3.1有限元ANSYS軟件介紹
ANSYS軟件是融結構、流體、電磁場、聲場、和耦合場分析於一體的大型通用有限元分析軟件。由世界最大的有限元分析軟件公司之一的美國ANSYS開發，它能與多數CAD軟件界麵，實現數據的共享和交換，如PRO/E、UG、I-DEAS、CADDS及AutoCAD等，是現代產品設計中的高級CAD工具之一。
ANSYS是一種應用廣泛的商業套裝工程分析軟件。所謂工程分析軟件，就是根據機械係統受載時的應力、應變、溫度、weiyidengbianhua，dezhijixiejiegouxitongfuzaihoudezhuangtai，panduanshifoumanzushejiyaoqiu。youyujixiejiegoufuzaijiaoduo，erqiejihejiegouyexiangdangfuza，putongdelilunfenxihennanjinxing，zhiyouhulveyixietiaojian，jianhuajiegou，caiyongshuzhimonifangfajinxingfenxi。jinnianlaiyouyujisuanjixingyedekuaisufazhan，shideANSYS等CAE軟件廣泛應用在工程上，例如在機械、電子、機電、航空和土木等領域的使用，頗受各界好評。
使用有限元軟件，能夠降低成本，縮短設計時間。2000年11yuebeijingfeijianruanjiangongsihezhongguokexueyuanlianhechenggongyanfaleshijieshangdiyigeketongguohulianwangshiyongdeyouxianyuanfenxiruanjian，dajiakeyitongguowangluopingtaigongxiangziyuan，shiwoguozaiyanjiuyouxianyuanfajiyingyongfangmianhuodeletupoxingjinzhan，gaitaoxitongtupoleguoneiwaidetongyongyouxianyuanruanjianzhishiyongyutedinglingyuhetedingyouxianyuanwentidexianzhi，shiguangdakexuejiahegongchengshicongzhongfu、繁瑣的編程工作中徹底解放出來，原來人們需要數月才能完成的編程工作采用這一係統可以在數天甚至數小時內完成。
ANSYS軟件有以下特點：
1)前處理功能強。可以方便地構造有限元模型、定義材料特性、邊界條件、各種荷載、建立約束方程；提供了強大的劃分網格工具，具有子結構、子模型等高級功能。
2)分析能力強。包括結構分析、電磁場分析、流體動力學分析、聲場分析、電壓分析以及多物理場的耦合分析，具有多種方程求解器，求解精度高。
3)後處理功能強。可將計算結果以彩色等值線顯示，也可將結果以圖表、曲線形式顯示或輸出，可獲得任何節點、單元的數據。
4)開放型好。用戶可以在ANSYS係統上擴展新的用戶功能。
3.2 有限元法基本理論
有(you)限(xian)元(yuan)法(fa)的(de)基(ji)本(ben)思(si)路(lu)可(ke)以(yi)歸(gui)結(jie)為(wei)，用(yong)較(jiao)簡(jian)單(dan)的(de)問(wen)題(ti)代(dai)替(ti)複(fu)雜(za)的(de)問(wen)題(ti)然(ran)後(hou)再(zai)求(qiu)解(jie)。它(ta)是(shi)將(jiang)連(lian)續(xu)的(de)求(qiu)解(jie)域(yu)看(kan)成(cheng)由(you)許(xu)多(duo)稱(cheng)為(wei)有(you)限(xian)元(yuan)的(de)小(xiao)的(de)互(hu)連(lian)子(zi)域(yu)組(zu)成(cheng)，對(dui)每(mei)個(ge)單(dan)元(yuan)假(jia)定(ding)一(yi)個(ge)簡(jian)單(dan)的(de)近(jin)似(si)解(jie)，將(jiang)一(yi)個(ge)連(lian)續(xu)的(de)問(wen)題(ti)簡(jian)化(hua)為(wei)離(li)散(san)的(de)有(you)限(xian)個(ge)問(wen)題(ti)求(qiu)解(jie)，然(ran)後(hou)推(tui)導(dao)求(qiu)解(jie)域(yu)的(de)滿(man)足(zu)條(tiao)件(jian)，來(lai)逼(bi)近(jin)或(huo)模(mo)擬(ni)原(yuan)來(lai)的(de)求(qiu)解(jie)域(yu)。這(zhe)個(ge)解(jie)不(bu)是(shi)準(zhun)確(que)解(jie)，而(er)是(shi)近(jin)似(si)解(jie)。求(qiu)解(jie)域(yu)被(bei)離(li)散(san)後(hou)，通(tong)過(guo)對(dui)其(qi)中(zhong)各(ge)個(ge)子(zi)域(yu)進(jin)行(xing)單(dan)元(yuan)分(fen)析(xi)，再(zai)將(jiang)所(suo)有(you)子(zi)域(yu)按(an)標(biao)準(zhun)方(fang)法(fa)擬(ni)合(he)，最(zui)終(zhong)得(de)到(dao)對(dui)整(zheng)個(ge)物(wu)體(ti)的(de)分(fen)析(xi)。
ANSYS有限元分析過程可概括如圖3-1
20世紀70niandai，suizhejisuanjikexuejishufeisufazhan，jiangjisuanjiyuyouxianyuanfangfaxiangjiehe，dadadejianshaoleyiqianrongfandejisuan，tigaolejisuansudu。weigongchengjisuanyijishuzhimonitigongleyigekuanguangdepingtai。
