綜合實(shí)驗(yàn)偏心拉伸的應(yīng)力測(cè)試

1、1. 實(shí)驗(yàn)?zāi)康募耙饬x12. 實(shí)驗(yàn)器材22.1 XL2118C型力&應(yīng)變綜合測(cè)試儀22.2試樣及應(yīng)變片介紹33. 電橋53.1測(cè)量電橋的工作原理53.2 溫度補(bǔ)償和溫度補(bǔ)償片73.3橋路連接74. 實(shí)驗(yàn)原理84.1 原理84.2 測(cè)量各內(nèi)力分量產(chǎn)生的應(yīng)變成分和94.3 彈性模量E的測(cè)量與計(jì)算104.4 偏心距e的測(cè)量與計(jì)算105. 實(shí)驗(yàn)過(guò)程和結(jié)論115.1 實(shí)驗(yàn)步驟115.2實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理126 有限元分析136.1 有限元分析軟件的選擇146.2 試件的有限元分析156.2.1 正拉力下試件受力分析156.2.2偏心拉力下試件受力分析167. 結(jié)術(shù)語(yǔ)18綜合實(shí)驗(yàn) 偏心拉伸實(shí)驗(yàn)1. 實(shí)驗(yàn)?zāi)?/p>

2、的及意義金屬材料的拉伸試驗(yàn)是人們最早用來(lái)測(cè)定材料力學(xué)性能的一種方法，是應(yīng)用最廣泛的力學(xué)性能試驗(yàn)方法。金屬材料在外力作用下所表現(xiàn)出的各種特征，如彈性、塑性、韌性、強(qiáng)度等統(tǒng)稱為力學(xué)性能指標(biāo)。金屬材料的力學(xué)性能是其性能和可靠性的重要標(biāo)志，拉伸性能更是金屬材料的力學(xué)性能的重要參數(shù)。 通過(guò)拉伸實(shí)驗(yàn)，可以獲得如抗拉強(qiáng)度、伸長(zhǎng)率等多項(xiàng)金屬材料的力學(xué)指標(biāo)，為材料方面的科學(xué)研究創(chuàng)造價(jià)值。本實(shí)驗(yàn)是針對(duì)偏心件，測(cè)量其彈性模量E和偏心距e，同時(shí)對(duì)應(yīng)變儀測(cè)量微應(yīng)變儀的組橋原理和方法進(jìn)行理論和實(shí)際的掌握。最后運(yùn)用ANSYS有限元分析軟件對(duì)偏心試樣的變形和應(yīng)力進(jìn)行有限元分析。2. 實(shí)驗(yàn)器材XL2118C型力&應(yīng)變綜

3、合測(cè)試實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)、偏心拉伸試樣（已貼應(yīng)變片）、螺絲刀等。2.1 XL2118C型力&應(yīng)變綜合測(cè)試儀XL2118C型力&應(yīng)變綜合測(cè)試實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)包括力&應(yīng)變綜合測(cè)試儀和拉伸加載裝置。該應(yīng)變儀采用最新嵌入式MUC控制技術(shù)、顯示技術(shù)、模擬數(shù)字濾波技術(shù)等精心設(shè)計(jì)的。該綜和參數(shù)測(cè)試儀通過(guò)配接各類材料力學(xué)多功能實(shí)驗(yàn)臺(tái)，適合各類電測(cè)法試驗(yàn)使用。該綜合參數(shù)測(cè)試儀采用LED同時(shí)顯示，測(cè)力（稱重） 與普通應(yīng)變測(cè)試同時(shí)并行工作且互不影響。測(cè)力部分通過(guò)對(duì)測(cè)量參數(shù)的正確設(shè)置,能適配絕大多數(shù)應(yīng)變力（稱重）傳感，測(cè)量精度高；應(yīng)變測(cè)量部分采用現(xiàn)代應(yīng)變測(cè)試中常用的預(yù)讀數(shù)法自動(dòng)橋路平衡的辦法。其特點(diǎn)如下：(1)

