ANSYS软件应用之模拟钢筋混凝土中的收敛问题的对策

利用有限元分析软件ANSYS对铝合金铸件凝固过程中的温度场进行了数值模拟，得到了合金铸件各点温度随时间变化的规律。并进行了温度场的实际测量，与模拟结果符合较好。结果表明：通过建立合理的模型和设置合理的边界条件，ANSYS可精确完成温度场的数值模拟。

利用ANSYS／LS～DYNA进行了金属切削过程的模拟研究，模拟了切屑的形成过程，得到了变形区应力和应变分布，并研究了残余应力和切削力的变化。模拟结果表明，在第1变形区和第2变形区，应力、应变较大，且较集中，前刀面的最大应变出现在距刀尖一定距离的地方；在切削过程中，切削力逐渐增大，最后保持在某一个值附近波动，达到稳定状态；在加工表面上存在着残余应力和残余应变，且残余应力和残余应变随着与刀尖和已加工表面之间距离的增大而减小。

结合长株(长沙一株洲)高速公路台背回填实体工程，采用ANSYS软件进行数值模拟，介绍了荷栽及边界条件的设定；分析了石灰土作为填料时台背回填体的最大沉降及回填体中土压力、应力的分布情况。

利用HyperMesh软件对破碎机机架的CAD模型简化并进行面处理，建立以壳单元为基本单元的机架有限元分析模型。应用ANSYS有限元分析软件对机架进行模态分析，计算该车架自由状态下的固有频率及振型特性对整车动态性能的影响，为车架结构的优化设计提供参考依据。

基于大型有限元软件ANSYS，计算了海河保定桥在静载与活载作用下的各截面受力状态。运用三维梁单元BEAM188、二维梁单元BEAM3、BEAM4、索单元LINK10及壳单元SHELL63建立了保定桥的有限元分析模型。比较了BEAM3、BEAM4两种单元对保定桥仿真计算结果的影响。通过对计算结果的误差以及计算时间的分析得出，在运用ANSYS对保定桥进行分析时，BEAM3单元比BEAM4单元有着更好地计算效率，从而为以后进行的动态分析提供了建模的理论依据。

由于我国西部地形、地势及地质条件复杂，高填深挖路基结构型式不可避免．如何控制好高路堤的沉降变形，已引起工程界普遍关注．对于地基沉降计算，目前已有大量研究，但对于高路堤填料的自身沉降计算，进行的研究较少，尚没有完善的理论计算方法．为此，利用ANSYS有限元分析软件对高路堤填料的自身沉降进行计算和分析．

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。

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。

本文以江铃陆风车系2801000fn型螺簧车架为例，对汽车车架结构进行了建模并确定了车架载荷及约束的处理条．件，然后根据该模型采用ANSYS软件对车架在弯曲、扭转、紧急制动和急转弯等四种典型工况进行静态强度分析，从而得到了车架上较大应力的区域，为车架的设计、改进提供了依据。

应用有限元方法建立了某型大客车车架结构的有限元模型，在确定载荷的简化和施加方法后，分别讨论了该车架的静态强度、刚度和模态特性，同时对该车架的动态特性也进行了分析研究。结果表明该车架能够满足各种性能要求，在载荷作用下，车架结构整体应力较小，但局部应力与材料的屈服应力接近，这为车架的优化设计提供了重要的依据。

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。

运用有限元分析软件ANSYS对某消声器内部声场及流体行为进行有限元分析。以定性分析为目标，将理论计算结果和实验结果进行比较，表明理论计算结果是正确的。为类似问题的分析提供理论方法。

为研究微谐振器在MEMS引信中的振动现象，建立系统固有频率和振型的方程。通过有限元仿真软件ANSYS对微谐振器进行模态仿真分析， 包括基于分块Lanczos法的模态分析、软件仿真、结构尺寸对固有频率影响等，得到微谐振器的谐振频率和等效质量等重要参数，以及不同的结构尺寸其的影响。

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。

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。

利用渗流场与温度场的相似性，运用大型的通用有限元软件ANSYS的热分析模块对渗流场进行仿真模拟计算。在计算过程中，通过ANSYS的APDL语言对模型进行编程计算，采用死活单元方法，运用自由面适应网格方法，从而计算出渗流相关物理量。为了验证计算结果的准确性，将相关结果与理论计算值进行比较，浸润线、渗流量和渗流场的数值都较为准确，结果表明ANSYS的热分析模块对均质土坝稳定渗流进行仿真模拟计算的可用性。

应用ANSYS软件直接建立某轻型载货汽车车架实体模型，并进行模态分析，得到其固有频率及振型特征。据此对车架结构参数进行修正，以使发动机的常用工作频率介于其两固有频率之间，避免了共振，为整车优化设计进一步的研究与实验提供参考依据。

应用疲劳损伤累积理论，对轻型汽车变速箱主轴的疲劳强度进行了分析和研究，利用ANSYS软件的通用疲劳分析模块对轴进行了结构疲劳分析。

主要利用ANSYS软件对屏蔽泵密封垫的应力进行分析，计算出压力容器管板的最大应力和应变。详细介绍利用ANSYS软件进行屏蔽泵密封垫的应力分析的基本过程，并与实际情况进行比较，证明分析是正确的，从而为压力容器机构的优化设计提供了充分的理论依据。

应用ANSYS软件对某多种材料构成的圬工硬壳溢流坝，进行了有限元的应力分析，并与用常规材料力学方法计算所得的基底应力进行了比较。该文计算模型的建设和材料取值、边界条件、成果后处理分析等方法，可供同类建筑物的计算应用参考。

