2024年度-Femap图文教程

Femap图文教程1目录Femap软件概述Femap界面与基本操作有限元分析基础知识Femap建模与网格划分边界条件与载荷施加2目录求解器设置与后处理Femap高级功能应用Femap与其他软件集成应用3Femap软件概述014010203Femap是一款高级有限元分析（FEA）软件，具备丰富的求解器和强大的后处理功能，可广泛应用于各种工程领域。强大的有限元分析功能Femap提供直观的图形用户界面，使得用户可以方便地进行模型创建、网格划分、边界条件设置等操作。直观的图形界面Femap与多种CAD软件实现紧密集成，支持直接导入CAD模型进行有限元分析，提高工作效率。紧密的CAD集成软件背景与特点5用于分析机械零部件的强度、刚度、疲劳寿命等性能。机械工程在航空航天领域，Femap可用于分析飞机、火箭等结构的静力学、动力学、热力学等问题。航空航天在汽车工程中，Femap可用于车身结构、发动机、底盘等部件的设计与分析。汽车工程用于分析建筑结构、桥梁、隧道等土木工程结构的承载力和稳定性。土木工程应用领域与范围601新增求解器支持随着版本的更新，Femap不断引入新的求解器，以支持更复杂的分析和更高的计算精度。02强化后处理功能Femap的后处理功能不断得到强化，包括结果可视化、动画演示、自定义报告生成等。03提升用户体验在用户体验方面，Femap持续优化软件性能，提高运算速度，并改进用户界面，使其更加友好易用。版本更新与功能增强7Femap界面与基本操作028模型树展示模型的层次结构，方便用户管理和查看模型。状态栏显示当前操作状态和相关提示信息。工具栏提供常用命令的快捷按钮，方便用户快速执行操作。主窗口显示模型、分析结果和其他主要信息。菜单栏包含文件、编辑、视图、工具、窗口和帮助等菜单项，用于执行各种命令。界面组成与布局9常用工具栏功能介绍缩放、旋转和平移视图用于调整模型视图的显示方式。撤销和重做撤销上一步操作或重做已撤销的操作。新建、打开和保存文件用于创建新文件、打开已有文件和保存文件。选择和取消选择选择或取消选择模型中的元素。属性窗口显示所选元素的属性信息，如几何尺寸、材料属性等。10使用鼠标中键进行旋转和缩放视图。在属性窗口中修改元素属性，实现快速编辑。按住Shift键同时使用鼠标左键进行多选操作。利用快捷键提高操作效率，如Ctrl+C和Ctrl+V分别用于复制和粘贴操作。模型视图操作技巧11有限元分析基础知识031203有限元法的应用领域结构力学、流体力学、热力学、电磁学等。01有限元法的基本思想将连续的求解区域离散为一组有限个、且按一定方式相互连接在一起的单元的组合体。02有限元法的求解步骤前处理（建立模型）、求解（计算）、后处理（结果展示）。有限元法原理简介13静态分析用于求解结构在静载荷作用下的响应，如位移、应力、应变等。动态分析用于求解结构在动态载荷作用下的响应，如振动、冲击、波动等。热分析用于求解结构在热载荷作用下的响应，如温度分布、热应力、热变形等。流体分析用于求解流体在管道或容器中的流动状态，如速度分布、压力分布、流量等。常见有限元分析类型14010405060302网格划分原则：保证计算精度和计算效率的前提下，尽量采用简单的网格形状和较少的网格数量。网格划分技巧根据结构特点选择合适的网格类型，如四面体网格、六面体网格等。在关键区域采用细密的网格划分，以提高计算精度。在非关键区域采用较粗的网格划分，以提高计算效率。注意网格的连续性和协调性，避免出现畸形网格或重叠网格。网格划分原则及技巧15Femap建模与网格划分0416在Femap中直接创建几何模型，利用基本图形元素（如点、线、面）构建复杂结构。直接建模导入外部模型模型修复与简化支持多种CAD格式导入，如STEP、IGES、Parasolid等，实现与其他CAD系统的无缝集成。对导入的模型进行修复，如缝合缝隙、删除小孔等，以满足分析需求。030201几何建模方法17Femap提供强大的自动网格划分功能，根据几何形状自动生成高质量的网格。自动网格划分对于复杂区域或需要精细控制的部分，可以使用手动网格划分工具进行局部加密或调整。手动网格划分在划分完成后，应对网格质量进行检查，如雅可比率、翘曲度等，以确保分析结果的准确性。网格质量检查网格划分策略及技巧18

模型检查与修复几何模型检查检查几何模型是否完整，有无缝隙、重叠等问题，确保模型的准确性。网格模型检查检查网格模型的连续性、单元质量等，对于质量较差的网格进行修复或重新划分。模型修复工具Femap提供一系列模型修复工具，如缝合缝隙、删除重复面等，以快速解决模型问题。19边界条件与载荷施加0520约束节点的所有自由度，使其不能移动或旋转。固定约束约束节点的某个或某几个自由度，使其只能在指定方向上移动或旋转。位移约束在对称面上施加约束，使模型在对称面两侧具有相同的位移和应力分布。对称约束约束类型及施加方法21周期性约束：在周期性对称的模型上施加约束，使模型在周期性方向上具有相同的位移和应力分布。约束类型及施加方法22施加方法1.