4、全數(shù)字化智能設(shè)計(jì)，操作簡(jiǎn)單，使用方便。 (2)組橋方式全面，可組全橋、半橋、1/4橋，適合各種力學(xué)實(shí)驗(yàn)。 (3)配接力傳感器測(cè)量拉壓力，傳感器配接范圍廣、精度高（0.01%）。 (4)測(cè)點(diǎn)切換采用進(jìn)口優(yōu)質(zhì)器件程控完成，減少因開關(guān)氧化引起的接觸電阻變化對(duì)測(cè)試結(jié)果的影響。 (5)采用儀器上面板接線方式，接線簡(jiǎn)單方便；接線端子采用進(jìn)口端子， 接觸可靠，不易磨損。 (6) 1個(gè)測(cè)力窗口和6個(gè)應(yīng)變測(cè)試窗口，使各測(cè)點(diǎn)隨不同載荷下的應(yīng)變直觀的同時(shí)顯示出來(lái)，顯示直觀清晰，在一般情況下，不必進(jìn)行通切換即可完成全部實(shí)驗(yàn)圖2.1 力&應(yīng)變綜合測(cè)試儀技術(shù)指標(biāo)：(1)測(cè)量范圍：應(yīng)變0

5、7;19999 (2) 零點(diǎn)不平衡范圍：±10000(3) 拉壓力測(cè)量適配滿量程輸出范圍：1.0003.000mV/V的拉壓力應(yīng)變傳感器(4)自動(dòng)掃描速度：16點(diǎn)/秒(5) 零點(diǎn)漂移：±3/4小時(shí)；±1/(6) 分辨率:1(7) 顯示：應(yīng)變7位LED2位測(cè)點(diǎn)序號(hào)、5位測(cè)量值測(cè)力6位LED，4個(gè)測(cè)量單位指示燈N/Kn/t/kg(8) 電源: 220V±10 50Hz±2(9) 基本誤差：±0.2%F.S. ±2個(gè)字(10) 測(cè)量方法：全橋、半橋、14橋(11) 橋壓：DC2V(12) 測(cè)點(diǎn)數(shù)：1點(diǎn)測(cè)力，16點(diǎn)應(yīng)變(13) 功耗

6、：約15W2.2試樣及應(yīng)變片介紹本實(shí)驗(yàn)采用矩形截面的薄直板作為被測(cè)試樣，其兩端各有一偏離軸線的圓孔，通過(guò)圓柱銷釘使試樣與實(shí)驗(yàn)臺(tái)相連，采用一定的加載方式使試樣受一對(duì)平行于軸線的拉力作用。在試樣中部的兩側(cè)面貼上單個(gè)應(yīng)變片，兩表面上兩枚互相垂直的應(yīng)變片（見圖2.5），貼片位置和試樣尺寸如圖所示。應(yīng)變計(jì)的靈敏系數(shù)K 標(biāo)注在試樣上。圖2.2 試樣實(shí)物圖圖2.3 應(yīng)變儀顯示器圖2.4 試樣安裝圖P P圖2.5 加載與布片示意圖3. 電橋3.1測(cè)量電橋的工作原理應(yīng)變儀的核心部分是電橋。電橋采用惠斯登電橋，其工作原理如圖3.1所示。電阻R1、R2、R3、R4組成電橋的四個(gè)橋臂，A、C、和B、D分別為電橋的輸入

7、端和輸出端。輸入端電壓為E，應(yīng)變電橋的輸出端總是接在放大器的輸入端，而放大器的輸入阻抗很高。因此電壓的輸出端可以看成是開路的。其輸出電壓為: (3.1)圖3.1 電橋當(dāng)四個(gè)橋臂上的電阻產(chǎn)生微小的改變量R1、R2、R3、R4、時(shí)，B、D間的電壓輸出也產(chǎn)生改變量： (3.2)若四個(gè)橋臂接上電阻值和靈敏系數(shù)K均相同的電阻應(yīng)變片，即時(shí)，則 (3.3)由于 則式（3.3）變?yōu)椋?(3.4)應(yīng)變儀的輸出應(yīng)變?yōu)? (3.5)上式表明：（1）兩相鄰橋臂上應(yīng)變片的應(yīng)變?cè)隽客?hào)時(shí)（即同為拉應(yīng)變或同為壓應(yīng)變），則輸出應(yīng)變?yōu)閮烧呦嘀?；異?hào)時(shí)為兩者之和。（2）兩相對(duì)橋臂上應(yīng)變片的應(yīng)變?cè)隽客?hào)時(shí)（即同為拉應(yīng)變或同為壓應(yīng)

