ANSYS软件应用之微动疲劳分析工程应用研究

基于有限元分析软件ANSYS，建立了滚针轴承的三维有限元模型，以典型的径向载荷和边界条件为例，对其进行静力学接触分析，得出了轴承承载过程中的应力和变形趋势及接触应力的变化规律，空心轴和轴承外圈在径向方向上的最大等效应力并非出现在接触表面，而是分别出现在距接触表面0．256 Inln和0．268 mm处．

由于环境温度的作用，光学器件在应用环境中的热变形对光学仪器的整体性能产生重要影响，利用有限元分析系统对光学器件进行热变形分析，为器件设计提供科学依据和有效支持。提出基于Ansys的热变形仿真分析方法。该方法包括问题分析、Ansys热变形仿真和数据分析3个步骤，并对每一步内容作了详细阐述和说明。以某光学仪器的关键器件为分析对象，用该方法进行了热变形仿真，应用Matlab软件进行结果数据分析，得到了器件反射镜面在4O℃和一1OC环境温度影响下产生的平行差分别为7．624 12 和8．563 17 。所得结果与实验结果基本一致，证实了该方法的有效性。

利用UG软件，模拟某型号航空发动机涡轮叶片在工作中出现的变形故障，对涡轮盘及叶片进行整体建模，然后利用有限元分析软件ANSYS对涡轮盘和叶片的模型进行分析，得到其前几阶模态的振动特性。

通过应用有限元ANSYS软件对锪钻扩孔时，由扭矩产生的振动进行仿真分析，从而得到钻头振动的幅度的理论值，为口钻扩孔的精度提供理论数据，同时验证了经验值的准确性。为了提高加工中孔的精度，本文提出了许多相关的措施，为在实践中提高孔的精度提供了思路。本文所建立的模型完全符合钻削加工的实际情况，对其它类型的切削也具有借鉴意义。

在分析国内外混凝土剪切试验方法的基础上，自行设计了一套剪力试验装置，并且用有限元软件ANSYS计算分析了其可行性，在试验的基础上得出的混凝土本体剪切强度与立方体抗压强度的关系。

运用通用有限元分析软件(ANSYS)的概率设计功能，以压力容器壁厚、压力载荷及弹性模量为随机输入变量，模拟实际结构设计参数的随机性。选用蒙特卡罗法进行压力容器应力的可靠性分析，获得了该有限元分析模型的应力概率分布特征，得到了压力载荷、壁厚等设计参数对应力分布的敏感程度。

应用ANSYS软件对平板封头压力容器进行应力分析和结构优化设计。结合机械优化设计方法，采用ANSYS软件中提供的一阶优化方法，得到精确方案，在满足应力强度要求下容器重量下降4.7%，优化结果明显。该方法对压力容器在工程中的应用起到一定作用。

以国道312线跨径6 m的板梁为例，用ANSYS对宽跨比为2且桥面连续的无支座简支板梁桥进行模态分析．讨论了此种桥型按梁格单元模型、实体模型进行模拟时各参数对计算结果的影响，与实测值进行了对比分析．分析表明：对于该桥型按梁格模型进行分析时横向链接单元beam44的宽度是控制计算结果的重要参数，宽度取值宜在0．5 m左右．而采用实体模型计算时，桥面铺装连续的边界条件对计算结果有一定影响，桥面铺装外伸长度应在0．5m左右，支座应采用线支承．此时，计算结果和实测值吻合较好，按其它方法模拟计算不能符合工程要求．

介绍了大型通用有限元分析及优化设计软件ANSYS的组成和主要分析功能，提出板式家具的一种强度分析方法，该方法求解迅速，结果直观，可改进板式家具的设计方法并提高设计效率。

基于ANSYS／LS—DYNA建立了滚动轴承的有限元模型，有效处理了考虑摩擦条件的接触问题，实现了滚动轴承显式动力学的运动过程仿真。并以6003深沟球轴承为例，进行了试算和相关参数的仿真与分析，结果表明，与滚动轴承运动的实际情况基本吻合。不同工况下的参数仿真分析是进一步研究故障轴承运动仿真与分析的基础。

对新式五面立卧加工中心的结构进行分析，用proe建立机床立体图；通过专用接口导入ansys软件及workbench模块，进行了静力分析，验证了设计思想的正确性：并对整机进行模态分析，为下一步分析提供依据。

以通用有限元程序ANSYS为基础， 重点介绍其在建模、加载计算及后处理方面的分析计算过程．并探讨其在端承桩承载性状分析中的应用．对于土木工程特别是构造物下部结构的分析具有实际意义。

利用ANSYS软件的接触分析功能和参数化设计语言，对两个弹性体间点接触进行有限元分析，通过精确控制网格的局部细化解决了计算的精度与效率之间的矛盾，计算结果较好的吻合了赫兹理论解，为使用ANSYS软件求解此类问题提供依据。

利用Unigraphics三维造型软件对可重构夹具进行实体造型，建立起夹具体的数字模型，再通过CAD/CAE接口，将夹具体的CAD模型导入有限元软件ANSYS中进行刚度分析，以验证设计是否合理，夹具体变形是否满足设计要求。

