Ansys结构分析培训课程大纲
培训对象
培训目标
通过本课程的学习，使学员掌握有限元方法的基本理论，熟练使用Ansys Workbench/Mechanical平台进行各类结构分析。学员将能够独立完成从几何建模、网格划分、求解设置到结果后处理的完整分析流程，掌握静力学、动力学、非线性、接触分析、疲劳与断裂等核心分析类型的应用场景与操作技巧，具备解决实际工程结构强度、刚度、稳定性及寿命评估问题的综合能力。
培训内容
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有限元方法基础与Ansys Workbench入门
介绍有限元方法的基本概念：离散化、单元形函数、单元刚度矩阵组装、整体求解。讲解弹性力学基本方程（平衡、几何、物理）及虚功原理。学习Ansys Workbench界面布局、项目视图管理、分析类型选择（静力、模态、屈曲等）。通过悬臂梁静力分析实例，演示从材料定义、网格划分、求解到后处理的完整流程，建立有限元分析的系统认知
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几何建模与模型处理技术
学习使用DesignModeler和SpaceClaim进行结构分析前的几何准备。掌握草图绘制、3D特征创建（拉伸、旋转、扫描）、布尔操作、参数化建模方法。针对复杂CAD模型，学习几何清理技术（去除小孔、倒角、凸台等细节特征）、抽中面（用于壳单元分析）、梁模型建立、分割面（便于网格控制和载荷施加）等操作，确保几何模型适合后续网格划分和分析。
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网格划分策略与质量控制
系统讲解结构分析的网格划分技术。学习不同单元类型（实体单元：四面体/六面体；壳单元；梁单元）的适用场景和选择原则。掌握自动网格划分、扫掠划分、多区划分、六面体主导等网格生成方法。学习网格质量控制指标（偏斜度、正交质量、纵横比）的评判标准，通过局部网格细化、影响球、边界层加密、膨胀层设置等技术优化网格质量，确保计算精度与效率的平衡。
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材料模型定义与工程数据管理
介绍Ansys工程数据模块的使用方法。学习线弹性材料参数（弹性模量、泊松比、密度）的定义，深入讲解结构分析中常用的非线性材料模型：塑性（双线性/多线性各向同性/随动强化）、超弹性（Mooney-Rivlin、Ogden模型）、黏弹性、蠕变、形状记忆合金等。掌握材料库的创建、保存与共享，实现材料参数的复用。
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装配体接触与连接关系设置
讲解多体装配系统中接触与连接的建模方法。学习常见接触类型（绑定、不分离、无摩擦、粗糙、摩擦）的物理意义和适用场景，掌握自动接触检测、手动接触对创建、接触刚度调整、穿透容差控制、接触界面处理等关键技术。介绍连接副（Joint）的定义：旋转副、移动副、万向副、球铰等，实现机构运动分析的基础设置。
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边界条件与载荷施加
学习在Mechanical环境中施加载荷与约束的方法。掌握各类结构载荷：力、压力、力矩、轴承载荷、螺栓预紧力、远程力、热载荷等；各类边界条件：固定约束、位移约束、远端位移、弹性支撑、圆柱面/球面约束等。深入讲解节点坐标系、结果坐标系的含义及应用，实现不同坐标系下的载荷施加与结果输出。学习惯性载荷（重力、加速度、旋转速度）的设置。
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求解设置与收敛控制
讲解结构分析求解器的选择策略：直接求解器（Sparse）与迭代求解器（PCG）的适用场景。学习多载荷步设置、自动时间步长控制、大变形开关（几何非线性）开启时机。针对非线性分析（材料、接触、几何）的收敛问题，掌握诊断技巧：查看收敛历程曲线、检查接触状态、调整网格质量、修改收敛准则、引入弧长法、打开自动时间步长等。
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结果后处理与数据提取
系统学习结果后处理技术：变形云图、应力/应变云图（不同应力分量、等效应力）、矢量图、路径图、截面剖切、流线图、动画生成等。掌握使用探针工具提取特定位置的结果数据（力、位移、应力），学习单元表的使用方法，实现自定义结果的提取与计算。讲解结果坐标系变换、结果组合、应力线性化（用于压力容器分析评估）等高级后处理功能，生成专业的分析报告。
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线性静力学分析与线性屈曲
应用所学知识完成典型线性静力学分析案例：桁架/刚架结构应力变形分析、转轴刚度强度分析、压力容器应力分布等。讲解线性屈曲分析（特征值屈曲）的基本原理与设置方法，评估结构稳定性，提取屈曲载荷因子和模态形状。通过案例（如细长杆受压）对比理论解与仿真结果，理解线性屈曲的适用范围。
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非线性结构分析
深入讲解结构非线性的三种类型：几何非线性（大变形、大应变）、材料非线性（塑性、超弹性、蠕变）、状态非线性（接触、生死单元）。通过实例演示几何非线性的设置与收敛控制（如薄板大变形）、材料非线性的参数输入与结果解读（如金属弹塑性分析）、状态非线性的接触参数调整技巧。掌握非线性分析中平衡迭代、增量步长、收敛准则的协调使用。
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结构动力学分析
介绍结构动力学基本理论（固有频率、振型、阻尼、频响函数），系统学习各类动力学分析类型。模态分析：掌握固有频率与振型的提取方法，理解预应力模态、接触对模态的影响，参与系数和有效质量的计算。谐响应分析：学习完全法、模态叠加法、缩减法（仅了解）的设置与结果评价（幅频曲线）。谱分析与随机振动：讲解响应谱分析和PSD分析的基本流程与载荷设置。瞬态动力学分析：掌握完全法、模态叠加法进行时域动态响应计算（如冲击响应、地震时程分析）
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疲劳分析与断裂力学基础
讲解疲劳分析的基本概念（高周/低周疲劳、S-N曲线、E-N曲线、平均应力修正、载荷谱）及其在Ansys nCode DesignLife或Mechanical疲劳工具中的实现。学习恒定振幅/变幅值疲劳分析流程，进行寿命预测和损伤评估。简介断裂力学基础：应力强度因子、J积分、能量释放率的计算，了解裂纹扩展分析的前期准备。通过案例（如焊接结构疲劳寿命预测）演示工程应用。
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