8、變），則輸出應(yīng)變?yōu)閮烧咧?；異?hào)時(shí)為兩者之差。利用上述特性，不僅可以進(jìn)行溫度補(bǔ)償，增大讀數(shù)應(yīng)變，提高測(cè)量的靈敏度，還可以測(cè)出在復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)下單獨(dú)由某種內(nèi)力因素產(chǎn)生的應(yīng)變（詳見彎扭組合試驗(yàn)）。具體如何實(shí)現(xiàn)，請(qǐng)同學(xué)們?cè)陔姕y(cè)線路聯(lián)接中實(shí)踐，以加深印象。3.2 溫度補(bǔ)償和溫度補(bǔ)償片貼有應(yīng)變片的構(gòu)件總是處于某一溫度場(chǎng)中，當(dāng)溫度變化時(shí)，應(yīng)變片敏感柵的電阻會(huì)發(fā)生變化。另外，由于電阻絲柵的線膨脹系數(shù)與構(gòu)件的線膨脹系數(shù)不一定相同，溫度改變時(shí)，應(yīng)變片也會(huì)產(chǎn)生附加應(yīng)變。顯然，這些都是虛假應(yīng)變，應(yīng)當(dāng)排除。排除的措施叫溫度補(bǔ)償。補(bǔ)償?shù)霓k法是；用另一片相同的應(yīng)變作為補(bǔ)償片，把它貼在與被測(cè)構(gòu)件材料相同但不受力的試件上。將該

9、試件與被測(cè)構(gòu)件放在一起，使它們處于同一溫度場(chǎng)中。貼在被測(cè)構(gòu)件上的應(yīng)變片叫工作片。在電橋連接上，使工作片和補(bǔ)償片處于相鄰橋臂中，由于相鄰橋臂應(yīng)變讀數(shù)為兩者之差，這樣溫度的變化并不會(huì)造成電橋輸出電壓的變化，也就是不會(huì)造成讀數(shù)應(yīng)變的變化（因?yàn)橄噜彉虮蹜?yīng)變讀數(shù)為兩者之差）。這樣便自動(dòng)消了除了溫度效應(yīng)的影響。應(yīng)當(dāng)注意的是：工作片和溫度補(bǔ)償片都是相同的應(yīng)變片，它們的阻值、靈敏系數(shù)和電阻溫度系數(shù)都應(yīng)基本相同，也就是同一包或同一批次的應(yīng)變片，它們感應(yīng)溫度的效應(yīng)基本相同，這樣才能達(dá)到消除溫度應(yīng)變的影響。當(dāng)然補(bǔ)償片也可貼在受力構(gòu)件上，但要保證工作片和補(bǔ)償片所測(cè)的應(yīng)變絕對(duì)值相等，符號(hào)相反，關(guān)系已知，這樣既可以排除溫

10、度效應(yīng)，又可以增加電橋的信號(hào)輸出，提高測(cè)量的靈敏度。3.3橋路連接各種應(yīng)變計(jì)和傳感器通常需采用某種測(cè)量電路接入測(cè)量?jī)x表，測(cè)量其輸出信號(hào)。對(duì)于電阻應(yīng)變計(jì)或者電阻應(yīng)變計(jì)式傳感器，通常采用電橋測(cè)量電路，將應(yīng)變計(jì)引起電阻變化轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)或電流信號(hào)。電橋的測(cè)量電路由電阻應(yīng)變計(jì)及電阻組成橋臂，電橋的應(yīng)變計(jì)接橋方式分為半橋和全橋。在實(shí)際測(cè)量中，可以利用電橋的基本特性，采用各種電阻應(yīng)變計(jì)在電橋中不同的連接方法達(dá)到不同的測(cè)量目的：(1)實(shí)現(xiàn)溫度補(bǔ)償。(2) 從比較復(fù)雜的組合應(yīng)變中測(cè)出指定成分而排除其他成分。(3)擴(kuò)大應(yīng)變儀的讀數(shù)，以減少讀數(shù)誤差，提高測(cè)量靈敏度。在實(shí)際測(cè)量中，常采用的電橋連接方法包括

