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1、济南大学泉城学院毕业论文济南大学泉城学院毕 业 论 文题 目 模块化净水设备梁板结构 有限元分析 专 业 机械设计制造及其自动化 班 级 机设07Q3 学 生 邱兵 学 号 20073006080 指导教师 冯德振 二一一年五月三十日- 1 -济南大学泉城学院毕业论文摘 要有限元分析能够解决复杂的工程分析及计算问题，而且能为开发新产品提供最佳优化方案。有限元分析的基本概念是化繁为简，用较简单的问题代替复杂问题后再求解。本论文则以ANSYS软件为例分析并探讨了建立有限元分析模型时单元类型的选择，从而为新产品的设计提供参考。论文中用到了有限元分析软件ANSYS，其中使用该软件对梁板结构进行了实体建
2、模及有限元分析，软件不仅能够对所建立的实体模型以图形的形式整体直观的显示出来，也可以只对其中某个部分进行分散分析。除了图形显示，还可以给出各元素的位移及受力大小，这对于实际工程问题的分析设计拥有较强的辅助作用。论文中简要介绍了有限元分析理论和ANSYS软件在结构强度分析方面的应用，体现了其在辅助设计领域的重要作用。同时对模块化净水设备的梁板结构强度进行了计算分析，得出的结果与理论解答大体一致，从而验证了有限元分析理论的准确性。关键词： ANSYS；有限元分析法；结构强度；净水设备ABSTRACTThe finite element analysis not only can solve com
3、plex problems in engineering analysis and calculations, but also for the development of new products to provide the best optimal solution. The basic concept of the finite element analysis is a simple problem solving complex problems after instead. This paper which takes ANSYS as the example is discu
4、ssed when the establishment finite element model is built and provide the references for new product design.Paper uses finite element analysis software ANSYS, which uses the software on the slab structure of the solid modeling and finite element analysis, the software can not only create a solid mod
5、el of the form to the overall intuitive graphical display, but also can only be distributed on a part of them. In addition to graphical display, you can also give each element the size of the displacement and stress, which for practical engineering analysis and design with a strong supporting role.朗
6、读显示对应的拉丁字符的拼音字典 Paper briefly introduces the theory and ANSYS finite element analysis software in the application of structural strength analysis, reflecting its important role in the field aided design. Meanwhile, modular water purification equipment Beam intensity is calculated and analyzed, the r
7、esult broadly consistent with the theoretical solution, which verifies the accuracy of finite element analysis theory.Key words：ANSYS；Finite Element Analysis；Structural strength；Water purification equipment目 录摘要.IABSTRACT.II1 绪论与简介.11.1有限元法论述11.2 ANSYS简介.31.2.1 CAE技术及应用31.2.2 ANSYS发展及应用31.2.3 ANSYS的
8、基本组成42 结构分析中常用单元的特性及定义52.1 结构静力学常用单元简介.52.1.1 单元的定义52.1.2 单元简要介绍62.2 建模过程中对单元特性的定义.82.2.1 两种建模方法.8.2.2.2 单元特性定义.83 设计任务计算83.1 设计概况及参数83.1.1 设计概况83.1.2 设计参数93.2主梁设计计算94 ANSYS实体建模及有限元分析104.1 利用ANSYS对主梁进行建模104.1.1主梁加一根加强梁时模型建立104.1.2一根加强梁模型结果分析134.1.3 三根加强梁模型的建立及其结果分析154.2 板结构模型建立及有限元分析185 结论.22参考文献.24
9、致谢.25161 绪论与简介1.1 有限元法论述1.1.1 有限元法简介有限元法作为计算力学中的一种重要方法，在20世纪中期便被应用于应用数学、计算科学以及现代力学，但那时还只是徘徊在相互渗透并且整合使用的边缘科学阶段。在最初有限元法应用于工程科学分析的时候，它被用于解决力学、电磁学等问题，同时也可以模拟热学等物理问题。传统的解析方法不能够求解结构形状以及边界条件统统不规则的疑难问题，这时，有限元法便能够体现出它的应用优势来，从而有效的解决这类问题。其基本思想就是想把所要研究的对象所在的求解域离散开来，成为一组有限个数并且按规律联系在一起的组合，正因为单元不仅可以拥有不同形状，而且能够按不同方
10、式进行连结组合，所以可以用它来模拟各种形状的求解域，再通过力学分析和整体的分析将单元依次求解便能够解决复杂问题了。简而言之，有限元基本思路就是化整为零。1.1.2 有限元法基本思想有限元分析的基本思想是用较简单的问题代替复杂的问题后再求解。它将求解域看成是由许多成为是有限元的小的互连子域组成，对每一单元假定一个合适的近似解，然后推到求解这个域总的满足条件（如结构的平衡条件），从而得到问题的解。这个解不是准确解，而是近似解，因为实际问题被较简单的问题所代替。由于大多数实际问题难以得到准确解，而有限元不仅计算精度高，而且能适应各种复杂形状，因而成为行之有效的工程分析手段1。1.1.3 有限元设计方
11、法（1）划分单元网格，并按照一定的规律对单元和结点编号。（2）选定所需要的直角坐标系，并将有关信息填写并输入到程序之中。（3）上机对已经编号的程序开始进行计算，同时对上一步输入的信息进行进一步的加工计算。（4）对计算成果进行整理、分析，并能用表格或图线示出所需的位移和应力变化。事实上，当划分的区域已经足够小了，每个区域的变形以及应力总是向趋于简单的方向过渡，于是计算出来的结果也就能够越来越接近真实解。理论上说，当单元的数目分的足够多了，有限单元能够向问题的精确解收缩，但是同时计算量也相应的增大了不少。因此在实际工作时要在计算量及精度的选择上找出平衡点。在有限元法分析中，相邻的两个小区域是通过边
12、界上结点连结起来的，我们能用一个普通插值函数去分析各个小区域的变形以及应力，在求解过程中，便只要计算出结点处的应力变形，而非结点处的应力变形就通过函数插值求得，于是可以说有限元法并不能将区域中任意点的应力变形求解出来2。有限元程序在大多数的情况下都以结点的位移为基本变量，需要先求出结点位移，然后计算小单元应力，这种方法称为位移法。有限元发本质上是一种微分方程的数值求解方法，正因为认识到了它，70年代之后有限元法的应用领域便不再是固体力学了，而是扩展到了其它需要求解微分方程的流体力学、电磁学、热学、声学等物理学科。有限元法解决问题的过程概述如下：步骤1：离散并且对单元类型进行选取；步骤2：选择能够求解位移变量的函数；步骤3：定义求解问题的应变位移及应力和应变的联系；步骤4：推导出单元强度的矩阵以及函数方程；步骤5：将单元方程组合起来并得出总体性的方程，同时引进边界条件；步骤6：解广义位移即未知元素自由度；步骤7：将应变应力求解出来；步骤8：解释结果。1.1.4 有限元法的应用优势解题能力强是有限元法的最显著优点，能够较精确
