有限元法作为一个有效的数值分析工具,在许多科学领域当中有成功的应用。本课程为机械类专业的高年级本科生开设，课程目标如下：1)了解什么是有限元法、有限元方法的基本思想。2)了解有限元软件的发展水平，学会用有限元软件分析工程问题的方法。3)学习有限元法的原理，主要结合弹性力学问题来介绍有限元法的基本方法，包括单元分析、整体分析、载荷与约束处理、等参单元的概念等

在弹塑性有限变形理论的基础上,应用大型通用有限元分析软件ANSYS对平三角孔型中轧件的变形进行了模拟.该分析软件是基于Newton-Raphson法的迭代过程,用一系列近似值逐渐收敛于实际的非线性解.为验证有限元模拟的准确性,还应用视塑性方法进行了实验研究.为保证实验精度,采用数控技术和激光技术刻制网格,并采用体视显微镜放大网格,以及采用计算机图像处理系统自动采集数据.计算结果与实验符合较好

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应用有限元软件ANSYS研究了粉煤灰泡沫塑料复合保温材料(FP材料)的传热机理.材料导热系数数值模拟结果与实测结果具有很好的一致性,说明采用有限元方法可以实现对材料传热过程的数值模拟.根据分析结果,提出了对保温材料设计和制备时的一些建议

为了解决目前轧齐理论应用于窄台阶轧齐曲线求解时精确性不足的问题,同时为了进一步了解轧齐成形本质,通过改进几何模型,分析并给出各影响因素之间关系函数,将轧齐曲线求解问题描述成为微分方程初值问题.通过软件编程应用数值方法进行求解,得到窄台阶轧齐曲线函数的离散值.使用有限元模拟计算及轧制试验的方法,将计算结果与文献作对比.通过对比分析模拟和实验结果中台阶面的尺寸,证明该解法不但是成立的,而且有利于成形更加精确的内侧较窄直角台阶

针对冷轧带钢生产现场常见的板形翘曲缺陷，应用辛弹性力学方法对因材料纵向延伸在厚度方向上出现不均匀而导致带钢翘曲变形的现象及过程进行了解析研究，通过建立和求解带钢翘曲变形力学模型，推导获得带钢翘曲度大小和不均匀纵向延伸的关系.在选择通用有限元软件验证了基于辛弹性力学方法的带钢翘曲变形力学模型及计算结果的正确性的基础上，计算得到了各个影响因素对翘曲变形的影响规律.计算结果表明，带钢翘曲度大小随着带钢上下表面纵向延伸差和横向与纵向延伸差比值的增大而线性地增大，随着带钢厚度增大而减小，随着带钢宽度增大而呈二次关系增大.最后，应用辛弹性力学方法带钢翘曲变形模型，研究了C翘向L翘的转化现象，建立了C翘转化为L翘的力学模型，获得其转化关系公式，并通过现场实验验证了转化公式的准确性

针对现有六辊轧机对使用两组弯辊力进行四次板形控制的理论不足，提出了弯辊力组合板形控制策略.利用Marc有限元仿真计算软件建立辊系-轧件耦合模型，分析工作辊弯辊力与中间辊弯辊力板形调控特性的差别.在此基础上通过理论推导，建立了弯辊力组合板形控制策略的两种实现方式——在线闭环控制模型与基于弯辊力组合系数的设定参数在线调节方法.现场应用结果表明，弯辊力组合板形控制策略能够充分利用工作辊弯辊力与中间辊弯辊力板形调控特性的差别进行配合调节，对长期困扰生产的四次板形缺陷实施快速精确的控制

以某厂镀锡板连退机组双机架HCM平整机为研究对象,理论分析结合有限元仿真和现场实验,对硬质薄规格镀锡板的平整轧制变形行为进行了研究,揭示了硬质薄规格镀锡板平整时轧制力偏大、实际延伸率达不到设定目标延伸率以及实物板形质量较差的原因,确定了相应的解决问题的技术思路.在此基础上,运用基于有限元仿真的辊形设计方法和软件,研制了新的中间辊端部辊形.生产应用结果表明,该中间辊端部辊形能够有效地减轻压靠、稳定实现设定的目标延伸率且实际平整轧制力降低10%～20%,而且还可以根据需要在正常平整轧制力下使实际延伸率增加0.1%～0.2%

内直角台阶的轧齐一直是楔横轧的关键技术之一，一般内直角台阶的轧齐曲线公式和算法不适合小台阶的生产应用。为了解决这一问题，通过改进几何模型，针对内直角小台阶的螺旋体体积提出一种新的计算方法。根据楔横轧工艺的特点，比较轧件初始半径与对应辅助圆半径的大小关系，指出了二辊轧齐过程中内直角小台阶的判断条件。根据轧件大端半径与旋转角度的关系，将轧齐过程分成了三个阶段。通过对小台阶螺旋体的分块，将其近似成三个规则体积的组合，推导出了轧齐过程中各个阶段的体积公式。依据体积平衡原理和楔横轧模具特点，得到了二辊楔横轧内直角小台阶随轧件旋转角度变化的轧齐曲线。最后采用刚塑性有限元软件Deform-3D对一定断面收缩率范围内的轴类件进行楔横轧数值模拟，验证了本文所提出的轧齐曲线计算方法的适用性。同时通过对比分析，发现在小断面收缩率轴类件直角台阶成形时展宽角应尽量取小

根据变厚度轧制特点和前滑定义，推导了一种变厚度轧制的前滑值的理论模型.用MARC软件建立变厚度轧制的有限元模型，针对四种不同变厚度区形状的轧件在轧制摩擦因数为0.08和0.1工况条件下的轧制过程进行了数值模拟.此外，采用轧制试验方法实测了总前滑量.对比分析结果表明：前滑理论模型的计算值与有限元数值模拟结果接近，两种方法计算所得前滑值的差值小于0.005.与常规恒厚度轧制中稳定前滑值不同，在变厚度区轧制时，前滑值在0.02～0.10波动.变厚度区的压下率越大，其前滑值也越大；较小变厚度区斜度设计和低的摩擦因数会使变厚度轧制有更好的轧制稳定性和小的前滑波动范围.TRB变厚度轧制试验也验证了前滑理论模型的精度.减薄轧制实测前滑值和计算值偏差大与变形区应变状态及增加的打滑趋势有关