11、如下幾種：若R1、R2為應(yīng)變片，R3、R4為儀器內(nèi)部的固定電阻，稱這樣的連接為半橋接法（如圖3.2所示）；若四個(gè)橋臂上都是貼在構(gòu)件上的應(yīng)變片，則稱為全橋接法（如圖3.3所示），全橋接法可以增大讀數(shù)應(yīng)變，進(jìn)一步提高測(cè)量靈敏度。圖3.2 半橋接法 圖3.3 全橋接法4. 實(shí)驗(yàn)原理4.1 原理偏心受拉構(gòu)件在外載荷P的作用下，其橫截面上存在的內(nèi)力分量有：軸力FN = P，彎矩M = P·e，其中e為構(gòu)件的偏心距。設(shè)構(gòu)件的寬度為b、厚度為t，則其橫截面面積A = t·b。在圖2.3所示情況中，a為構(gòu)件軸線到應(yīng)變計(jì)絲柵中心線的距離。根據(jù)疊加原理可知，該偏心受拉構(gòu)件橫截面上各點(diǎn)都為單向應(yīng)

12、力狀態(tài)，其測(cè)點(diǎn)處正應(yīng)力的理論計(jì)算公式為拉伸應(yīng)力和彎矩正應(yīng)力的代數(shù)和，即： （4.1）根據(jù)胡克定律可知，其測(cè)點(diǎn)處正應(yīng)力的測(cè)量計(jì)算公式為材料的彈性模量E與測(cè)點(diǎn)處正應(yīng)變的乘積，即：測(cè)定最大正應(yīng)力，驗(yàn)證迭加原理根據(jù)以上分析可知，受力構(gòu)件上所布測(cè)點(diǎn)中最大應(yīng)力的理論計(jì)算公式為： （4.2）而受力構(gòu)件上所布測(cè)點(diǎn)中最大應(yīng)力的測(cè)量計(jì)算公式為： （4.3）4.2 測(cè)量各內(nèi)力分量產(chǎn)生的應(yīng)變成分和由電阻應(yīng)變儀測(cè)量電橋的加減原理可知，改變電阻應(yīng)變計(jì)在電橋上的聯(lián)接方法，可以得到幾種不同的測(cè)量結(jié)果。利用這種特性，采取適當(dāng)?shù)牟计徒M橋方式，便可以將組合載荷作用下各內(nèi)力分量產(chǎn)生的應(yīng)變成分分別單獨(dú)的測(cè)量出來(lái)，從而計(jì)算出相應(yīng)的應(yīng)力

13、和內(nèi)力這就是所謂的內(nèi)力素的測(cè)定。本試驗(yàn)是在一個(gè)矩形截面的板狀試樣上施加偏心拉伸力(如圖2.5所示)，則該桿件的橫截面上將承受軸向拉力和彎矩的聯(lián)合作用。4. 圖2.5所示試樣在中部截面的兩側(cè)面處對(duì)稱地粘貼Ra 和Rb兩枚應(yīng)變計(jì)，則Ra和Rb的應(yīng)變均由拉伸和彎曲兩種應(yīng)變成分組成，即： 、 （4.4）其中、分別表示由拉伸、彎曲所產(chǎn)生的拉應(yīng)變、彎曲應(yīng)變絕對(duì)值。(a) (b)圖4.1 組橋方式BACRaRbBACDRaRbRtRt此時(shí)，可以采用四分之一橋連接、公共補(bǔ)償、多點(diǎn)同時(shí)測(cè)量的方式組橋，測(cè)出各個(gè)測(cè)點(diǎn)的應(yīng)變值，然后再根據(jù)(4.4)式計(jì)算出、。也可以按圖4.1方式組橋（當(dāng)然還有其它組橋方案），這時(shí)的儀

