有限元結構分析表?此文簡述結構分析及有限元分析的基礎知識，為學習與應用結構分析做好準備，包括：，今天小編就來聊一聊關于有限元結構分析表?接下來我們就一起去研究一下吧!

有限元結構分析表

此文簡述結構分析及有限元分析的基礎知識，為學習與應用結構分析做好準備，包括：

※ 結構與結構分析定義

※ 結構的線性靜态分析

※ 材料行為與故障

※ 有限元分析的基本概念

※ 有限元模型

結構分析基礎知識

1.結構定義 結構可以定義為一個正承受作用的載荷處于平衡中的系統。平衡條件意味着結構是不移動的。一個自由的支架不是一個結構，它未被連接到任一物體上并無載荷作用與它。僅當它附着到外部世界，并且有作用力、壓力或力矩時，支架成為一個結構。 例如橫跨江面的大橋就是一個普通的結構，一個支架通過它的支撐連接到地面上，橋的重量是在結構上的一種載荷（力）。當汽車通過橋時，附加的力作用于橋的不同位置。 一個好的結構必須滿足以下标準： （1） 當預期的載荷作用時，結構必須不出現故障。這個似乎是顯而易見的，并意味着結構必須是"強度足夠的"。故障意味着結構破裂、分離、彎曲，以及支撐作用載荷失敗。 注意：考慮到意外的載荷，通常在設計中提供安全餘量。餘量常常利用安全因素來描述。例如，如果在結構上期待載荷是 10 000 磅，規定安全因素是 2.0，則結 構将設計成能經受住 20 000 磅載荷。 （2） 當載荷作用時，結構必須不産生過分變形。這意味着結構必須"剛度足夠"。變形可接受的極限（彎曲度、撓度、拉伸等）取決于特定情況。例如，在通常住宅中的地闆由足夠的吊帶支撐，以防止當人在地闆岸上行走時有"柔軟"的感覺。 （3） 在它的服務生命周期，結構的行為應不會惡化。這意味着結構必須"足夠耐用"，必須考慮環境影響和"磨損與破裂"。如果一座橋假定維持 50 年， 則橋的設計必須提供整個 50 年壽命的結構完整性與充分的安全餘量。

2.結構分析 結構分析是用于決定一個結構是否将正确完成任務的工程分析過程。結構将在某些方式中進行模拟和求解描述它的行為的數學方程。分析可以人工方法或用計算機方法來完成。 結構分析的結果（答案）用于評估性能，摘要如下： （1）"強度足夠嗎？" ：應力必須是在一可接受的範圍内。 （2）"剛度足夠嗎？" ：位移必須是在一可接受的範圍内。 （3）"耐用度足夠？" ：對一個長的疲勞周期應力必須足夠低。

線性靜态分析

對于線性靜态分析，重要的是了解它的限制，确使求解問題的有效性。例如： （1） 載荷是常數，并不随時間改變。 （2） 應力與位移必須是在材料行為的彈性範圍内。這個條件要求位移是很小的、應力小于材料的屈服應力。 1.1.3 應力、應變和位移 當一個結構承受載荷時，在結構内的内力抵抗作用載荷，将這些内力用它們正作用在其上的面積去除，便得到應力。應力=力/面積。 應力單位在英制系統中是磅/平方英寸（psi），在公制系統中是牛頓/平方毫米。 例如，一杆的橫截面積是 1 平方英寸，作用載荷是 10 000 磅，則在杆中的拉伸 應力為 10 000 磅/平方英寸。在實際結構中，應力計算通常是比較複雜的。 當結構承受載荷時，它們被拉伸、彎曲或變形到某種程度。這些在形狀中的改變通常是很小的，但确實存在。由于作用載荷，結構的運動或形狀改變，稱為位移或變形。 應變是内部變形的測量。應變單位在英制系統中是英寸/英寸，在公制系統中是 毫米/毫米。應變=長度變化/初始長度。 例如，在上例中，杆的初始長度是 10 英寸，假定由于加載變形 0.005 英寸，則 應變為 0.005/10=0.0005 英寸/英寸。 在一實際結構中，應力與應變依位置而變。應變高的地區，應力将是高的。 1.1.4 材料行為與故障 材料特性将決定在應力下結構行為是怎樣的。材料通常分為易延展性（Ductile） 和易碎性(Brittle)。易延展的材料在最後破壞前有大的拉伸或變形，易碎的材料 當加載時遭受最小的變形，它們用很少的警告就會導緻最後的破壞。 易延展性材料的彈性極限稱為屈服應力。如果超出屈服應力，易延展的材料産生永久變形，如果移去載荷，它将不完全返回它的原來形狀，但将保持一永久應變。随着載荷的增加，易延展性材料繼續拉伸直到破裂。在破裂時的應力稱為最終應力。 易碎性材料不同，它沒有屈服應力。随着載荷的增加，最小的拉伸發生，當達到最終應力時，易碎性材條突然破裂。 大多數金屬，包括鋼和鋁是易延展的。少數金屬展示很低的延展性，在易碎性行為的邊界上。許多塑料、陶瓷和複合材料認為是易碎性的。 當利用線性靜态分析時，兩個材料特性是重要的： （1） 楊氏模量（Young's Modulus (E)）：指在彈性範圍内應力應變曲線的斜率。 E 可以認為是材料的"彈性比（ Spring rate ）"。對鋼， E=30000000psi(200Gpa 公制單位)。 楊氏模量，或彈性模量。彈性模量實質上是材料的剛性（在任何外力的法向方向）的一種量度。楊氏模量值高的剛性材料在任何力的作用下保持其形狀的能力更大。它是由虎克規律定義的，該規律用應力/應變圖上的斜率表示應力與應變之間的 關系。（2） 泊桑比（Poisson's Ratio(v)）：指當加載時，材料怎樣改變形狀的測量。泊桑比的範圍從 0.1~0.5。鋼的泊桑比值大約是 0.3。 泊松比是材料拉長的長度與減小的寬度之間的比率。因為它是一個比率，所以沒有單位。對于理想（完美）的材料來說，此值是 0.5，不過，大部分材料的 泊松比都在 0.3 左右。 1.2 有限元分析基礎知識 1.2.1 基本概念 有限元分析（FEA）用于分析許多類型的物理問題，包括結構的數學的技術。首 先劃分結構為許多小單元（Element），單元在節點（Node）處連接，單元組稱為 網格(Mesh)。有限元網格跟随結構的形狀，每個單元的行為用相對簡單的方程描 述。通過綜合個别單元解尋找分析解。

有限元模型

結構分析的有限元模型一般由下列 6 部分組成：

※ NX 幾何體

※ 材料特性

※ 作用的結構載荷

※ 約束

※ 在分析時間裡的有限元網格

材料特性選擇材料。材料特性可以在建模中利用 Tools命令預定義， 或從強度向導庫中選擇一種材料。特性被存取并自動的分配給實體。 載荷是作用到組元幾何體的各種力、壓力、力矩和重力。約束 為了承受載荷，結構的某些部分必須不被移動，或它的運動必須被限制。或者說，所有結構被約束在某些方式中。

幾種類型的約束： 固定（Fixed）：被約束區不能在任一方向移動。

滑動的（Sliding）：被約束區沿一平面在任一方向自由滑動，但在正交平面的方 向不能移動。

銷釘的（Pinned）：被約束區繞一軸自由轉動，但在其它方向不能移動。

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