引論：我們?yōu)槟砹?篇有限元軟件在機(jī)械制造中的應(yīng)用范文，供您借鑒以豐富您的創(chuàng)作。它們是您寫作時(shí)的寶貴資源，期望它們能夠激發(fā)您的創(chuàng)作靈感，讓您的文章更具深度。

1.有限元法的原理

有限元法，通過將分析對(duì)象進(jìn)行離散化、矩陣化處理，利用方程對(duì)復(fù)雜數(shù)值計(jì)算，得出近似解。由節(jié)點(diǎn)將各單元相聯(lián)系，傳遞相互作用力，定義各單元的屬性、載荷、邊界等條件后，根據(jù)相應(yīng)的關(guān)系式計(jì)算各單元的剛度矩陣即可得出分析結(jié)果。求解結(jié)果的度與精度，往往與選擇的單元類型、密度、求解算法有關(guān)，同時(shí)這也會(huì)影響求解時(shí)間、內(nèi)存容量，需要結(jié)合實(shí)際綜合考慮。

2.常用有限元軟件簡介

2.1ANSYS軟件

ANSYS是大型的通用性標(biāo)準(zhǔn)有限元軟件之一。ANSYS具有智能友好的用戶界面，擁有良好的開放性與兼容性，可與其他CAD軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)交互。強(qiáng)大的前后處理功能，提供多級(jí)別的網(wǎng)格密度和分網(wǎng)算法，圖形、數(shù)據(jù)處理類型豐富，分析結(jié)果直觀。ANSYS的突出優(yōu)點(diǎn)是包含結(jié)構(gòu)、流體、電場、磁場等所有場分析，擅長處理多種物理場及多場耦合線性問題。但由于其針對(duì)性不足，遇到復(fù)雜深入的問題時(shí)，需要應(yīng)用編程語言進(jìn)行二次開發(fā)，增加了使用難度。

2.2ADINA軟件

ADINA作為近年來發(fā)展速度最快的軟件，除了擁有與其他軟件相似的功能外，它以強(qiáng)大的非線性問題和多場耦合分析而著稱，求解器的類型豐富，既有基本結(jié)構(gòu)分析，也有流固耦合分析。在求解算法方面，有許多獨(dú)創(chuàng)性，如勁度穩(wěn)定法，外力-變位同步控制法，自動(dòng)步進(jìn)法等，實(shí)現(xiàn)分析對(duì)象的收斂性，從而快速求解。

2.3ABAQUS軟件

ABAQUS是有限元分析軟件家族中高端CAE軟件，擁有一套先進(jìn)的有限元分析系統(tǒng)，產(chǎn)品包括前后處理模塊、隱式求解器模塊和顯式求解器模塊。它同樣擅長非線性有限元分析，更強(qiáng)大的是可以對(duì)系統(tǒng)級(jí)問題進(jìn)行分析，求解規(guī)模龐大的復(fù)雜和高度非線性問題。該軟件的不足之處是對(duì)于瞬時(shí)問題如爆炸、沖擊的仿真模擬稍有遜色。

3.有限元軟件在機(jī)械設(shè)計(jì)制造方面的應(yīng)用

傳統(tǒng)機(jī)械產(chǎn)品的設(shè)計(jì)制造中，往往有以下特征：①新產(chǎn)品的產(chǎn)生，首先根據(jù)已有資料和經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行研發(fā)設(shè)計(jì)；②批量生產(chǎn)前，需要制作樣機(jī)；③對(duì)新產(chǎn)品的性能測試和優(yōu)化，是根據(jù)對(duì)樣機(jī)的大量實(shí)驗(yàn)得出。因此，傳統(tǒng)的機(jī)械設(shè)計(jì)制造，一直存在生產(chǎn)周期長、生產(chǎn)效率低下和產(chǎn)品性能差等問題，嚴(yán)重制約著機(jī)械領(lǐng)域的發(fā)展。有限元方法的出現(xiàn)，憑借其高效、、成本低等優(yōu)勢，很快得到了極大應(yīng)用。目前，主要體現(xiàn)在以下幾方面：

