直径(mm)?? a－加热零件材料线膨胀系数(1/℃)?常用材料线膨胀系数见有关手册σ－配合尺寸的最大过盈量mmδ－所需热装间隙(mm)?当d<200mm时，?? δ取(1"2)σ当d≥200mm时，δ取(0.001"0.0015)d2?? 2）加热时间按零件厚10mm需加热10min估算。厚度值按零件轴向和径向尺寸小者计算?? 3）保温时间按加热时间的1/4估算??? 2．包容件加热．胀量达到要求后，要迅速清理包容件和包件的配合表面，然后立即进行热装。要求操作动作迅速准确，一次热装到位，中涂不许停顿。若发生异常，不允许强迫装入，必须排除故障，重新加热再进行热装?? 3.零件热装后，采用拉、压、顶等可靠措施使热装件靠近被包容件轴向定位面。零件冷却后，其间隙不得大于配合长度的1000?? 4.钢件中装铜套时，包容件只能作一次热装，装后不允许作为二次热装的包容件再行加热?? 5.凡镶圈结构的齿轮与的热装时．在装齿圈时已加热过一次，当与轴热装时，又需二次加热，一般应采用油浴加热。若条件有限，也可采用电炉加热，但必须严格控制温升速度，使之温度均匀．且工作外表面离炉丝距离大于300mm，否则不准采用?? 6.?采用电感式加热器加热，必须适当选择设备规格，并严格遵守设备操作规程?? 冷装法：适用于包容件无法加热或加热会导致零件精度、材料组织变化、影响其力学件的装配?? 1．冷装时?? l冷冻温度TI计算公式?? T1=2σ/a1d (℃)?? 式中??? σ—最大过盈量(mm)?? d—被包容件的外径(mm) a1—被包容件冷却时? 线膨胀系数常用材料冷却时线膨胀系数见有关手册?? 冷冻时间t计算公式?? t= a'δ' (6～8)(mm)?? 式中?与材料有关的系数见有关手册被冷冻零件的特征尺寸。即零件的最大断面半径或? 壁厚尺寸(mm)?? 1)按公式计算冷冻温度T??

精讲solidworks有限元分析步骤

2013-08-29 17:31 by:有限元来源:广州有道有限元 1. 软件形式： ㈠. SolidWorks的内置形式： ◆COSMOSXpress——只有对一些具有简单载荷和支撑类型的零件的静态分析。 ㈡. SolidWorks的插件形式： ◆COSMOSWorks Designer——对零件或装配体的静态分析。 ◆COSMOSWorks Professional——对零件或装配体的静态、热传导、扭曲、频率、掉落测试、优化、疲劳分析。 ◆COSMOSWorks Advanced Professional——在COSMOSWorks Professional的所有功能上增加了非线性和高级动力学分析。 ㈢. 单独发行形式： ◆COSMOS DesignSTAR——功能与COSMOSWorks Advanced Professional相同。 2. 使用FEA的一般步骤： FEA=Finite Element Analysis——是一种工程数值分析工具，但不是唯一的数值分析工具！其它的数值分析工具还有：有限差分法、边界元法、有限体积法… ①建立数学模型——有时，需要修改CAD几何模型以满足网格划分的需要， （即从CAD几何体→FEA几何体），共有下列三法： ▲特征消隐：指合并和消除在分析中认为不重要的几何特征，如外圆角、圆边、标志等。▲理想化：理想化是更具有积极意义的工作，如将一个薄壁模型用一个平面来代理（注：如果选中了“使用中面的壳网格”做为“网格类型”，COSMOSWorks会自动地创建曲面几何体）。 ▲清除：因为用于划分网格的几何模型必须满足比实体模型更高的要求。如模型中的细长面、多重实体、移动实体及其它质量问题会造成网格划分的困难甚至无法划分网格—这时我们可以使用CAD质量检查工具（即SW菜单: Tools→Check…）来检验问题所在，另外含有非常短的边或面、小的特征也必须清除掉（小特征是指其特征尺寸相对于整个模型尺寸非常小！但如果分析的目的是找出圆角附近的应力分布，那么此时非常小的内部圆角应该被保留）。 ②建立有限元模型——即FEA的预处理部分，包括五个步骤： ▲选择网格种类及定义分析类型（共有静态、热传导、频率…等八种类别）——这时将产生一个FEA算例，左侧浏览器中之算例名称之后的括号里是配置名称； ▲添加材料属性: 材料属性通常从材料库中选择，它不并考虑缺陷和表面条件等因素，与几何模型相比，它有更多的不确定性。

过盈量与装配力计算公式

过盈联接 1．确定压力p； 1）传递轴向力F 2）传递转矩T 3）承受轴向力F和转矩T的联合作用 2．确定最小有效过盈量，选定配合种类； 3．计算过盈联接的强度； 4．计算所需压入力；（采用压入法装配时） 5．计算包容件加热及被包容件冷却温度；（采用胀缩法装配时） 6．包容见外径胀大量及被包容件内径缩小量。 1. 配合面间所需的径向压力p 过盈联接的配合面间应具有的径向压力是随着所传递的载荷不同而异的。 1）传递轴向力F当联接传递轴向力F时（图7-20），应保证联接在此载荷作用下，不产生轴向滑动。亦即当径向压力为P时，在外载荷F的作用下，配合面上所能产生的轴向摩擦阻力F，应大于或等于外载荷F。 图: 变轴向力的过盈联接图: 受转矩的过盈联接 设配合的公称直径为人配合面间的摩擦系数为人配合长度为l，则