14、器讀數(shù)分別為： （圖4.1a的讀數(shù)） （圖4.2b的讀數(shù)）通常將從儀器上讀出之應(yīng)變值與待測(cè)應(yīng) 變值之比稱為橋臂系數(shù)，上述兩種組橋方式的橋臂系數(shù)均為2。(2) 圖2.5所示試樣在中部截面處的兩表面上、在軸線的兩側(cè)距離軸線為a處對(duì)稱粘貼R1、R2和R1、R2兩枚應(yīng)變計(jì)，則R1、R2和R1、R2 的應(yīng)變均由拉伸和彎曲兩種應(yīng)變成分組成，即： （4.5）其中、分別表示由拉伸、彎曲所產(chǎn)生的拉應(yīng)變、彎曲應(yīng)變絕對(duì)值；是由于構(gòu)件的扭曲而產(chǎn)生的附加應(yīng)變值，其正負(fù)無(wú)法確定。此時(shí)，同樣可以采用單臂連接、公共補(bǔ)償、多點(diǎn)同時(shí)測(cè)量的方式組橋，測(cè)出各個(gè)測(cè)點(diǎn)的應(yīng)變值，然后再根據(jù)(4.5)計(jì)算出、。也可以按圖4.2方式組橋(或按

15、其它組橋方案)，這時(shí)的儀器讀數(shù)分別為： （圖4.2a的讀數(shù)） （圖4.2b的讀數(shù)）可見，此兩種組橋方式的橋臂系數(shù)均為分別為2和4。 圖4.2 組橋方式4.3 彈性模量E的測(cè)量與計(jì)算為了測(cè)定彈性模量E，可按圖4.1(a)或圖4.2(a)組橋，并采用等增量加載的方式進(jìn)行測(cè)試，即所增加荷載（其中i =1，2，3，4，5為加載級(jí)數(shù)，為加一級(jí)在試樣上的載荷增量值。在初載荷P0時(shí)將應(yīng)變儀調(diào)零，之后每加一級(jí)載荷就測(cè)得一拉應(yīng)變 ，然后用最小二乘法計(jì)算出所測(cè)材料的彈性模量E ，即： （4.6）注意：實(shí)驗(yàn)中末級(jí)載荷不應(yīng)超出材料的彈性范圍。4.4 偏心距e的測(cè)量與計(jì)算為了測(cè)定偏心距e，可按圖4.1(b) 或圖4.2

16、(b)組橋，在初載荷P0時(shí)將應(yīng)變儀調(diào)零，增加載荷后，測(cè)得彎曲應(yīng)變。根據(jù)胡克定律可知彎曲應(yīng)力為：而 因此，所用試樣的偏心距： （4.7）5. 實(shí)驗(yàn)過(guò)程和結(jié)論5.1 實(shí)驗(yàn)步驟(1) 測(cè)定軸力引起的拉應(yīng)變按圖4.1(a)或圖4.2(a)所示的組橋方式聯(lián)接線路，同時(shí)選擇好應(yīng)變儀的靈敏系數(shù)Ky，然后檢查線路聯(lián)接的正確性，在確認(rèn)無(wú)誤后接通電源進(jìn)行測(cè)試。先調(diào)好所用橋路的初始讀數(shù)（調(diào)零或調(diào)為一個(gè)便于加減的數(shù)），再采用逐級(jí)加載的方法進(jìn)行加載測(cè)試，并及時(shí)記錄相應(yīng)的應(yīng)變讀數(shù)，同時(shí)計(jì)算對(duì)應(yīng)的拉應(yīng)變，填入記錄表格中。然后卸去全部載荷，重復(fù)測(cè)量三次。(2) 測(cè)定彎矩引起的彎曲應(yīng)變按圖4.1(b)或圖4.2(b)所示的組橋

