单元的。

因而，这种作用在单元边界上的表面力以及作用于单元的体积力集中力等都需要等效移置到节点上去，也就是用等效的节点力来替代所有作用在单元上的力。

移置的方法是按照作用在单元上的力与等效节点力在任何虚位移上所做的虚功都相等的原则来进行的。

集合所有单元的平衡方程，建立整个结构的平衡方程这个集合过程包括两个方面的内容个是由各个单元的刚度矩阵集合成整个物体的整体刚度矩阵二是将作用于各单元的等效节点力列阵集合成总的荷载列阵。

般说来，集合所依据的理由是要求所有相邻的单元在公共节点处的位移相等。

于是得到以整体刚度矩阵荷载列阵以及整个物体的节点位移列阵表示的整个结构的平衡方程求解未知节点位移和节点等效荷载以及整体刚度矩阵组成的平衡方程解出节点位移，然后利用公式和已求出的节点位移来计算各单元的应力，最后利用公式求出单元内任点的位移。

软件简介是款以有限元分析为基础的大型通用软件，是现代产品设计中的高级工具之。

中的模块提供了完整的结构分析功能，包括几何非线性材料非线性各种动力学分析等计算能力，此程序包在结构分析方面具有强大的功能，在实际生产过程中，常常会遇到各种各样的机械结构分析问题如机械结构受力，变形及内部应力情况等等，利用软件对机械模型进行仿真模拟计算，通过应力应变云图直观展示构件的性能特点，从而为解决机械结构中常见的问题提供理论依据。

仿真分析的结果可以帮助设计人员对实际生产方案作出准确的判断，节省物力财力，为提高生产效率及缩短设计研发周期的产生有很大的作用。

软件计算分析的原理是将连续的结构离散成有限多个单元，并在每个单元中设定有限数量的节点，将连续体看作是只在节点处相连续的组单元的集合体，时选定场函数的节点值作为基本未知量，并在第单元中假设个插值函数来表示单元中场函数的分布规律，进而利用弹性力学固体力学结构力学等力学中的变分原理去建立用以求解节点未知量的有限元方程，从而将个连续域中的无限自由度问题转化为离散域中的有限自由度问题求解后就可以利用解得的节点值和设定的插值函数确定单元上以至整个集合上的场函数。

典型的分析过程由前处理求解计算和后处理个部分组成。

前处理有限元模型是进行有限元分析的计算模型或数学模型，它为计算提供原始的数据。

建模是整个有限元分析过程的关键，模型合理与否将直接影响计算结果的精度计算时间的长短及计算过程能否完成，其中建模主要包括以下几步确定工作名和分析标设置分析模块定义单元类型和选项定义实常数定义材料性质创建分析几何模型建立有限元模型对模型进行网格划分选择单元的要点包括对线性结构应力分析，建议采用高阶单元对非线性应力分析，用低阶单元采用较密网格，而不用较粗网格高阶单元对壳应力分析，四边形比三角形结果要好。

加载及求解加载即用边界条件数据描述结构的实际情况，即分析结构和外界之间的相互作用。

载荷的含义有自由度约束位移节点力力，力矩表面载荷压力惯性载荷重力加速度，角加速度。

可以在实体模型或有限元分析模型节点和单元上加载。

直接在实体模型加载优点是几何模型加载独立于有限元网格，重新划分网格或局部网格修改不影响载荷同时加载的操作更加容易，尤其是在图形中直接拾取时。

但要注意无论采取何种加载方式，求解前都将载荷转化到有限元模型上。

因此，加载到实体的载荷将自动转化到其所属的节点或单元上。

后处理后处理是将计算所得的结果可视化。

有两个后处理器通用后处理器，它只能观看整个模型在时刻的结果时间历程后处理器，可观看模型在不同时间的结果。

但此后处理器只能用于处理静态或动力分析结果。

动力分析结果后处理的步骤主要包括从求解计算结果中读取数据对计算结果进行各种图形化显示可对计算结果进行列表显示④进行各种后续分析。

而静力分析结果后处理的步骤主要包括绘变形图，变形动画，支反力列表，④应力等值线图。

目前，软件已广泛应用于机械制造石油化工轻工造船航空航天汽车交通电子土木工程水利铁道日用家电等般工业及科学研究，其技术涵盖多个学科领域，随着发展，提供的机械工程仿真技术将越来越成熟，设计人员以真正耦合的方式使用技术，可获得符合现实条件的解决方案，而综合多物理场产品组合能使用户利用集成环境中的多个耦合物理场进行仿真与分析软件可让用户更深入地钻研，从而解决更多种类的问题，处理更为复杂的情况。

因此，产品以其灵活的仿真性能将会被越来越广泛地关注和应用。

本章小结在这章节中，我们介绍了有限元的发展与现状，有限元基本思想，的发展历史和现状，说明了它的软件有点和具体的使用方法。

对其中的些公式方程我们也进行了说明和列举。

第三章压力机机身的静态分析机身简介机身是压力机的个基本支撑部件，工作时要承受全部工作变形力。

因此，机身的合理设计对减轻压力机重量，提高压力机刚度，以及减少制造工时，都具有直接的影响。

机身分为两大类即开式机身和闭式机身。

机身结构分为铸造结构和焊接结构两种。

我所研究的压力机为型，焊接结构。

该设备的主要参数如下型号公称压力标准行程次数行程次分机身材料是，密度许用角变形微弧几何模型的建立为了进行有限元分析，必须对于实体模型进行改造，使之成为很多微小单元和节点的组合，这样的模型称为有限元模型。