F f=πdlpf

因需保证F f ≥F，故 [7-8] 2）传递转矩T当联接传递转矩T时，则应保证在此转矩作用下不产生 周向滑移。亦即当径向压力为P时，在转矩T的作用下，配合面间所能产生的摩 擦阻力矩M f 应大于或等于转矩T。 设配合面上的摩擦系数为f①，配合尺寸同前，则 M f=πdlpf·d/2 因需保证M f ≥T．故得 [7-9] ① 实际上，周向摩擦系数系与轴向摩擦系数有差异，现为简化．取两者近似相等．均以f表示。 配合面间摩擦系数的大小与配合面的状态、材料及润滑情况等因素有关，应由实验测定。表7－5给出了几种情况下摩擦系数值，以供计算时参考。 表: 摩擦系数f值 压入法胀缩法 联接零件材料无润滑时f 有润滑时f 联接零件 材料 结合方式，润滑 f 钢—铸钢0.11 0.08 钢—钢油压扩孔，压力 油为矿物油 0.125 钢—结构钢0.10 0.07 油压扩孔，压力 油为甘油，结合 面排油干净 0.18 钢—优质结构钢0.11 0.08 在电炉中加热包 容件至300℃ 0.14 钢—青铜0.150.20 0.030.06 在电炉中加热包 容件至300℃以 后，结合面脱脂 0.2 钢—铸铁0.120.15 0.050.10 钢—铸铁油压扩孔，压力 油为矿物油 0.1 铸铁—铸钢0.150..25 0.150.10 钢—铝镁无润滑0.100.15

有限元分析软件比较分析

有限元分析软件 有限元分析是对于结构力学分析迅速发展起来的一种现代计算方法。它是50 年代首先在连续体力学领域--飞机结构静、动态特性分析中应用的一种有效的数值分析方法，随后很快广泛的应用于求解热传导、电磁场、流体力学等连续性问题。 有限元分析软件目前最流行的有：ANSYS、ADINA、ABAQUS、MSC 四个比较知名比较大的公司，其中ADINA、ABAQUS 在非线性分析方面有较强的能力目前是业内最认可的两款有限元分析软件，ANSYS、MSC 进入中国比较早所以在国内知名度高应用广泛。目前在多物理场耦合方面几大公司都可以做到结构、流体、热的耦合分析，但是除ADINA 以外其它三个必须与别的软件搭配进行迭代分析，唯一能做到真正流固耦合的软件只有ADINA。ANSYS是商业化比较早的一个软件，目前公司收购了很多其他软件在旗下。ABAQUS专注结构分析目前没有流体模块。MSC是比较老的一款软件目前更新速度比较慢。ADINA是在同一体系下开发有结构、流体、热分析的一款软件，功能强大但进入中国时间比较晚市场还没有完全铺开。 结构分析能力排名：ABAQUS、ADINA、MSC、ANSYS 流体分析能力排名：ANSYS、ADINA、MSC、ABAQUS 耦合分析能力排名：ADINA、ANSYS、MSC、ABAQUS 性价比排名：最好的是ADINA，其次ABAQUS、再次ANSYS、最后MSC ABAQUS 软件与ANSYS 软件的对比分析： 1．在世界范围内的知名度：两种软件同为国际知名的有限元分析软件，在世界范围内具有各自广泛的用户群。ANSYS 软件在致力于线性分析的用户中具有很好的声誉，它在计算机资源的利用，用户界面开发等方面也做出了较大的贡献。ABAQUS软件则致力于更复杂和深入的工程问题，其强大的非线性分析功能在设计和研究的高端用户群中得到了广泛的认可。由于ANSYS 产品进入中国市场早于ABAQUS，并且在五年前ANSYS 的界面是当时最好的界面之一，所以在中国，ANSYS 软件在用户数量和市场推广度方面要高于ABAQUS。但随着ABAQUS北京办事处的成立，ABAQUS软件的用户数目和市场占有率正在大幅度和稳步提高，并可望在今后的几年内赶上和超过ANSYS。 2．应用领域：ANSYS 软件注重应用领域的拓展，目前已覆盖流体、电磁场和多物理场耦合等十分广泛的研究领域。ABAQUS 则集中于结构力学和相关领域研究，致力于解决该领域的深层次实际问题。 3．性价比：ANSYS 软件由于价格政策灵活，具有多种销售方案，在解决常规的

过盈配合零件装配

过盈配合零件装配 将具有过盈量的零件组装到设定位置上的工艺。过盈配合在机械零件连接中应用很广，如轴承、联轴器等与轴的联接常采用这种配合方式。装配后有定位精度要求或需要拆卸的，应选用过渡配合或小间隙，小过盈的配合 过盈配合零件装配方法，一般有压装、热装和冷装三种，通常依配合特性和现场条件参照表1进行选择。 d H7/K6 压装常温下将具有过盈量配合的两个零件压到装配位置。过盈量较小者，可用锤击法；过盈量稍大者，应用压力

机装配。装配前应将配合面清洗干净、清除毛刺，并涂以润滑剂。所需压力一般按下式计算：当配合件皆为钢质时 当被包容件为钢，包容件为铸铁时 式中P为压入力，kN；D为包容件外径，mm；d为被包容件外径，mm；i为平均实测过盈值，mm；L为包容件与被包容件的配合长度，mm。 热装将包容件用木炭、焦炭、蒸汽、氧乙炔焰、电感应或热油等方法均匀加热(温度应低于被加热件材料的回火温度)，使其直径微量胀大，并与被包容件产生一定间隙后进行装配。所需加热温度，一般按下式计算：

mm；α为被加热件材料的线膨胀系数，1／℃；d为被加热件的公称直径，mm；t o为环境温度，℃。 在冶金设备安装中，经常遇有大型装配件，应按其外形尺寸及重量选择最适当的加热方法，准备好加热设施以及起重运输工具、测温用具和检查用样板等。 冷装当包容件因尺寸、重量或材质等原因不易或不宜加热时，可采用液氨、液氮等冷却剂将被包容件冷却到一定温度．使其外径微量减小．并与包容件之间产生一定间隙后，再装配到设定位置上。常用的冷却剂及其所能达到的冷却温度见表2。 当被冷却件温度接近或低于材料脆性转变温度时，装配中不可用锤敲击。被冷却件所需冷却温度一般按下式计算：