运用有限元分析软件ANSYS，对基坑在两种不同支护条件下进行了分析探讨，得到其在每一步开挖所引起土体和支护结构的位移，并对其对比分析，得出一些有益的结论。计算结果表明，ANSYS有限元程序，将为深基坑支护设计施工提供有效依据。

利用通用软件ANSYS对加筋路堤结构进行了数值模拟，在相同荷载下对不同高度、不同边坡坡度、不同加筋间距、不同加筋位置均加筋路堤进行了沉降的对比分析，得出有益的结论。

利用Pro/E强大的三维实体设计功能，精确地实现了斜齿轮的三维建模。通过Pro/E与ANSYS的连接，将模型导入ANSYS软件中。在精确建模的基础上，确定了最恶加载线的位置及载荷沿接触线的分布状态，应用有限元法计算了这种载荷分布下轮齿的变形及齿根应力。提出了精确、迅速计算最大齿根应力的方法，较常规的计算方法更符合实际情况，得到的结果更为可靠。

使用ANSYS参数化设计语言(APDL)进行二次开发，开发了榴弹弹体强度软件。该软件包括输入参数、创建有限元模型、施加载荷并求解和输出分析结果模块。可以针对选择的弹丸型号，导入弹体和装填物模型，创建有限元模型，施加栽荷、求解，最后输出结果．软件使用方便．界面友好。软件的计算结果可减少榴弹设计、试制反复次数，缩短研制周期。

采用ANSYS分析软件在引入混凝土多参数强度准则和非线性本构关系的基础上，对钢筋混凝土简支梁进行了数值模拟分析。分析表明，用Solid65单元模拟钢筋混凝土材料所得到的结果，锩较好地反映钢筋混凝土梁的非线性力学特征。认为ANSYS软件可用于计算钢筋混凝土结构的受力性能。

基于ANSYS概率设计系统，提出了利用ANSYS概率分析功能对边坡稳定性进行可靠性分析的方法。通过一个典型的边坡工程算例，利用蒙特卡洛法对边坡在多种随机变量作用下的稳定性可靠度进行了计算分析，得到在目标控制值下边坡的失效概率、可靠度变化等重要指标，较传统确定性安全系数更为客观合理。分析结果形象直观，提高了边坡稳定性及可靠度分析的效率，可与确定性安全系数法对比结合使用。

运用ANSYS提供的屈曲分析，对碳纤维增强复合材料(CFRP)埋入光纤弯曲试件进行模拟分析，得出了埋入光纤对复合材料整体有显著影响时的体积含量，并且与前人的实验数据进行了比较，同时得出了一种预测复合材料弯曲强度的方法，为复合材料设计和工程应用提供了一种新的依据。

介绍建立管系结构固有频率和振型向量方程的基本理论，建立管道结构的动力有限元方程，用ANSYS程序对其分析，得出管系结构固有频率和振型，从而判断管系是否与其它系统产生共振，并为管系的动态设计和减振提供依据。

根据大跨度钢箱式悬索桥的特点，运用ANSYS有限元软件提供的APDL参数化语言，建立悬索桥的精确有限元模型，进而得到整桥模态，并与“脊骨梁”模型模态和实测模态进行比较；同时对精确模型进行模拟车辆动载荷响应分析。动载响应分析的结果可为大跨度钢箱式悬索桥的抗震、抗风设计和车辆载荷响应分析提供参考。

声系外壳是石油测井仪器中重要的零部件之一，其抗拉强度的好坏直接影响着整套仪器的性能。应用三维软件Pro/E对声系外壳进行实体建模，然后通过数据转换导入ANSYS中，对其进行应力分析。并且通过改变槽宽，比较声系外壳在不同的槽宽情况下所能承受的最大应力，为声系外壳的改进设计提供了依据。

阀门实体建模与有限元分析对其结构设计与性能改进十分重要。针对油田阀门CAD、CAE技术的现状和发展趋势，应用Pro／E和ANSYS软件无缝连接，成功地对平板阀进行了三维建模、虚拟装配和阀体的有限元分析。根据分析结果，提出基于理论分析的改进方案，为阀门的整体结构优化设计与性能改进提供了理论依据。

本文采用有限元软件ANSYS对1／2300桥进行了建模、计算和分析。通过采用误差估计等技术处理手段，得到了计算精度较高的有限元模型，为进一步降低桥壳故障率，提供了理论参考。

利用Ansys对镀锌锅空间的温度场进行模拟。在模拟过程中，利用Ansys软件中的Flotran CFD模块建立模型，计算锌锅上方空间的流场和温度场分布情况，分析温度的主要影响因素，为热镀锌生产线的工程设计提供了理论依据。此方法也为温度分析提供了一种新的思路。

为了分析ITER装置重力支撑结构的动态特性针对ITER重力支撑系统具有周期对称性的结构特点，应用有限元分析软件ANSYS建立了ITER重力支撑结构环向2O度三维有限元分析模型，同时采用了精度比较高，而且规模又可以接受的单元网格划分方法，得到了网格划分图。在法兰之间的界面上定义接触单元。采用Block Lanczos方法对ITER重力支撑系统进行有限元模态分析，求出了ITER重力支撑系统的前1O阶固有频率和振型。模态分析的结果对ITER装置的设计与改进具有一定的指导意义。