其建立包括定义单元属性，划分网格生成单元以及添边界条件等步骤。

压力机机身上有底座，有加强板凸台，油泵等，在建立有限元模型时，不可能全部考虑这些复杂的因素，不可能使有限元模型的质量矩阵刚度矩阵完全与事实相符，因此，按照等效截面方法对机身进行简化，其简化条件是简化前后截面积和惯性矩分别相等。

坐标原点建立在底座上。

机身前后板侧板加强筋加强板之间通过焊接而成，假定焊接为理想焊接，机身结构可视为整体，以不等厚板处理。

约束条件为机身与基础连接的地脚螺钉全约束。

简化后机身力学实体几何模型如图所示图实体几何模型单元的选择与划分单元库中有超过种不同的单元类型，在建立有限元模型时，先要选择适当的有限元单元来代替实际的结构。

在生成单元之前，必须设置合理的单元属性，包括单元类型实常数材料特性以及单元坐标系等。

软件提供丰富的单元类型用于各种问题的计算，其中实体板壳和梁是三类常用单元。

实体单元有和等。

关于有限元单元先择的问题，通过计算比较指出使用高阶单元比使用低阶单元的效果显著长方体单元比四面体单元计算效果好。

虽然二次高阶单元带有中间节点比线性单元的节点数增加，但对曲线和曲面边界的结构有较好的拟和，并且只用很少的单元就可以得到更高的精度。

本单元采用的是结构块单元，适合划分不规则的网络模型。

如制作各种系统为节点砖形元素。

这种元素由个节点组成，每个节点沿节点坐标系个方向平动。

单元的几何形状节点位置及坐标系如下图图单素输入数据在节点旁边，包括正交异性材料性能，正交异性材料的方向对应元素的坐标方向。

元素坐标系统的方向所描述的是坐标系统。

各板厚度以单元实常数的形式在定义单元特性时赋予各板。

载荷的处理本题所使用的是均部载荷，对油泵和工作台进行加载处理，总载荷为。

利用的智能尺寸网格划分功能，网格划分器对将要划分网格的体上的所有线估算单元边长大小，对几何体上的弯曲近似区域的线进行细化，自动生成合理形状的单元和单元尺寸分布。

通过基本控制和高级控制可以设置网格划分的智能尺寸，基本控制只需定义网格尺寸的等级从精细到粗略。

考虑到本文要进行静动态的有限元分析，故选取划分网格的精度等级为，智能划分后，如图所示图网格划分图边界条件的施加机身静态分析的边界条件包括两个方面载荷的施加和边界约束。

载荷的施加本设备的公称压力是，但由于实际应用中设备受到的是动载荷，故应在静载荷上乘以个动荷系数，即。

分析其应力和变形时，取其公称压力为机身的外载荷。

设备在工作时承受两个方向的载荷，个是作用在油泵上，方向向上另个是作用在工作台上，方向向下。

两者大小相等，方向相反。

个载荷都是以均部载荷的形式作用在工作平面上的。

边界约束条件压力机机座的边界约束条件为机身与导轨连接的螺栓全约束。

图反应了上施加外力载荷和进行边界约束。

图约束和外力加载图材料特性机身为钢的板材焊接结构，在工作时其变形是弹性变形。

材料特性常数包括弹性模量泊松比密度，根据机械设计手册，钢的弹性模量为，泊松比为，本文取，，钢的密度取。

计算结果分析应力和变形要求机身变形要求。

机身材料为低碳钢，结构的破坏形式般为塑性屈服，所以在强度分析中采用第三强度理论或第四强度理论。

但是第三强度理论未考虑主应力影响，它可以较好的表现塑性材料塑性屈服现象，只适用于拉伸屈服极限和压缩屈服极限相同的材料。

而第四强度理论考虑了主应力的影响，且和实验较符合，它与第三强度理论比较更接近实际情况。

因而在强度评价中通常采用第四强度理论导出的等效应力又称等效应力来评价。

第四强度的含义就是在任何应力状态下，材料不发生破坏的条件是许用应力，安全系数而其中，，第，第二，第三主应力由前可知，机身材料为，考虑到疲劳修正系数和疲劳修正系数安全系数，故安全系数取，安全系数向左右摆动十阶工作台后方部分上下移动机身的前十阶约束模态振型如图图图阶约束模态振型图二阶约束模态振型图三阶约束模态振型图四阶约束模态振型图五阶约束模态振型图六阶约束模态振型图七阶约束模态振型图八阶约束模态振型图九阶约束模态振型图十阶约束模态振型本章小结本章介绍了有限元法中的模态分析，具体说明了它的方法与步骤。

在这张中，我们倒入了我们设计的压力机，得到了它的频率和振型。

我们通过图片可以看出它的扭转，也列出了它的频率与振型的表格。

第六章结论与展望结论以计算机技术为基础的先进技术，已