★★★装配体有限元分析

基于ANSYS WORKBENCH的装配体有限元分析 模拟装配体的本质就是设置零件与零件之间的接触问题。 装配体的仿真所面临的问题包括： （1）模型的简化。这一步包含的问题最多。实际的装配体少的有十几个零件，多的有上百个零件。这些零件有的很大，如车门板；有的体积很小，如圆柱销；有的很细长，如密封条；有的很薄且形状极不规则，如车身；有的上面钻满了孔，如连接板；有的上面有很多小突起，如玩具的外壳。在对一个装配体进行分析时，所有的零件都应该包含进来吗？或者我们只分析某几个零件？对于每个零件，我们可以简化吗？如果可以简化，该如何简化？可以删除一些小倒角吗？如果删除了，是否会出现应力集中？是否可以删除小孔，如果删除，是否会刚好使得应力最大的地方被忽略？我们可以用中面来表达板件吗？如果可以，那么，各个中面之间如何连接？在一个杆件板件混合的装配体中，我们可以对杆件进行抽象吗？或者只是用实体模型？如果我们做了简化，那么这种简化对于结果造成了多大的影响，我们可以得到一个大致的误差范围吗？所有这些问题，都需要我们仔细考虑。 （2）零件之间的联接。装配体的一个主要特征，就是零件多，而在零件之间发生了关系。我们知道，如果零件之间不能发生相对运动，则直接可以使用绑定的方式来设置接触。如果零件之间可以发生相对运动，则至少可以有两种选择，或者我们用运动副来建模，或者，使用接触来建模。如果使用了运动副，那么这种建模方式对于零件的强度分析会造成多大的影响？在运动副的附近，我们所计算的应力其精确度大概有多少？什么时候需要使用接触呢？又应该使用哪一种接触形式呢？ （3）材料属性的考虑。在一个复杂的装配体中所有的零件，其材料属性多种多样。我们在初次分析的时候，可以只考虑其线弹性属性。但是对于高温，重载，高速情况下，材料的属性不再局限于线弹性属性。此时我们恐怕需要了解其中的每一种材料，它是超弹性的吗？是哪一种超弹性的？它发生了塑性变形吗？该使用哪一种塑性模型？它是粘性的吗？它是脆性的吗？它的属性随着温度而改变吗？它发生了蠕变吗？是否存在应力钢化问题？如此众多的零件，对于每一个零件，我们都需要考察其各种各样的力学属性，这真是一个丰富多彩的问题。（4）有限元网格的划分。我们知道，通过WORKBENCH，我们只需要按一个按钮，就可以得到一个粗糙的网格模型。但是如果从HYPERMESH的角度来看，ANSYS自动划分的网格，很多都是不合理的，质量较差而不能使用。那么对于装配体中的每个零件，我们该如何划分网格？对于每一个零件，我们是否要对之进行切割形成规则的几何体后，然后尽量使用六面体网格？如果

(完整word版)有限元分析软件的比较

有限元分析软件的比较（购买必看）－转贴 随着现代科学技术的发展，人们正在不断建造更为快速的交通工具、更大规模的建筑物、更大跨度的桥梁、更大功率的发电机组和更为精密的机械设备。这一切都要求工程师在设计阶段就能精确地预测出产品和工程的技术性能，需要对结构的静、动力强度以及温度场、流场、电磁场和渗流等技术参数进行分析计算。例如分析计算高层建筑和大跨度桥梁在地震时所受到的影响，看看是否会发生破坏性事故；分析计算核反应堆的温度场，确定传热和冷却系统是否合理；分析涡轮机叶片内的流体动力学参数，以提高其运转效率。这些都可归结为求解物理问题的控制偏微分方程式，这些问题的解析计算往往是不现实的。近年来在计算机技术和数值分析方法支持下发展起来的有限元分析（FEA，Finite Element A nalysis）方法则为解决这些复杂的工程分析计算问题提供了有效的途径。在工程实践中，有限元分析软件与CAD系统的集成应用使设计水平发生了质的飞跃，主要表现在以下几个方面： 增加设计功能，减少设计成本； 缩短设计和分析的循环周期； 增加产品和工程的可靠性； 采用优化设计，降低材料的消耗或成本； 在产品制造或工程施工前预先发现潜在的问题； 模拟各种试验方案，减少试验时间和经费； 进行机械事故分析，查找事故原因。 在大力推广CAD技术的今天，从自行车到航天飞机，所有的设计制造都离不开有限元分析计算，FEA在工程设计和分析中将得到越来越广泛的重视。国际上早20世纪在50年代末、60年代初就投入大量的人力和物力开发具有强大功能的有限元分析程序。其中最为著名的是由美国国家宇航局（NASA）在1965年委托美国计算科学公司和贝尔航空系统公司开发的NASTRAN有限元分析系统。该系统发展至今已有几十个版本，是目前世界上规模最大、功能最强的有限元分析系统。从那时到现在，世界各地的研究机构和大学也发展了一批规模较小但使用灵活、价格较低的专用或通用有限元分析软件，主要有德国的ASKA、英国的PA FEC、法国的SYSTUS、美国的ABQUS、ADINA、ANSYS、BERSAFE、BOSOR、COSMOS、ELAS、MARC和STARDYNE等公司的产品。 以下对一些常用的软件进行一些比较分析： 1. LSTC公司的LS-DYNA系列软件