17、方式聯(lián)接線路，同時(shí)選擇好應(yīng)變儀的靈敏系數(shù)Ky ，然后檢查線路聯(lián)接的正確性，在確認(rèn)無(wú)誤后接通電源進(jìn)行測(cè)試。先調(diào)好所用橋路的初始讀數(shù)，然后加載至后讀取儀器讀數(shù)。卸去全部載荷，重復(fù)測(cè)量三次。(3) 歸整儀器，清理現(xiàn)場(chǎng)將所測(cè)得的數(shù)據(jù)交由指導(dǎo)教師校核，經(jīng)教師檢查認(rèn)可后再拆除線路，把所使用的所有儀器按原樣歸整好，并將實(shí)驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)全部清理打掃干凈，由指導(dǎo)教師驗(yàn)收合格后方可離開實(shí)驗(yàn)室。(4) 進(jìn)行數(shù)據(jù)處理根據(jù)測(cè)得的同載荷下的和值，取三次測(cè)試結(jié)果的平均值按（4.3）式進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，計(jì)算構(gòu)件上所布測(cè)點(diǎn)的最大應(yīng)力；并與由（4.2）式計(jì)算的理論值進(jìn)行比較，求出相對(duì)誤差。在測(cè)得的數(shù)據(jù)中，比較三組測(cè)試結(jié)果，取數(shù)據(jù)較好的一組按

18、（4.6）式進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，計(jì)算出所用材料的彈性模量E及其測(cè)量誤差。在測(cè)得的數(shù)據(jù)中，取三次測(cè)試結(jié)果的平均值按（4.7）式進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，計(jì)算構(gòu)件的偏心距e及其測(cè)量誤差。(5) 按要求寫出完整的實(shí)驗(yàn)報(bào)告。5.2實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理表5.1 試樣相關(guān)尺寸試樣尺寸長(zhǎng)=220mm，寬b=32mm，厚t=5mm相關(guān)常數(shù)彈性模量E=210GPa，所粘貼應(yīng)變片的靈敏系數(shù)K=2.07表5.2 測(cè)量時(shí)應(yīng)變與加載數(shù)據(jù)表相關(guān)數(shù)據(jù)載荷增量級(jí)別應(yīng)變儀讀數(shù)4/10-6平均數(shù)第一次第二次第三次162736867.721381291261313178192192187.34231252239240.75297312317308.7表5.

19、3測(cè)量時(shí)應(yīng)變與加載數(shù)據(jù)表相關(guān)數(shù)據(jù)載荷增量級(jí)別應(yīng)變儀讀數(shù)2/10-6平均數(shù)第一次第二次第三次10000275737574.33141140143141.34203204204203.75267268268267.7表5.4 各測(cè)點(diǎn)處應(yīng)變數(shù)據(jù)的處理50016.9050015.837.250014.133.550013.431.2500173215.4433.5(1) 所用試件的彈性模量為:(2) 偏心距為：(3) 應(yīng)力計(jì)算實(shí)驗(yàn)值： 理論值： 相對(duì)誤差：6 有限元分析有限元法是結(jié)構(gòu)分析的一種數(shù)值計(jì)算方法，它在50年代初期隨著計(jì)算機(jī)的發(fā)展應(yīng)運(yùn)而生，并得到廣泛的應(yīng)用。有限元法是數(shù)值計(jì)算中的一種離散化方法

20、，用數(shù)學(xué)術(shù)語(yǔ)來(lái)說(shuō)，就是從變分原理出發(fā)，分區(qū)插值，把二次泛函(能量積分)的極值問(wèn)題轉(zhuǎn)化為一組多元線性代數(shù)方程來(lái)求解。從物理和幾何概念來(lái)說(shuō)，有限元方法是結(jié)構(gòu)分析的一種計(jì)算方法，是矩陣方法在結(jié)構(gòu)力學(xué)和彈性力學(xué)等領(lǐng)域的發(fā)明應(yīng)用，其基本思想是將彈性體劃分為有限個(gè)單元，對(duì)每個(gè)單元用有限個(gè)參數(shù)來(lái)描述它的力學(xué)特性，而整個(gè)彈性體的力學(xué)特性可以認(rèn)為是這些小單元力學(xué)特性的總和，從而建立起連續(xù)體的力平衡。用于結(jié)構(gòu)分析的有限元法形式繁多，概括起來(lái)有:協(xié)調(diào)模型的有限元法、平衡模型有限元法和模型有限元法，其中以協(xié)調(diào)模型有限元法應(yīng)用最為廣泛。它是以位移為基本未知數(shù)，依據(jù)最小勢(shì)能原理建立有限元公式，其基本思路是從整體到局部，再