利用三维建模软件Pro／E进行六自由度机器人实体建模及装配，然后无缝导入ANSYS软件中。通过机器人模型简化和等效模拟建立有限元模型，利用有限元方法和振动理论对一个六自由度的工业机器人进行模态分析。通过对整个系统的固有频率和振型的分析，确定了整个机器人的各个轴承关节和动力传动链为系统的薄弱环节，进而通过增强这些薄弱的环节来提高机器人整体的动态性能。

通过对一种六缸柴油机曲轴进行模态分析，求出了曲轴在磨削工况下的前9阶模态的固有频率和振型。首先对曲轴进行简化，利用UG建立三维模型；然后导入ANSYS中进行有限元网格划分；最后对曲轴进行模态分析，得出曲轴的固有频率和振型，为进行曲轴在磨削工况下的动态响应分析打下了基础。

对货叉进行有限元建模，然后进行强度校核，可缩短货叉的生产周期，降低货叉成本。基于ANSYS有限元分析工具，对货叉结构进行结构性能分析，最后提出改进设计方案，为类似的结构强度分析提供借鉴并具有一定的工程实践价值。

简要阐述了隧洞钢模台车的结构，并分析了台车工作的不利工况，计算了衬砌台车、进出货物列车和连续皮带机作用于轨枕上的载荷，设计了由横担、立柱以及钢轨组成的轨枕部分，最后利用有限元软件ANSYS对轨枕进行了结构分析。

介绍了在ANSYS中开发Duncan—Chang材料本构模型的方法，给出了开发过程的概要。数值检验表明，在AN—SYS中增加Duncan—Chang材料本构模型后，不仅可以充分地利用该软件强大的非线性求解平台，而且还有可能完成复杂岩土工程应力应变的有限元数值分析问题。

APDL语言类似FORTRAN 的解释性语言，可提供一般程序语言的功能，并提供简单界面定制功能。以混凝土梁为例子探讨了在ANSYS中用APDL进行参数化建模的方法。介绍了初始化系统、定义参数并赋值、进入前处理器利用参数创建几何模型等创建参数化有限元模型的步骤，并命令了流程序。参数化建模后，只需要修改参数即可完成整个模型的修改，大大提高了效率。

针对钢管螺纹缺陷的识别，提出采用交变漏磁法进行判别。应用有限元法对钢管螺纹缺陷的漏磁场进行仿真，使带偶极子模型的近似解析解得到弥补。根据有限元建模理论建立了模型，仿真得到有无缺陷两种情况下的螺纹结构的磁场分布，提出了螺纹缺陷的识别方法，对漏磁场分析主要采用的是漏磁场的水平分量Bx，整个无缺陷螺纹结构整体为一宽裂纹，伴有一系列表征螺纹结构的有规律的小脉冲，当有缺陷出现时，有规律分布的小脉冲就会被破坏掉，对比有无缺陷仿真结果可完成对缺陷的识别，仿真结果与实际情况相符。本研究结果为实验设计提供了有力依据。

MIDAS软件应用之转换梁分析和设计 此例题将介绍利用MIDAS进行框架结构转换梁分析和设计的整个过程。工程中为了简便，有时将转换深梁直接用梁单元模拟。本例题中为了对比，对转换梁分别采用三种单元（梁单元、板单元和实体单元）进行模拟，以揭示转换深梁与一般浅梁的区别。 此例题的步骤如下: 1.简要 2.设定操作环境及定义材料和截面 3.用建模助手建立模型 4.生成框架柱 5.楼层复制及生成层数据 6.定义边界条件 7.输入楼面荷载

利用有限元分析软件ANSYS对轨检车车架进行了刚度、强度的详细分析，找出了车架应力的薄弱位置，提出了改进方案，从而能节省大量资金，缩短设计和工艺的周期，为设计和生产提供了理论依据。

采用有限元分析方法，根据集料给料机级配斗隔网的工作情况和结构，建立了隔网的三维计算模型，运用ANSYS软件，对隔网的结构进行计算，具体包括隔网在载荷作用下所受的应力、产生的变形等，为优化隔网结构提供理论依据。根据计算结果提出了隔网结构设计改进方案，并对改进后的结构进行分析，分析结果表明，改进后的结构既节省材料又安全可靠。

在ANSYS的软件平台上，对压电圆陶瓷片振子进行建模仿真实验；利用有限元分析方法，得到压电圆陶瓷片的多种振动模式。其中．纵向振动模式和径向振动模式的振动基频与理论值和测试值都非常接近。相对传统振动模式分析方法，此方法更为简单、直观。

运用有限元分析软件ANSYS，对旋叶式空调压缩机核心运动件—— 转子建立了有限元模型，并对其进行了模态分析，得出了该类型转子的前10阶固有频率和振型。分析结果不但为转子系统的故障诊断、安全运行和振动控制提供了理论依据，还为其结构改进、优化设计和动力学修改提供了重要参数。