过盈配合的有限元分析

过盈配合的有限元分析 工程力学系 张晨朝 20803001

过盈配合的有限元分析 摘要: 在工程应用中,利用接触有限元法建立了内轴与外套过盈配合的有限元力学模型来判断结构设计是否符合要求。针对内轴和外套的过盈配合状态，采用大型通用有限元ANSYS 软件对组合模具进行了有限元分析, 得出了内轴与外套在过盈配合状态下的应力分布规律及接触面压力分布状况, 找到了应力集中位置和大小。结论表明结构配合尺寸设计没有使结构产生变形, 该结构完全符合产品的设计要求。 关键词: 过盈配合; ANSYS Abstract: In the project application, in order to judge whether the structural design meets the requirement, the finite element and mechanical model of the interference joint between inside lining and outside wrap is established by used contact -finite- element methods. Aimed at condition of the interference joint between inside lining and outside wrap, we carry on the finite element analysis based on ANSYS and attain the stress distribution in interference joint; the pressure distribution in contact face and the location and the size of stress concentration. It is concluded that the structure interference joint size of combined die do not make the mold have distortion and the combined die completely meets the product design requirement. Key words: interference joint; ANSYS 1 引言 过盈配合[1]是机械工业中一种常见的零部件组装方式,齿轮、轴承以及火车车轮等与其装配轴之间的配合大多采用过盈配合。在工作外载荷作用下,能产生足够的摩擦力,以保证配合件之间不发生任何相对的滑动,同时接触应力又不过大,装配件能正常工作。因此,研究配合面之间的接触应力分布规律是十分重要的。机械设备中常用到轴与孔的配合[2]，为保护机体(如机架、箱体等)在设备运转中不受磨损,通常压装轴套,由轴套与轴配合。设备运转[3]一定周期轴套磨损后更换轴套即可恢复轴孔原尺寸。轴套的外径与机体通常采用静配合,而轴套内径则与轴保持不同精度的动配合。在机械设计中一般都只标出轴套内外径的尺寸及公差,以此来保证装配后形成要求的配合。由于轴套与机体[4]采用过盈配合,其过盈量(D)形成轴套与机体的装配应力,在这种装配应力的作用下,轴套内径将产生一定的收缩量(△),显然,轴套的收缩量(△)与轴套压入机体时的过盈量(D)密切相关,也与轴套和机体的几何尺寸,即两者的壁厚系数及各自材料性能相关。由于轴套的内孔收缩改变了原来的尺寸,也就改变了内孔与轴的配合关系,以致达不到原来的设计要求,容易出现间隙过小,有时甚至试车温度升高而抱轴,严重时会出现轴孔小于轴而不能装配的现象。 2 轴套装配收缩量的理论计算 工程力学中, 一般将外径与内径之比值之大于1.1的圆筒视为厚壁圆筒, 其比值为壁厚系数。在机械零件中,前述机体件之比值分布在1.1～1.5,均属厚壁圆筒,轴套类零件之比值大致分布在1.05～1.35之间。据此,可将轴套压入机体形成的结构简化为两端开口的厚壁圆筒中过盈配合组合圆筒问题。 将铜套镶入座孔在机械装配中经常遇到。过盈配合的铜套直接按图纸加工镶入座孔时,铜套对座孔为过盈配合,常温下压入或打入,内孔就收缩,改变了原来间隙配合的性质,只能重新铰孔或镗孔,才能达到孔尺寸公差要求。为保证套孔和轴的间隙配合,其内孔尺寸公差确定至关重要。 2.1 计算原理 过盈配合的铜套内径加工尺寸的计算[5]依据有四点: (1) 铜套在常温下镶入座孔后,其金属密度变化不大,可以略去不计。

过盈配合装配方法总结

过盈配合装配分析总结 摘要：由于过盈配合能承受较大的轴向力、扭矩及动载荷，应用十分广泛，并且由于它是种固定连接，因此装配时要求有正确的相互位置和紧固件，还要求装配时不损伤机件的强度和精度，装入简便迅速，还有轴承的安装是否正确，直接影响轴承使用时的精度、寿命和性能。 关键字：过盈配合；装配；热装；冷装 正文; 过盈配合的装配是将较大尺寸的被包容件（轴件）装入较小尺寸的包容件（孔件）中。如下图中间； 过盈配合能承受较大的轴向力、扭矩及动载荷，应用十分广泛，例如齿轮、联轴节、飞轮、皮带轮、链轮与轴的连接，轴承与轴承套的连接等。由于它是种固定连接，因此装配时要求有正确的相互位置和紧固件，还要求装配时不损伤机件的强度和精度，装入简便迅速。过盈配合要求零件的材料应能承受最大过盈所引起的应力，配合的 １

连接强度应在最小过盈时得到保证。常用的装配方法有压装配合、热装配合，冷装配合等。过盈配合中的公差带分布情况参考下表1 表1 过盈配合中的公差带分布状况 一、常温下的压装配合 常温下的压装配合适用于过盈量较小的几种静配合，其操作方法简单、动作迅速，是最常用的一种方法。根据施力方式不同，压装配合分为锤击法和压入法两种。锤击法主要用于配合面要求较低、长度较短，采用过渡配合的连接件；压入法加力均匀，方向易于控制，生产效率高，主要用于过盈配合，过盈量较小时可用螺旋或杠杆式压入工具压入，过盈量较大时用压力机压入。其装配工艺如下： ２