实际工程结构中经常存在细长杆受压的形式，需要对其进行屈曲分析。为准确计算屈曲临界载荷，利用有限元软件ANSYS对实际工程结构进行线性和非线性屈曲分析。计算结果表明：有限元软件可对工程结构进行线性和非线性屈曲分析；实际结构由于材料弹塑性能，发生屈曲失稳时，有可能发生塑性变形，降低了屈曲临界载荷，非线性计算结果为线性计算结果的95％左右。对结构进行非线性屈曲分析得出更偏于安全的计算结果。

建立两球相撞的有限元模型，应用Ansys／LS-Dyna对两球碰撞进行数值分析，分析过程应用刚体一弹性体转换的方法，获取2个球相撞时刻的等效应力云图、相撞后两球速度变化等参数．对所得参数进行分析验证，从而为模拟过程节约计算时间，提高模型计算效率．

介绍了有限元分析软件ANSYS的基本知识和特点，重点阐述了ANSYS软件使用的关键技术，即建模方法和网格划分，讨论了ANSYS在热分析上的应用。

针对一模多腔模具在加热过程中由于散热问题引起的模腔温度不一致问题，应用Pro／E建立有限元热分析模型，基于热分析理论并采用ANSYS对模具的温度场分布进行分析，实现了几何建模和有限元分析的无缝集成，为模腔温度控制提供了参考，达到生产过程中模腔温度一致的目的。

利用有限元分析软件ANSYS，建立了橡胶O形圈及其边界的有限元模型，分析了不同油压和初始压缩率下形状的变化和应力的分布，以及最大接触压力和油压、初始压缩率的关系，描述了O形圈可能出现裂纹的位置，为合理地安装和使用提供了理论依据。

运用Ansysl0．0有限元软件对平面／平面接触进行了三维的有限元分析，并通过与Mindlin理论比较，验证了有限元分析微动疲劳的正确性；分析了刚度系数、材料特性等因素对微动疲劳的影响，为解决工程实际中平面／平面接触的微动疲劳奠定了理论基础。

针对丝杠传动中的冲击振动问题，应用ANSYS软件对新型陶瓷零件快速成型机的进给丝杠的动态特性进行了分析，并针对丝杠的刚度不足进行了改进，通过模态分析得到了丝杠的固有频率和振型。为丝杠进一步进行结构动态分析提供了可靠的参考依据。

索膜结构找形在ANSYS上实现时，由于找形过程步骤复杂以及ANSYS软件本身的特点，存在学习周期长，对用户分析能力要求高的问题。通过分析索膜结构有限元法找形的原理，总结提炼索膜结构找形的步骤，给出了其在ANSYS上实现的方法，并且应用APDL参数化有限元分析技术及UIDL用户接口定制技术对ANSYS进行二次开发完成了找形系统。实例验证了找形系统的实用性和可靠性。为工程设计人员进行找形计算节约了时间，为以后找形系统的研究和开发提供了思路和参考价值。

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。

文中应用ANSYS中的CFD功能建立了基于流体力学的国产三厢轿车外流空气动力特性有限元模型，采用有限体积法求解三维定常的不可压缩N—S方程，实现车身外流场三维数值模拟，得到车身外流场的速度、压力、涡流的分布，为轿车车身设计提供了参考。

针对电子机箱金属薄壁零件结构设计中，存在的截面选取不-3和力学分析不足的问题，提出了薄壁结构抗弯刚度的优化设计方法。采用增加挠度的结构分析，以提高结构设计的精确度，并利用CAE有限元软件完成复杂的力学优化计算。仿真试验的结果证明了该方法是正确的、有效的。

根据电磁探伤技术的基本原理，利用有限元分析软件ANSYS作为仿真分析工具，对不同缺陷所产生的漏磁信号进行分析，实现了常见缺陷漏磁场的模拟。基本思想是把待分析问题模型进行单元剖分，通过建立一个与电磁场矢量偏微分方程等价的能量泛函，并在一近似的函数空间内求此泛函的极小值，转化为求解以离散区域内各网络节点的未知矢量磁位为变量的代数方程组来解决。结果表明，该方法适用于多层金属管柱的损伤检测，不同缺陷所产生的漏磁信号不同，缺陷参数与其所产生的漏磁信号参数之间有一定的对应关系。

研究高温对不同钢纤维掺量的钢纤维混凝土抗拉、劈拉强度的影响结果，对影响机理进行了简单的分析。试验结果表明：钢纤维混凝土高温后的抗压、劈拉强度随所受最高温的升高而缓慢下降，400℃以后下降稍快。与素混凝土相比，其残余强度率分别可提高30％和20％左右。采用有限元软件ANSYS对混凝土加热过程中的温度场与应力场进行分析，提出了混凝土高温下开裂损伤判据。

研究了高速铣削过程中切入角的变化对铣刀所受载荷的影响，并在ANSYS软件中建模并进行了应力、应变分析，解决了型腔和外轮廓周铣刀轨进刀方式的选取，对高速铣削加工中切入角的寻优具有一定的指导性。

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。

利用有限元分析软件ANSYS对火灾情况下楼板的温度场进行分析，获得了楼板截面温度场的分布规律，计算结果与试验结果吻合良好，从而为进一步深入认识钢筋混凝土楼板的高温下力学性能创造了条件。

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。

针对ANSYS三维数值建模的复杂性，基于三次样条插值法和趋势面分析原理，采用Borland Delphi6．0开发了三维动态建模系统。实现了与ANSYS的无缝集成和三维动态建模，具有操作性好、建模精确等优点，大大减少了三维建模工作量，提高了建模效率，便于多方案的模拟计算。