有限元方法试验.doc

目 录 第一章 有限元方法实验 1 实验一 有限元软件的基本使用 1 实验二 一个悬臂梁的基本分析 5 实验三 平面结构的静力分析 12 实验四 结构瞬态分析 22 实验五 坝体的有限元建模与应力应变分析 28 实验六 平板的有限元建模与变形分析 30 第二章 常用优化算法程序及示例 32 实验一 进退法 32 实验二　黄金分割法 36 实验三　二次插值法 40 实验四　共轭方向法（Powell法） 44 实验五 变尺度法 52 实验六　约束随机方向法 62 实验七 复合形法 69 第三章 基于MathCAD的齿轮减速器的优化设计 80 参考文献……………………………………………………………………………… 87 第一章 有限元方法实验 实验一 有限元软件的基本使用 实验目的 初步掌握有限元软件的基本使用方法 了解软件进行结构分析的基本功能 了解用户界面 掌握基本操作 实验设备的基本配置 实验采用有限元分析软件ansys/ed版本 微机安装windows 98, windows nt4.0以上的操作系统。至少需要200兆硬盘，16mb内存。17”以上显示器，显示分辨率为1024X768。 实验步骤 启动ansys程序 单击“开始”按钮，选择“程序”，选择ansys/ed5.x 单击“interactive”进入ansys交互式操作程序，出现初始窗口如图。 选择ansys产品 选择ansys的工作目录，ansys所有生成的文件都写入此目录下。 选择图形显示方式,如配置3d显卡，则选择3d。 设定初始工作文件名，缺省为上次运行的文件名，第一次为file。 设定ansys工作空间及数据库大小。 选择run 运行ansys。 ansys用户界面 ansys软件提供友好的交互式的图形用户界面（gui）gui可以方便访问程序的各种功能、命令、联机文档和参考资料，并可以一步一步的完成整个分析，使ansys易学易用。 ansys提供四种方法输入命令 菜单 对话框 工具杆 直接输入命令 ansys有7个菜单窗口，如图，功能如表 表1.1：菜单窗口 窗口名称 应用菜单 包含文件管理、选择、显示控制、参数设置等功能。 主菜单 包含ansys的主要功能，分为前处理、求解、后处理等。 输入 显示提示信息，输入ansys命令，所有输入命令在此显示。注意：多数命令需要带符合命令格式的参数。 输出 显示软件的文本输出，通常在其他窗口后面。 图形 显示由ansys创建或传递到ansys的图形。 工具条 将常用的命令制成工具条，方便调用。 对话框 用于完成操作或设定参数进行选取的窗口，提示输入数据或作出决定。 ansys基本操作 ansys通过一些基本操作和选择具有不同功能的处理器模块来完成一个分析任务。ansys主菜单提供了完成一个工程分析所必须的处理器模块，它包括一个前处理器、一个求解器、两个后处理器和其他辅助处理器等。ansys常用的处理器及其功能、操作命令如表。 表1.2：　ansys常用的处理器 处理器名称 功能 gui 命令 前处理器 建立有限元模型 Main menupreprocessor /prep7 求解器 加载及求解 Main menusolution /solu 通用后处理器 显示特定载荷步的结果 Main menugeneral postproc /post1 时间历程处理器 显示连续载荷步的结果 Main menutimehist postproc /post26 优化设计 改进初始设计 Main menudesign opt /opt Aux12 产生热分析辐射矩阵 Main menuradiation matrix /aux12 运行状态 预测分析需要的cpu时间及硬盘空间等。 Main menurun time status /runst ansys使用统一的集中式数据库存储所有的模型数据和结果，模型数据包括实体模型、有限元模型、材料特性等通过前处理器写入数据库，载荷和求解结果通过求解器写入数据库，后处理结果通过后处理器写入数据库，数据一写入数据库，可以被其他的处理器调用。ansys运行过程中以文件的形式保存数据，文件格式为文本文件和二进制文件格式，常见文件如下： 表1.3：ansys常见文件类型 文件扩展名 文件格式 含义 db 二进制 生成数据库文件 emat 二进制 生成单元矩阵文件 err 文本 生成运行错误和警告的信息文件 full 二进制 集成整体刚度矩阵和质量矩阵 grph 二进制 生成新的图形文件 log 文本 生成命令流历程文件 mode 二进制 生成模态矩阵 out 文本