1、验收装配机件机件的验收主要应注意机件的尺寸和几何形状偏差、表面粗糙度、倒角和圆角是否符合图样要求，是否光掉了毛刺等。机件的尺寸和几何形状偏差超出允许范围，可能造成装不进、机件胀裂、配合松动等后果；表面粗糙度不符合要求会影响配合质量；倒角不符合要求或不光掉毛刺，在装配过程中不易导正和可能损伤配合表面；圆角不符合要求，可能使机件装不到预定的位置。机件尺寸和几何形状的检查，一般用千分尺或0.02mm 的游标卡尺，在轴颈和轴孔长度上两个或三个截面的几个方向进行测量，而其他检测项靠样板和目视进行检查。机件验收的同时，也就得到了相配合机件实际过盈的数据，它是计算压入力、选择装配方法等的主要依据。 2、计算压入力压装时压入力必须克服轴压入孔时的摩擦力，该摩擦力的大小与轴的直径，有效压入长度和零件表面粗糙度等因素有 关。当配合件皆为钢质时 ３

solidworks进行有限元分析的一般步骤

1.软件形式： ㈠. SolidWorks的内置形式： ◆COSMOSXpress——只有对一些具有简单载荷和支撑类型的零件的静态分析。 ㈡. SolidWorks的插件形式： ◆COSMOSWorks Designer——对零件或装配体的静态分析。 ◆COSMOSWorks Professional——对零件或装配体的静态、热传导、扭曲、频率、掉落测试、优化、疲劳分析。 ◆COSMOSWorks Advanced Professional——在COSMOSWorks Professional的所有功能上增加了非线性和高级动力学分析。 ㈢. 单独发行形式： ◆COSMOS DesignSTAR——功能与COSMOSWorks Advanced Professional相同。 2.使用FEA的一般步骤： FEA=Finite Element Analysis——是一种工程数值分析工具，但不是唯一的数值分析工具！其它的数值分析工具还有：有限差分法、边界元法、有限体积法… ①建立数学模型——有时，需要修改CAD几何模型以满足网格划分的需要， （即从CAD几何体→FEA几何体），共有下列三法： ▲特征消隐：指合并和消除在分析中认为不重要的几何特征，如外圆角、圆边、标志等。▲理想化：理想化是更具有积极意义的工作，如将一个薄壁模型用一个平面来代理（注：如果选中了“使用中面的壳网格”做为“网格类型”，COSMOSWorks会自动地创建曲面几何体）。▲清除：因为用于划分网格的几何模型必须满足比实体模型更高的要求。如模型中的细长面、多重实体、移动实体及其它质量问题会造成网格划分的困难甚至无法划分网格—这时我们可以使用CAD质量检查工具（即SW菜单: Tools→Check…）来检验问题所在，另外含有非常短的边或面、小的特征也必须清除掉（小特征是指其特征尺寸相对于整个模型尺寸非常小！但如果分析的目的是找出圆角附近的应力分布，那么此时非常小的内部圆角应该被保留）。 ②建立有限元模型——即FEA的预处理部分，包括五个步骤： ▲选择网格种类及定义分析类型（共有静态、热传导、频率…等八种类别）——这时将产生一个FEA算例，左侧浏览器中之算例名称之后的括号里是配置名称； ▲添加材料属性: 材料属性通常从材料库中选择，它不并考虑缺陷和表面条件等因素，与几何模型相比，它有更多的不确定性。 ◇右键单击“实体文件夹”并选择“应用材料到所有”——所有零部件将被赋予相同的材料属性。 ◇右键单击“实体文件夹”下的某个具体零件文件夹并选择“应用材料到所有实体”——某个零件的所有实体(多实体)将被赋予指定的材料属性。 ◇右键单击“实体文件夹”下具体零件的某个“Body”并选择“应用材料到实体”——只有

过盈量与装配力计算公式

过盈量与装配力计算公式 过盈联接 1．确定压力p； 1）传递轴向力F 2）传递转矩T 3）承受轴向力F和转矩T的联合作用 2．确定最小有效过盈量，选定配合种类； 3．计算过盈联接的强度； 4．计算所需压入力；（采用压入法装配时） 5．计算包容件加热及被包容件冷却温度；（采用胀缩法装配时）6．包容见外径胀大量及被包容件内径缩小量。

