課程大綱

一、培訓目標

掌握有限元分析（FEA）基本原理及Ansys Workbench操作流程。
熟練進行結構強度、剛度、穩定性及非線性分析（如接觸、彈塑性）。
掌握疲勞與斷裂仿真方法（應力/應變疲勞、振動疲勞、裂紋擴展等）。
學習多物理場耦合（流-熱-固）及優化設計技術（拓撲優化、尺寸優化）。
培養獨立解決工程問題的能力，如壓力容器、轉子動力學、焊接結構等。

二、核心模塊與課程內容
模塊1：結構強度與剛度分析

理論基礎：有限元控制方程、應力/應變關系、強度評估準則（如Von Mises）。
實操技術：

高級建模（參數化、抽中面、梁-殼單元轉換）；
網格劃分（質量評估、自適應網格、子模型技術）；
載荷與約束（復雜載荷函數加載、遠端位移原理）；
后處理（應力集中消除、誤差分析）。

案例：懸臂梁靜力分析、過盈配合裝配體強度校核。

模塊2：非線性分析與穩定性

非線性類型：材料非線性（彈塑性）、幾何非線性（大變形）、接觸非線性。
關鍵技術：

接觸設置（摩擦系數、間隙調整、綁定接觸）；
屈曲分析（線性/非線性屈曲、臨界載荷計算）；
子結構與超單元技術（大型裝配體簡化）。

案例：法蘭螺栓預緊力分析、活塞機構剛柔耦合仿真。

模塊3：疲勞與斷裂仿真

疲勞理論：

高周/低周疲勞、S-N/P-S-N曲線、Miner累積損傷理論；
平均應力修正（Goodman、Gerber）、臨界距離法（TCD）。

斷裂力學：

應力強度因子、J積分、裂紋擴展壽命預測；
內聚力模型（界面開裂模擬）。

工具應用：Ansys Fatigue Tool、nCode集成、自定義程序開發。
案例：階梯軸疲勞壽命評估、焊接節點熱機疲勞分析。

模塊4：多物理場耦合與優化設計

耦合分析：流-熱-固耦合流程、邊界條件設置。
優化技術：

拓撲優化（目標函數、制造約束）；
參數化優化（敏感度分析、響應面法）。

案例：藥筒輕量化設計、多通管道熱應力優化。

模塊5：工程專題與高級應用

壓力容器：基于ASME標準的安定性分析、蠕變-疲勞交互作用。
轉子動力學：軸承剛度計算、臨界轉速分析。
振動疲勞：隨機載荷譜生成、雨流計數法。

三、培訓特色

理論+實操結合：每個模塊配套案例演練（如齒輪接觸分析、軸強度校核）。
創新技術：TCD程序解決尺寸效應問題、熱機疲勞二次開發。
工程對標：試驗數據與仿真結果對比（如疲勞試驗驗證）。