为了进行任何应力分析，我们需要指定作用在结构上的载荷，以研究应力模式以及适当的支撑。

在所有加载条件中，最常用的是力和压强。根据定义，压强是单位面积上的力，从而将压强与力联系起来。作为新用户，在决定针对给定情况使用哪种加载条件时常常会感到困惑 例如，在砖块放在桌子上的情况下，如果我们想分析桌子上的应力模式，我们可以用负载条件代替砖块的重量。那么，您会使用力还是压强来表示砖块的重量？

如果你观察蝴蝶或海星，除了它们漂亮的颜色之外，一个突出的独特特征是它们的对称性。同样，工程系统，如建筑物、飞机、或者汽车具有对称的形状。设计师在创建模型时通常会利用对称性。只需要对对称模型的一半进行建模，可以使用诸如镜像或截面复制之类的建模工具来生成整个模型。分析人员在分析对称结构时是否也可以利用对称性？这个问题的答案是肯定的。在本讲座中，我们将讨论何时施加对称边界条件是有利的使分析在计算上更加高效和准确。另一方面，我们将指出不应使用对称边界条件的情况。

一个常见的问题是：我们如何在分析中利用对称性？某些分析可能需要大量内存和计算时间才能获得解决方案。如果几何形状、材料方向、载荷和预期响应都关于同一平面对称，我们可以利用平面对称的优势，仅对实际结构的一部分进行建模，以减少分析运行时间和内存需求。此外，在对称模型中可以使用更精细的网格，从而比具有相似数量的节点和元素的粗网格完整模型获得更准确的解决方案。

在执行静态分析时，我们需要始终牢记需要完全约束模型。这并不意味着我们必须过度约束模型，而是我们必须拥有最佳边界条件才能成功且准确地完成分析。

人们在执行静态分析时常犯两个错误。

第一个是在执行静态分析时遇到超出自由度限制和出现的类似错误，另一种是在执行自由热膨胀或惯性释放时过度约束模型，导致不切实际的应力。

在本讲座中，我们将讨论正确约束模型的重要性以及用户为实现这一目标可能遵循的最佳策略。

在有限元分析中，边界条件是决定结果成败的关键部分！是什么让边界条件如此特别？我们知道，我们的分析中有不同的可变性来源 – 例如，我们有几何形状、材料属性、载荷等。

模拟中变异的来源

假设在模拟中，我们施加在系统上的负载偏差 5%，那么我们知道在线性分析中产生的应力或变形也会偏差 5%。然而，对于边界条件，则是另一回事了。如果使用不适当的边界条件，模拟可能会很不正确。在许多情况下，边界条件的选择可以完全改变我们正在解决的问题的性质。因此，正确考虑模型支撑的选择非常重要。考虑到要解决的模拟问题，确定使用哪些支撑可能是我们思考过程的第一步。该讲座将帮助您了解不同的支撑类型，以便您可以确定针对不同情况使用哪种支撑。

在有限元分析中，零件的几何形状被划分为多个称为网格的小单元。虽然所有解的精度取决于网格的密度，但与位移和力反作用等节点解相比，应力和应变等元素解具有更强的依赖性。因此，如果目标是计算位移和反作用力，那么可能会得到相对较粗略的结果。

但如果目标是计算应力和应变，则建议使用更精细的网格。更精细的网格会增加计算成本，这可能会成为较大组件的瓶颈。 局部网格控制可以帮助实现一定的效率，但在大型装配体的情况下，即使较粗的网格也可能已经表现出较高的计算成本。

我们知道，有限元数值方法是模拟各种情况的非常强大的工具。挑战现实世界的机械问题。然而，成功找到“一个”解并不能保证数值准确性。让我们看一下这个非常简单的悬臂梁问题。

工程师通常有兴趣计算结构中产生的应力以评估设计。然而，在某些情况下会产生人为的高应力，因此这是一个巨大的挑战。了解人为产生高应力的情况并解决它们是本课的重点。我们将讨论点载荷和约束、凹角、尖角接触和过度约束等情况。该课程将包括一个简短的讲座，然后是使用 Ansys Mechanical 的演练示例。

为了在应力分析中正确使用有限元结果，必须能够识别并解决可能产生人为高应力的情况。在许多情况下，随着网格的细化，这些人为的高应力会无限制地增长。这可能会导致人们对应该报告的结果感到困惑。了解如何应对人为的高压力将是本视频的学习成果。

几何体可以与各种形状和顺序的元素进行网格划分。六面体（Hexahedral ）和四面体（ Tetrahedral ）单元是最广泛使用的单元类型。在本讲座中，我们将讨论 Ansys Mechanical 中 3D 元素阶（Order）和拓扑的重要性。在对装配体进行网格划分时，我们可能会注意到某些零件是与六面体单元进行网格划分的，而其他部分则采用四面体单元进行网格划分。结果有差异吗？是否推荐一种类型而不是另一种？事实上，我们也可能听别人说，在有限元分析中，六面体单元优于四面体单元。这总是正确的吗？

在本讲座中，我们将回答所有这些问题并阐明不同单元类型在线性结构分析中的使用。让我们首先关注如何在 Mechanical 中为 3D 实体生成网格。在实体上生成网格时，根据几何形状的复杂程度，网格可以由一个或多个元素形状组成。例如，简单的块状几何形状是可扫掠的（sweepable）。可扫掠体是具有两个相对的、拓扑相似的面的物体。在这种情况下，一个面使用四边形划分网格，该 2D 网格本质上被挤压到另一侧以创建六面体网格。显然，为可扫掠体生成高质量的六面体单元很容易。因此，Mechanical 默认情况下会检测此类可扫描实体并生成六面体网格。

为有限元网格指定适当的元素大小对于在合理的时间内获得准确的结果至关重要。如果网格设置比较粗，应力梯度太大而网格无法正确捕获，则会给出不准确的结果。如果网格尺寸太小，则会增加不必要的计算成本和求解时间。Ansys Mechanical 拥有各种工具来指定单元尺寸，以实现独立于网格的解决方案的典型最终目标：模拟结果不会随着网格密度的进一步增加而改变。在本讲座中，我们将说明单元尺寸对导出结果量（例如应力和应变）的影响。我们将介绍几种可用的网格尺寸选项。虽然在求解之前可能不知道正确的单元尺寸，但可以通过后处理设置（例如结果平均和节点差异）来检查指定单元尺寸的适当性。我们将进行简短的讲座，然后进入 Ansys Mechanical 来说明机械零件的概念。