1. 配合面间所需的径向压力p 过盈联接的配合面间应具有的径向压力是随着所传递的载荷不同而异的。1）传递轴向力F 当联接传递轴向力F时（图7-20），应保证联接在此载荷作用下，不产生轴向滑动。亦即当径向压力为P时，在外载荷F的作用下，配合面上所能产生的轴向摩擦阻力Ff，应大于或等于外载荷F。 图: 变轴向力的过盈联接图: 受转矩的过盈联接． 设配合的公称直径为人配合面间的摩擦系数为人配合长度为l，则 F =πdlpf f因需保证F≥F，故f [7-8] 2）传递转矩T 当联接传递转矩T时，则应保证在此转矩作用下不产生周向滑移。亦即当径向压力为P时，在转矩T的作用下，配合面间所能产生的摩擦阻力矩M应大于或等于转矩T。f①，配合尺寸同前，则设配合面上的摩擦系 数为f M =πdlpf·d/2f因需保证M ≥T．故得f [7-9] ①实际上，周向摩擦系数系与轴向摩擦系数有差异，现为简化．取两者近似相等．均以f表示。 配合面间摩擦系数的大小与配合面的状态、材料及润滑情况等因素有关，应由实验测定。表7－5给出了几种情况下摩擦系数值，以供计算时参考。 表: 摩擦系数f值 压入法胀缩法 联接零件材有润滑时联接零件材无润滑时f 结合方式，润滑 f 料 f 料 油压扩孔，压力油钢—铸钢 0.11 0.08 0.125 为矿物油 油压扩孔，压力油钢—结构钢 0.10 0.07 为甘油，结合面排0.18 油干净钢—钢钢—优质结在电炉中加热包0.11 0.08 0.14 构钢 容件至300℃ 在电炉中加热包钢—青铜 0.15?0.20 0.03?0.06 容件至300℃以0.2 后，结合面脱脂 油压扩孔，压力油钢—铸铁 0.12?0.15 0.05?0.10 钢—铸铁 0.1 为矿物油 钢—铝镁合铸铁—铸钢 0.15?0..25 0.15?0.10 无润滑 0.10?0.15 金 3）承受轴向力F和转矩T的联合作用 此时所需的径向压力为

岩土工程有限元分析软件

岩土工程有限元分析软件 PLAXIS 2D 2015? 案例教程 北京市古城西街19号研发主楼4层，100043

目录 新奥法（NATM）隧道开挖 (1) 1.1 输入 (2) 1.2生成网格 (5) 1.3计算 (6) 1.4 结果 (8)

新奥法（NATM）隧道开挖 本例利用PLAXIS分析NATM隧道施工过程。NATM是在地下开挖时，利用喷射混凝土作为临时支护，保证开挖稳定性的一种施工方法。 图1.1 项目几何尺寸 目标： ●模拟NATM隧道施工（β法）。 ●用重力加载生成初始应力。

PLAXIS 2D AE案例教程：新奥法（NATM）隧道开挖 1.1 输入 1.1.1一般设置 ●打开PLAXIS 2D AE软件，在出现的快速选择对话框中选择一个新的项目。 ●在工程属性窗口的工程标签下，键入一个合适标题。 ●在模型标签下，模型（平面应变）和单元（15-Node）保持默认选项。 ●保持单位和一般设置框为默认值。 ●在几何形状设定框中设定土层模型尺寸xmin=-50，xmax=50，ymin=0，ymax=35。 ●点击OK即关闭工程属性窗口，完成设定。 1.1.2土层定义 利用钻孔生成土层，模型中考虑11m厚的泥灰岩，这层的底部y min=0作为参考点，定义土层： 在x=-22处创建第一个钻孔。 ●修改土层窗口将出现。为钻孔添加三层土。钻孔Borehole_1第一层的深度为0.指 定第一层土的顶部和底部值为24。第二层土层的顶部=24和底部=11.第三层土层的 顶部=11和底部=0。 ●单击在修改土层窗口的底部钻孔按钮。 ●在出现的菜单中选择添加选项。添加钻孔窗口出现。 ●指定第二个钻孔的位置为x=-14. ●注意：钻孔Borehole_1的特性复制给了Borehole_2。 ●Borehole_2第一层的深度也是0。修改土层的顶部=30和底部=30.第二层土顶部=30 和底部=11。第三层土顶部=11和底部=0. ●指定第三个钻孔的位置为x=-7. ●Borehole_3第一层土顶部=35和底部=30.第二层土顶部=30和底部=11,。第三层土 的顶部=11和底部=0. ●所有钻孔设置水头高度为y=0m。土层分布如图1.2。 ●根据表1.1定义土层材料属性，并分别指定给相应土层（图1.2）. ●关闭修改土层窗口，切换到结构模式定义结构单元。 图1.2 土层分布

多体动力学软件和有限元软件的区别(优.选)

有限元软件与多体动力学软件 数值分析技术与传统力学的结合在结构力学领域取得了辉煌的成就，出现了以ANSYS 、NASTRAN 等为代表的应用极为广泛的结构有限元分析软件。计算机技术在机构的静力学分析、运动学分析、动力学分析以及控制系统分析上的应用，则在二十世纪八十年代形成了计算多体系统动力学，并产生了以ADAMS 和DADS 为代表的动力学分析软件。两者共同构成计算机辅助工程（CAE ）技术的重要内容。 商业通用软件的广泛应用给我们工程师带来了极大的便利，很多时候我们不需要精通工程问题中的力学原理，依然可以通过商业软件来解决问题，不过理论基础的缺失还是会给我们带来不少的困扰。随着动力有限元与柔性多体系统分析方法的成熟，有时候正确区分两者并不是很容易。 机械领域应用比较广泛的有两类软件，一类是有限元软件，代表的有：ANSYS, NASTRAN, ABAQUS, LS-DYNA, Dytran 等；另一类是多体动力学软件，代表的有ADAMS, Recurdyn ， Simpack 等。在使用时，如何选用这两类软件并不难，但是如果深究这两类软件根本区别并不容易。例如，有限元软件可以分析静力学问题，也可以分析“动力学”问题，这里的“动力学”与多体动力学软件里面的动力学一样吗？有限元软件在分析动力学问题时，可以模拟物体的运动，它与多体动力学软件中模拟物体运动相同吗？多体动力学软件也可以分析柔性体的应力、应变等，这与有限元软件分析等价吗？ 1 有限元软件 有限单元法是一种数学方法，不仅可以计算力学问题，还可以计算声学，热，磁等多种问题，我们这里只探讨有限元法在机械领域的应用。 计算结构应力、应变等的力学基础是弹性力学，弹性力学亦称为弹性理论，主要研究弹性体在外力作用或温度变化等外界因素下所产生的应力、应变和位移，从而为工程结构或构件的强度、刚度设计提供理论依据和计算方法。也就是说用有限元软件分析力学问题时，是用有限元法计算依据弹性力学列出的方程。 考虑下面这个问题，在()0t ， 时间内给一个结构施加一个随时间变化的载荷()P t ，我们希望得到结构的应力分布，在刚刚施加载荷的时候，结构中的应力会有波动，应力场是变化的，但很久以后，应力场趋于稳定。 如果我们想得到载荷施加很久以后，稳定的应力场分布，那么应该用静力学分析方法分析

workbench大型机械装配体有限元计算(工作经验总结)