选择需要施加约束的节点或单元。2.在软件界面中选择相应的约束类型。约束类型及施加方法233.根据需要调整约束的方向和大小。4.确认并应用约束。约束类型及施加方法24集中力作用于节点上的力，方向可以任意指定。分布力作用于单元表面或边上的力，可以指定分布形式和大小。体力作用于整个模型内部的力，如重力、惯性力等。载荷类型及施加方法25载荷类型及施加方法2601施加方法021.选择需要施加载荷的节点、单元或模型整体。032.在软件界面中选择相应的载荷类型。载荷类型及施加方法273.根据需要调整载荷的方向、大小和分布形式。4.确认并应用载荷。载荷类型及施加方法28包括点-点接触、点-面接触和面-面接触等，根据模型的实际情况选择合适的接触类型。接触类型设置接触面的刚度，影响接触应力和变形的大小。接触刚度设置接触面之间的摩擦系数，影响接触面的滑动和摩擦热生成。摩擦系数接触设置与摩擦处理29接触算法：选择合适的接触算法，如罚函数法、拉格朗日乘子法等，以保证计算的准确性和效率。接触设置与摩擦处理30处理方法1.在软件界面中选择接触设置选项。2.根据需要选择接触类型、设置接触刚度和摩擦系数等参数。接触设置与摩擦处理31接触设置与摩擦处理3.选择合适的接触算法，并进行相关设置。4.确认并应用接触设置，进行后续的计算和分析。32求解器设置与后处理0633根据分析问题的类型和规模，选择适合的求解器，如直接求解器或迭代求解器。选择合适的求解器根据所选求解器的要求，设置相应的参数，如收敛精度、迭代次数等。设置求解器参数对于大规模问题，可以考虑使用并行计算来提高求解效率。考虑并行计算求解器类型选择及参数设置34查看结果文件通过Femap的后处理功能，打开结果文件并查看分析结果。评估结果准确性将分析结果与理论值或实验数据进行对比，评估结果的准确性。结果可视化利用Femap的图形显示功能，将分析结果以云图、矢量图等形式进行可视化展示。结果查看与评估方法35数据导出将分析结果以数据表格、图片等形式导出，以便后续处理和使用。报告生成根据分析结果和实际需求，编写分析报告，包括问题描述、分析方法、结果展示和结论等部分。自动化报告生成通过Femap的自动化功能，实现报告的自动生成和批量处理，提高工作效率。数据导出与报告生成03020136Femap高级功能应用073701020304通过去除或减少材料，实现结构轻量化设计，同时保证结构刚度、强度等性能要求。拓扑优化调整结构形状以改善应力分布、降低最大应力等，提高结构性能。形状优化通过改变结构截面尺寸、板厚等参数，实现结构性能的最优设计。尺寸优化展示汽车、航空航天、桥梁等领域的优化设计案例，说明Femap在优化设计方面的应用。案例分享优化设计方法与案例分享38载荷谱处理讲解如何处理实验或仿真得到的载荷谱，以便用于疲劳分析。疲劳分析流程介绍疲劳分析的基本流程，包括载荷谱处理、材料疲劳性能定义、疲劳寿命计算等步骤。材料疲劳性能定义说明如何在Femap中定义材料的疲劳性能参数，如S-N曲线、疲劳极限等。案例展示展示汽车零部件、风力发电机叶片等疲劳分析案例，说明Femap在疲劳分析方面的应用。疲劳寿命计算介绍基于应力或应变的疲劳寿命计算方法，并展示Femap中的相关操作。疲劳分析流程及案例展示39非线性分析原理及案例解析简要介绍非线性分析的基本原理，包括材料非线性、几何非线性和接触非线性等方面。非线性分析原理讲解材料在塑性变形、蠕变、超弹性等方面的非线性行为，并介绍如何在Femap中定义相关材料参数。说明结构在大变形、大转动等情况下的几何非线性行为，并展示Femap中的相关设置和操作。介绍接触问题的基本原理和求解方法，包括接触对的定义、接触刚度的设置等，并展示Femap中的相关操作。展示建筑结构倒塌、汽车碰撞等非线性分析案例，说明Femap在非线性分析方面的应用。材料非线性几何非线性接触非线性案例解析40Femap与其他软件集成应用0841与CAD软件集成方法介绍Femap可以直接导入多种CAD软件（如SolidWorks、CATIA、AutoCAD等）创建的模型文件，实现与CAD软件的无缝集成。保持关联性导入的CAD模型在Femap中保持关联性，即当CAD模型发生更改时，Femap中的模型也会自动更新，确保分析的一致性和准确性。CAD软件内直接启动Femap通过在CAD软件中设置Femap为默认的分析工具，用户可以直接在CAD软件内启动Femap并进行有限元分析。导入CAD模型42与Nastran的集成Femap与Nastran的集成可以实现复杂结构的线性、非线性和动力学分析。用户可以在Femap中建立模型、施加边界条件和载荷，然后导出Nastran可识别的文件进行分析。与Abaqus的集成Femap与Abaqus的集成适用于高级非线性分析和多物理场耦合分析。用户可以在Femap中完成前处理，然后将模型导出为Abaqus输入文件进行分析。与其他CAE软件的集成Femap还支持与其他CAE软件（如ANSYS、LS-DYNA等）的集成，用户可以根据需要选择合适的软件进行联合分析。与CAE软件集成案