21、從局部到整體，通過(guò)局部近似從而得到整體近似解。6.1 有限元分析軟件的選擇有限元法是利用電子計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)值模擬分析的方法，目前在工程技術(shù)領(lǐng)域中的應(yīng)用十分廣泛，有限元計(jì)算結(jié)果已成為各類工業(yè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)和性能分析的可靠數(shù)據(jù)。國(guó)際上著名的通用有限元軟件有幾十種，常用的有SAP、ANSYS、ANDIA、NASTRAN、ALGOR-FEM。ANSYS作為一個(gè)大型、通用的有限元程序，其功能已為全世界所公認(rèn)。ANSYS是迄今為止世界范圍內(nèi)最早通過(guò)1509001質(zhì)量認(rèn)證的分析設(shè)計(jì)類軟件,是美國(guó)機(jī)械工程師協(xié)會(huì)(ASME)、美國(guó)核安全局(NSA)及近20種專業(yè)技術(shù)協(xié)會(huì)認(rèn)證的標(biāo)準(zhǔn)分析軟件。ANSYS是第一個(gè)通過(guò)中國(guó)壓力

22、容器標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)認(rèn)證并在17個(gè)部委推廣使用的分析軟件。ANSYS分析功能有結(jié)構(gòu)分析、熱分析、高度非線性結(jié)構(gòu)動(dòng)力分析、流體動(dòng)力學(xué)分析、電磁場(chǎng)分析、聲學(xué)分析、壓電分析和多場(chǎng)禍合分析”結(jié)構(gòu)分析包括：線性、非線性結(jié)構(gòu)靜力分析：非線性結(jié)構(gòu)動(dòng)力分析包括模態(tài)分析(包括模態(tài)循環(huán)對(duì)稱、預(yù)應(yīng)力模態(tài)等)、諧波響應(yīng)分析、瞬態(tài)動(dòng)力響應(yīng)分析、譜分析、隨機(jī)振動(dòng)分析等；隱式、顯式及顯式-隱式-顯式耦合求解；線性及非線性屈曲分析?？偟膩?lái)說(shuō),該軟件具有以下幾個(gè)方面的特點(diǎn)：(1)數(shù)據(jù)統(tǒng)一：ANSYS使用統(tǒng)一的數(shù)據(jù)庫(kù)來(lái)存儲(chǔ)模型數(shù)據(jù)及求解結(jié)果，實(shí)現(xiàn)前后處理。分析求解及多場(chǎng)分析的數(shù)據(jù)統(tǒng)一。(2)強(qiáng)大的建模能力：ANSYS具備三維建模

23、能力，僅靠ANSYS的GUI(Graphical User Interface)就可建立各種復(fù)雜的幾何模型。(3)強(qiáng)大的求解功能：ANSYS提供了數(shù)種求解器，用戶可以根據(jù)分析要求選擇合適的求解器。(4)強(qiáng)大的非線性分析功能：ANSYS具有強(qiáng)大的非線性分析功能，可進(jìn)行幾何非線性、材料非線性及狀態(tài)非線性分析。(5)智能網(wǎng)格劃分：ANSYS具有智能網(wǎng)格劃分功能，根據(jù)模型的特點(diǎn)自動(dòng)生成有限元網(wǎng)格。(6)良好的優(yōu)化功能：利用ANSYS的優(yōu)化設(shè)計(jì)功能，用戶可以確定最優(yōu)化設(shè)計(jì)方案；利用ANSYS的拓?fù)鋬?yōu)化功能，用戶可以對(duì)模型進(jìn)行外型優(yōu)，尋求物體對(duì)材料的最佳利用。(7)可實(shí)現(xiàn)多場(chǎng)耦合功能：ANSYS可以實(shí)現(xiàn)多物理場(chǎng)耦合分析，研究