大型机械装配体的有限元分析步骤 1.模型简化： 由于模型较大，建议将模型分成几个模块去简化，简化后的模型试画网格，能完成则初步证明模型合格。 （1）其中对于不重要的小孔，小倒角能去就去，螺纹孔必须去掉，否则严重影响网格划分； （2）复杂的标准件，螺栓可简化为去螺纹的螺柱，或直接去掉； （3）焊缝处理，除非专门校核焊缝强度，一般将焊缝等同于母体材料； （4）焊缝坡口，间隙必须填满，这才符合实际。 2.模型的检查： 简化模型后需要检查干涉，检查模型有无间隙，有无干涉，有无多余的线、面。 （1）干涉处理：重新修改模型，如果通过布尔求和，干涉部位消失可不处理；（2）间隙处理：通过三维软件进行剖视图检查，或者通过布尔求和，有间隙部件则不能求和。 3.模型的快速网格划分： 在此推荐先采用默认网格进行划分。采用默认网格划分的优点是速度特别快，这样非常有利于发现问题，便于进一步修改模型。 但是也有特例：如果模型比较大，且有很多小特征，比如倒角、倒圆，则不容易划分成功，需要设置小的sizing进行处理。 4.网格划分失败针对策略： 网格划分失败的千差万别，必须仔细分析，这也是有限元分析的乐趣之一。原因主要如下； （1）模型不准确。模型存在干涉、间隙、多余的线、面等。 （2）划分网格方法不当，重新设置sizing，设置新的网格划分方法等。 5.网格数量与内存匹配 网格比较耗内存，一般100万网格，需要10G内存。普通的笔记本4G-8G，能计算的网格也就在40万-80万左右，超过此数值则计算非常耗时，有时甚至不能计算。

对此可采用如下策略： （1）对称模型：进行二分之一，或者四分之一的计算； （2）不对称模型：建议粗化网格，或者采用局部模型分析； 6.网格质量分析： （1）skewness越小越好，一般＜0.7可以接受； （2）element quality 越大越好，最好为1； （3）雅克比比率：Jacobian Ratio，越小越好，最好为1； （4） aspect ratio。最好的值为1。值越大单元越差。 （5）warping factor。0说明单元位于一个平面上，值越大说明单元翘曲越厉害。网格模型一般都为0； （6）parallel deviation。0最好。网格模型一般都为0。 参数中前4项比较重量，多次修改网格后尽量达到标准。 7.载荷和约束的施加 这是很关键的一步，必须对模型的受力有准确的分析，否则结果不正确。过约束，计算结果小；欠约束，计算结果大。 （1）学会理论力学、材料力学； （2）对于特别小的面施加力，网格比较很小，否则力传递不下去； 8.结果分析 最好有试验进行对比，没有试验有之前的经验值也可。如果都没有，那么需要仔细分析结果。 （1）应力集中点：对于单独的应力特别大的点，可以忽略，或者用子模型法进行重新计算； （2）对于大型模型，在workbench中有2中计算方法：1）整体布尔求和后求解，2）单个部件通过Form new part 进行求和。通常情况下，用布尔求和的方法，计算的应力要小些； （3）最好设置不同的sizing，多计算几次，如果结果比较接近，则证明计算结果比较准确；

各种有限元分析软件比较

各种有限元分析软件比较 有限元分析（FEA，Finite Element Analysis）利用数学近似的方法对真实物理系统（几何和载荷工况）进行模拟。还利用简单而又相互作用的元素，即单元，就可以用有限数量的未知量去逼近无限未知量的真实系统。 有限元分析具有确保产品设计的安全合理性，同时采用优化设计，找出产品设计最佳方案，降低材料的消耗或成本; 在产品制造或工程施工前预先发现潜在的问题; 模拟各种试验方案，减少试验时间和经费等作用，越来越被应用，越来越的有限元分析也不断被开发出来，当我们在做有限元分析时，我们该选择什么样的软件？或者我们该学习什么软件？成了大多数人困惑的问题。看板网根据自己超过十年的有限元分析项目经验和培训经验，对各种有限元分析软件进行了一些比较，希望大家在选择时能够大家做参考。 有限元分析常用软件 国外软件 大型通用有限元商业软件：如ANSYS可以分析多学科的问题，例如：机械、电磁、热力学等；电机有限元分析软件NASTRAN等。还有三维结构设计方面的UG,CATIA,Proe等都是比较强大的。 国内软件 国产有限元软件：FEPG,SciFEA,JiFEX,KMAS等。 当然首先要明确你要用这个软件进行什么分析，一般会用到有限元分析的地方有：1.模流分析；2.结构强度分析；3.电磁场分析；4.谐响应分析（比如查找共振频率）；5. 铸造分析。等等 ANSYS是商业化比较早的一个软件，目前公司收购了很多其他软件在旗下。ABAQUS专注结构分析目前没有流体模块。MSC是比较老的一款软件目前更新速度比较慢。ADINA是在同一体系下开发有结构、流体、热分析的一款软件，功能强大但进入中国时间比较晚市场还没有完全铺开。 workbench是一个综合性的有限元分析软件，几乎囊括了所有有限元分析领域，传统的优势领域有强度分析、谐响应分析和电磁分析。workbench是ansys

