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弹性力学仿真软件：FEMAP：FEMAP高级建模技巧

1绪论

1.1FEMAP软件简介

FEMAP,作为一款功能强大的有限元分析前处理和后处理软件，被广泛应用

于工程设计和分析领域。它提供了直观的用户界面和丰富的建模工具，使得用

户能够高效地创建、编辑和分析复杂的有限元模型。FEMAP支持多种有限元求

解器，如NXNastran、ANSYS、Abaqus等，这使得它成为连接设计与分析的理

想桥梁。

1.2弹性力学基础回顾

弹性力学是研究弹性体在外力作用下变形和应力分布的学科。在FEMAP中，

我们主要关注以下概念：-应力（Stress）：单位面积上的内力，通常用σ表示，

分为正应力和剪应力。-应变（Strain）：物体在外力作用下发生的变形程度，

通常用ε表示，分为线应变和剪应变。-胡克定律（Hooke’sLaw）：在弹性限

度内，应力与应变成正比，比例常数为材料的弹性模量。-有限元方法（Finite

ElementMethod,FEM）：将复杂结构分解为多个简单单元，通过单元间的连接

和相互作用来模拟整个结构的力学行为。

1.3高级建模的重要性

在工程分析中，准确的模型是获得可靠结果的关键。FEMAP的高级建模技

巧可以帮助用户创建更精确、更复杂的模型，从而提高分析的准确性和效率。

这些技巧包括但不限于：-非线性分析：考虑材料非线性、几何非线性和接触

非线性，以更真实地模拟实际工况。-复合材料建模：处理多层、各向异性材

料，以分析航空、汽车等领域的轻量化结构。-高级网格划分：使用自适应网

格、非结构化网格等技术，以提高模型的计算效率和精度。

1.3.1示例：创建一个简单的梁模型并进行线性静态分析

#FEMAPPythonAPI示例代码

#创建一个简单的梁模型并进行线性静态分析

#导入FEMAPAPI模块

importFEMAP

#初始化FEMAP对象

1

femap=FEMAP.Femap()

#创建节点

node1=femap.Node(0,0,0)

node2=femap.Node(1,0,0)

#创建梁单元

beam=femap.Beam(node1,node2,1)

#设置材料属性

material=femap.Material(1,Steel,200e9,0.3,7850)

#设置截面属性

section=femap.Section(1,Rectangular,0.1,0.1)

#应用材料和截面属性到梁单元

beam.SetMaterial(material)

beam.SetSection(section)

#应用边界条件

femap.ApplyBC(node1,Fixed)

#应用力

femap.ApplyLoad(node2,Force,1000,0,0,-1)

#进行线性静态分析

femap.LinearStaticAnalysis()

#输出结果

results=femap.GetResults()

print(results)

在上述示例中，我们使用FEMAP的PythonAPI创建了一个简单的梁模型，

定义了材料和截面属性，应用了边界条件和载荷，最后进行了线性静态分析。

通过获取分析结果，我们可以检查梁的应力和应变分布，从而评估其结构性能。

1.3.2描述

在本示例中，我们首先初始化了FEMAP对象，然后创建了两个节点，分别

位于坐标原点和x=1的位置。接着，我们创建了一个梁单元，连接这两个节点。

我们定义了材料属性为钢，弹性模量为200GPa，泊松比为0.3，密度为

7850kg/m³。截面属性被设置为矩形截面，宽度和高度均为0.1m。我们固定了

第一个节点，并在第二个节点上施加了一个垂直向下的力，大小为1000N。最

后，我们调用了线性静态分析函数，并输出了分析结果。

通过掌握这些高级建模技巧，工程师和分析师能够更准确地预测和优化结

2

构的性能，减少物理原型的制作，节省时间和成本。FEMAP的高级功能为复杂

结构的分析提供了强大的工具，使得用户能够在虚拟环境中进行深入的探索和

创新。

2高级几何建模技巧

2.1复杂几何导入与修复

在进行弹性力学仿真时，复杂几何模型