ANSYS软件应用之模拟钢筋混凝土中的收敛问题的对策

针对大多数堆焊温度场的数值模拟都是应用于同种材料的现状，对异种材料的堆焊温度场进行了研究．建立适当的有限元模型，对异种材料堆焊过程中温度场的瞬态变化进行了动态模拟．利用三维有限元网格划分技术，对工件进行网格划分，并采用网格自适应技术对焊缝金属的网格进行自动加密与生成，为缩短焊接过程数值模拟创造了条件．在此基础上，利用ANSYS软件的APDL语言编写程序，实现施加移动焊接热源，得到了异种材料温度场的分布规律．计算结果与焊接温度测试结果很接近，表明该计算方法能够准确地计算焊接温度场，是一种实用的工程计算方法．

振动现象是机床设计中所面临的问题之一，它会产生加工误差，影响零件的加工精度。模态分析主要用于确定结构或机器部件的振动特性，本文建立了某型立铣床床身的三维有限元模型，并利用大型有限元分析软件ANSYS对其进行模态分析，从而得出床身前+阶固有频率和振型。

利用有限元分析软件ANSYS对粘钢加固的钢筋混凝土结构进行分析，关键是模型的建立，如果模型建立不当，就会出现错误结果或出现较大误差．通过对ANSYS在粘钢加固的钢筋混凝土结构分析中的应用研究，结合具体粘钢加固钢筋混凝土梁的特点，从模型建立的方式、材料的本构关系、有限元单元的选择、边界条件的模拟、求解设置、收敛等方面，较为详细地给出了建立有限元模型的方法，并结合工程加固实例介绍了ANSYS在工程中的应用，同时提供了创建钢筋单元的部分命令流．ANSYS计算结果表明，采用数值模拟来研究粘钢加固钢筋混凝土梁，可以获得可靠的结果，也可取得较好的经济效益．在工程实践中可以采用该方法作为辅助设计方法，对结构粘钢加固设计分析具有借鉴意义．

介绍了漏磁场分析的基本理论以及由麦克斯韦方程导出的泊松方程对应的能量泛函，利用基于此理论基础的ANSYS有限元分析软件的ANSYS Muhiphysics软件包对管道漏磁场进行模拟仿真，能得出大量缺陷漏磁场数据，这为缺陷漏磁检测定量化打下基础。

简单介绍ANSYS软件的应用，解决施工中的问题。

设计了一种超声拉丝用换能器, 确定了压电换能器的相关参数, 并采用有限元法进行压电换能器的振动模态分析, 谐响应和瞬态分析, 最后用阻抗分析仪和显微镜对换能器的特性做了实际的测量, 研究结果表明:有限元法对设计和分析有很好的指导作用.这种超声拉丝换能器具有良好性能, 对下一步的应用研究有重要意义。

以某轻型货车车架为例, 对车架的结构特点进行分析, 利用ANSYS软件建立了车架的力学模型。对车架的约束和所受载荷进行处理, 通过车架强度和刚度进行分析计算, 可以找到车架的薄弱部位, 为以后设计和优化车架提供了一定的参考。

在工程设计过程中有很多计算采用的系数表都要用到线性插值问题，在一次线性插值中可以Excel中一次输值得到解决，但二次线性插值(指横纵坐标都要进行插值)在Excel中得二次输值才能得到结果，这个过程很麻烦。所以找一个解决插值问题的方法对于设计人员在设计中会有很大的帮助，会节省很多的时间。

核心型钢可有效提高钢筋混凝土框架柱的变形能力和耗能能力。本文采用有限元程序ANSYS对5个核心型钢混凝土柱试件进行试验全过程的非线性数值模拟，分析了在不同配钢率和轴压比下核心型钢混凝土柱试件的破坏特征、截面应力分布、裂缝发展和钢筋、混凝土、核心型钢的应力应变发展过程。与试验结果的对比分析表明，ANSYS可以有效模拟核心型钢混凝土柱的整个受力和变形过程。

应用ANSYS软件结合现有的生产实践，对离心复合轧辊凝固过程的温度场进行了仿真模拟，研究结果可为制定科学的工艺参数、提高产品质量稳定性、开发高质量高性能的离心复合轧辊生产技术提供直观、形象、量化的设计依据．

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。

利用有限元分析软件ANSYS对中厚板的焊补温度场进行了数值模拟。在模拟过程中，利用ANSYS软件的APDL语言以及单元“死活”技术模拟焊缝金属由下至上的填充过程，较好地模拟了补焊时焊接电弧向上移动加热过程以及整个温度场的瞬态变化，并且实现了参数化编程。

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。

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。

本文介绍了子结构方法在ANSYS中的应用，及该方法使用步骤，通过对一悬臂矩形板实例的计算结构与分析，使子结构模态综合法与ANSYS软件有机的结合，具有一定的可行性和实用性。

为解决国产标准泵蜗壳壁较厚问题，用传统公式计算S50—160／75型标准泵壁厚，并进行修正。采用F1uent模拟小流量与设计工况下蜗壳内沿液流方向的压力分布，分别为由大到小再变大及逐渐增大的趋势。采用ANSYS计算2种工况下蜗壳所受应力与应变情况，得到易破坏部位分别为蜗壳隔舌与环形部分最大尺寸轴面处。对蜗壳强度进行校核及有限元分析，表明修正后的蜗壳壁厚满足强度要求。并通过水力性能试验，得到计算结果与试验数据相吻合。

首先以立方体和圆筒的传热与热应力分析为例，介绍运用ANSYS软件进行三维热分析的基本过程，包括模型的构造、边界条件的施加、问题的求解及结果的分析，然后介绍了ANSYS在船用大型柴油机气缸套的三维传热与热应力分析中的应用。

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。

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。

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。

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。

为了实现对管道腐蚀缺陷的识别，利用ANSYS有限元仿真软件，建立了管道腐蚀缺陷的三维有限元仿真模型；通过加载脉冲方波激励，分析了管道上感应磁场和电流分布情况，求解了检测线圈上的感应电压信号；仿真结果表明电压信号的峰值与腐蚀缺陷的体积有关，而过零时间与腐蚀缺陷的深度有关，通过提取峰值和过量时间这两个特征量可以实现对腐蚀缺陷的定量检测。

介绍了在大型有限元软件ANSYS中，单向拉伸有限裂纹试样的各项断裂参量的计算方法，通过标准算例分析。ANSYS的计算结果与EPRI估算公式的计算结果基本相近，此方法为断裂参量的计算提供了一种新的途径。

通过实例介绍了ANSYS软件的子模型法的使用方法，并分析了子模型法的适用场合及其优缺点，结果表明，用子模型法对结构物进行有限元分析，可以大大降低计算工作量，减少计算所花费的时间，并有利于提高计算的精度。