板结构有限元分析实例详解

板结构有限元分析实例详解1：带孔平板结构静力分析本节介绍带孔平板结构静力分析问题，同时介绍布尔操作的基本用法。 8.3.1 问题描述与分析 有孔的矩形平板，左侧边缘固定，长400mm，宽200 mm，厚度为10 mm，圆孔在板的正中心，半径为40 mm，左侧全约束，右侧边缘均布应力1MPa，如图8.7所示。求板的变形、位移及应力变化情况。（材料的材料属性为：弹性模量为300000 MPa，剪切模量为0.31。） 图8.7 带孔的矩形平板 由于小孔处边缘不规则，本文采用PLANE82高阶平面单元进行分析。 8.3.2 求解过程 8.3.2.1 定义工作目录及文件名 启动ANSYS Mechanical APDL Product Launcher窗口，如图8.8所示。在License下 拉选框中选择ANSYS Multiphysics产品，在Working Directory输入栏中输入工作目 录：C:\ANSYS12.0 Structural Finite Elements Analysis and Practice\Chapter 8\8-1，在Job Name一栏中输入工作文件名：Chapter8-1。以上参数设置完毕后，单 击Run按钮运行ANSYS。

图8.8 ANSYS设置窗口菜单 可以先在目标文件位置建立工作目录，然后单击Browse按钮选择工作目录；也 可以通过单击Browse按钮选择工作文件名。 8.3.2.2 定义单元类型和材料属性 选择Main Menu>Preferences命令，出现Preferences for GUI Filtering对话框， 如图8.9所示，在Individual discipline(s) to show in the GUI中勾选Structural，过滤掉ANSYS GUI菜单中与结构分析无关的选项，单击OK按钮关闭该对话框。 图8.9 Preferences for GUI Filtering对话框

大型齿轮与空心轴过盈连接性能分析

【48】?第39卷?第10期? 2017-10 大型齿轮与空心轴过盈连接性能分析 Performance analysis of interference fit between large gear and hollow shaft 王征兵1，刘忠明1，张志宏1，朱帅华2 WANG Zheng-bing 1, LIU Zhong-ming 1, ZHANG Zhi-hong 1, ZHU Shuai-hua 2 （1.郑州机械研究所 研发中心，郑州 450052；2.河南科技大学 机电工程学院，洛阳 471003）摘 要：采用有限元法对过盈连接进行了计算，得到了配合面的真实接触状态；结果表明，配合面接触 压力沿轴向呈U形分布，配合面中部仿真数值与理论计算值吻合较好，两端有较大应力集中。分析了离心力对配合性能的影响，结果表明，低转速时，离心力产生的影响非常有限，但转速一旦超过一定值，接触压力下降较快，此时要使连接可靠，过盈量计算必须考虑离心力作用，并给予补偿。 关键词：空心轴；过盈连接；有限元 中图分类号：TH124 文献标识码：A 文章编号：1009-0134(2017)10-0048-03 收稿日期：2017-06-02 基金项目：国家科技支撑项目：桥式起重机械轻量化减速器关键技术研究与应用（2015BAF06B02）作者简介：王征兵（1985 -），男，河南郸城人，工程师，主要从事机械传动产品的设计与研发。0 引言 空心轴结构具有质量轻、承载强度高、散热性能好等优点，被广泛地用于起重机械、高速铁路、石油装备、航空航天等领域。过盈连接承载能力强、结构简单、定心性好、无需任何紧固件，而且可避免因采用键槽削弱零件强度的缺点，在以传递动力的孔轴类、齿轮轴类等紧密装配件中得到广泛应用。 过盈配合属于边界条件高度非线性的接触问题，配合面间的接触状态和应力状态都非常复杂。传统计算方法是在假定零件处于平面应力状态、配合面压强均匀分布等前提下进行的，很难精确地计算出配合面的压力分布和应力集中情况，从而影响过盈连接的可靠性和设计质量，存在一定的局限性[1～3]。 本文采用有限元法对过盈配合真实接触状态进行计算，分析可能影响配合性能的相关因素，并与解析法计算结果进行比较分析，探索一种精确、有效、可靠的过盈连接计算方法。 1 过盈连接设计计算 以某规格起重机减速器末级传动为例，减速器额定功率为94.6kW，低速大齿轮与输出轴采用过盈连接方式，输出轴采用空心轴设计。过盈连接的结构尺寸如图1所示。齿轮材料为17CrNiMo6，空心轴材料为 42CrMo，转速为3.04r/min，传递转矩T=297642N .m。 过盈配合计算，需计算出承受传递外负荷所需的最小过盈量 min 和在保证联结件强度条件下被连接件不产 生塑性变形所允许的最大有效过盈量max ，并依此来选 择恰当的过盈配合。 1）最小过盈量 min 计算 要计算承受传递外负荷所需的最小过盈量min ，首 先要计算过盈配合面间所需的最小径向压力P min ，其公 式为： (1) 式中，F，T分别为过盈连接承受的轴向力和转矩；d，l分别为配合公称直径和配合长度；f为配合面间的摩擦系数。 则最小过盈量min 为： (2) 式中，E a 、E i 分别为包容件与被包容件的弹性模 图1 齿轮与空心轴过盈连接结构图