（1）靜力學(xué)分析。大型機(jī)械結(jié)構(gòu)經(jīng)常會(huì)承受靜態(tài)載荷，這類載荷下，機(jī)械結(jié)構(gòu)會(huì)發(fā)生一定程度的變形。有時(shí)應(yīng)力、應(yīng)變比較小，應(yīng)用傳統(tǒng)方法很難觀察到結(jié)果，此時(shí)應(yīng)用有限元靜力學(xué)分析方法，就可以得到相應(yīng)的分析，為產(chǎn)品改進(jìn)提供科學(xué)依據(jù)。（2）動(dòng)力學(xué)分析。機(jī)械產(chǎn)品在實(shí)際工況下，不僅受靜態(tài)載荷影響，還受自身和外界環(huán)境振動(dòng)的干擾，一旦外界頻率接近機(jī)械設(shè)備的固有頻率，就易發(fā)生共振現(xiàn)象，嚴(yán)重破壞機(jī)械結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致危險(xiǎn)事故。因此，設(shè)計(jì)制造大型復(fù)雜設(shè)備時(shí)，需要運(yùn)用有限元方法開展模態(tài)分析、動(dòng)態(tài)剛度檢驗(yàn)等，確保產(chǎn)品的安全性。（3）接觸分析。機(jī)械設(shè)備往往組成復(fù)雜，很多機(jī)械設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)，是依靠各零件之間的相互接觸力，而接觸力過大過小都不合適。有限元接觸分析方法，就是對(duì)相互接觸的不同結(jié)構(gòu)間的接觸狀態(tài)、接觸力進(jìn)行分析。接觸分析屬于典型的非線性分析，一般需要應(yīng)用非線性分析模塊功能較強(qiáng)大的軟件進(jìn)行模擬。（4）屈曲分析。機(jī)械設(shè)備所處的工況相對(duì)復(fù)雜，常會(huì)遇到設(shè)計(jì)之初考慮不到的特殊情況。對(duì)機(jī)械結(jié)構(gòu)處于突發(fā)狀況下的承載能力、屈曲狀態(tài)分析，是有限元方法幾何非線性分析的應(yīng)用，如分析壓桿的穩(wěn)定性，桁架結(jié)構(gòu)失穩(wěn)時(shí)的臨界屈曲模態(tài)等。（5）機(jī)械結(jié)構(gòu)誤差分析。誤差在機(jī)械結(jié)構(gòu)中普遍存在，不可消除，只能減小。機(jī)械結(jié)構(gòu)誤差受多方面影響，如設(shè)計(jì)人員的專業(yè)水平、設(shè)計(jì)工具和加工工序?qū)е碌恼`差等。如果想制造出相對(duì)的機(jī)械產(chǎn)品，必須在眾多誤差因素中，找出主次影響變量，將不重要的次要因素忽略。這一過程實(shí)現(xiàn)，可以借助有限元方法，設(shè)置參數(shù)對(duì)各個(gè)變量進(jìn)行相關(guān)計(jì)算。

4.有限元軟件的不足之處

雖然有限元法和軟件相比傳統(tǒng)機(jī)械方法，具有無可比擬的優(yōu)勢，但由于我國有限元技術(shù)研究起步較晚，在實(shí)際應(yīng)用中仍存在一些不足：應(yīng)用有限元軟件在模擬分析復(fù)雜機(jī)械工程問題時(shí)，所消耗的時(shí)間成本和內(nèi)存容量要求較高；目前的有限元軟件，大多數(shù)的自適應(yīng)分析技術(shù)還不成熟，用戶對(duì)于網(wǎng)格單元類型和算法種類，需要憑借自身的經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行選擇；分析過程中，經(jīng)常出現(xiàn)不收斂等錯(cuò)誤，尚未形成系統(tǒng)的總結(jié)，耗費(fèi)用戶精力與時(shí)間等。

5.總結(jié)

有限元法在現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)制造中，已經(jīng)取得了良好的應(yīng)用，促進(jìn)了企業(yè)的創(chuàng)新與盈收。今后隨著有限元法和相關(guān)軟件的發(fā)展，將會(huì)更好的助力現(xiàn)代機(jī)械領(lǐng)域的進(jìn)步，推動(dòng)中國制造2025的進(jìn)程。