duiyucailiaodezhimichengxingeryan，youxianyuanfangfakeyifenweiliudongxingsuxingyouxianyuanhegutixingsuxingchengxingyouxianyuanliangdalei。liudongxingsuxingyouxianyuanbaokuogangzhansuxingyouxianyuanhegangsuxingyouxianyuan；固體型塑性成型有限元又包括彈粘塑性有限元和彈塑性有限元。流動型塑性有限元不計材料的彈性變形，采用Levy-Mises方fang程cheng作zuo為wei本ben構gou方fang程cheng，固gu體ti型xing塑su性xing成cheng型xing有you限xian元yuan不bu但dan考kao慮lv彈dan性xing變bian形xing，還hai要yao考kao慮lv塑su性xing變bian形xing，材cai料liao發fa生sheng彈dan性xing變bian形xing時shi采cai用yong虎hu克ke定ding律lv，塑su性xing變bian形xing區qu采cai用yongPrandtl-Reuss方程和Mises屈服準則。
本(ben)文(wen)研(yan)究(jiu)的(de)生(sheng)物(wu)質(zhi)秸(jie)稈(gan)是(shi)彈(dan)塑(su)性(xing)材(cai)料(liao)，在(zai)施(shi)加(jia)壓(ya)力(li)的(de)條(tiao)件(jian)下(xia)一(yi)開(kai)始(shi)生(sheng)物(wu)質(zhi)秸(jie)稈(gan)會(hui)發(fa)生(sheng)彈(dan)性(xing)變(bian)形(xing)，但(dan)是(shi)隨(sui)著(zhe)擠(ji)壓(ya)的(de)繼(ji)續(xu)進(jin)行(xing)，它(ta)會(hui)發(fa)生(sheng)較(jiao)大(da)的(de)塑(su)性(xing)變(bian)形(xing)，由(you)於(yu)變(bian)形(xing)過(guo)程(cheng)中(zhong)接(jie)觸(chu)等(deng)條(tiao)件(jian)不(bu)確(que)定(ding)，流(liu)動(dong)型(xing)塑(su)性(xing)有(you)限(xian)元(yuan)方(fang)法(fa)不(bu)適(shi)合(he)該(gai)變(bian)形(xing)過(guo)程(cheng)。生(sheng)物(wu)質(zhi)的(de)材(cai)料(liao)屬(shu)性(xing)與(yu)金(jin)屬(shu)有(you)很(hen)大(da)的(de)區(qu)別(bie)，固(gu)體(ti)型(xing)塑(su)性(xing)成(cheng)型(xing)有(you)限(xian)元(yuan)基(ji)本(ben)假(jia)設(she)與(yu)生(sheng)物(wu)質(zhi)秸(jie)稈(gan)有(you)著(zhe)很(hen)大(da)差(cha)別(bie)，它(ta)主(zhu)要(yao)是(shi)針(zhen)對(dui)金(jin)屬(shu)材(cai)料(liao)建(jian)立(li)起(qi)來(lai)的(de)，例(li)如(ru)金(jin)屬(shu)材(cai)料(liao)屬(shu)於(yu)單(dan)相(xiang)介(jie)質(zhi)，而(er)生(sheng)物(wu)質(zhi)秸(jie)稈(gan)是(shi)多(duo)相(xiang)介(jie)質(zhi)；生(sheng)物(wu)質(zhi)秸(jie)稈(gan)成(cheng)型(xing)機(ji)理(li)要(yao)比(bi)普(pu)通(tong)金(jin)屬(shu)材(cai)料(liao)成(cheng)型(xing)機(ji)理(li)複(fu)雜(za)很(hen)多(duo)，在(zai)靜(jing)壓(ya)屈(qu)服(fu)方(fang)麵(mian)，生(sheng)物(wu)質(zhi)秸(jie)稈(gan)不(bu)僅(jin)發(fa)生(sheng)彈(dan)性(xing)體(ti)積(ji)變(bian)形(xing)，還(hai)會(hui)發(fa)生(sheng)塑(su)性(xing)體(ti)積(ji)變(bian)形(xing)，而(er)金(jin)屬(shu)材(cai)料(liao)隻(zhi)發(fa)生(sheng)彈(dan)性(xing)體(ti)積(ji)變(bian)形(xing)；在加載情況下，生物質秸稈粒子會發生滑動、滾動、轉動及壓碎等現象。
生物質秸稈顆粒燃料在(zai)致(zhi)密(mi)成(cheng)型(xing)時(shi)，由(you)於(yu)秸(jie)稈(gan)的(de)材(cai)料(liao)特(te)性(xing)問(wen)題(ti)，擠(ji)壓(ya)過(guo)程(cheng)中(zhong)變(bian)形(xing)比(bi)較(jiao)明(ming)顯(xian)，屬(shu)於(yu)大(da)變(bian)形(xing)問(wen)題(ti)，為(wei)幾(ji)何(he)非(fei)線(xian)性(xing)問(wen)題(ti)。應(ying)該(gai)采(cai)用(yong)有(you)限(xian)元(yuan)法(fa)大(da)變(bian)形(xing)非(fei)線(xian)性(xing)進(jin)行(xing)研(yan)究(jiu)。生(sheng)物(wu)質(zhi)秸(jie)稈(gan)致(zhi)密(mi)成(cheng)型(xing)的(de)變(bian)化(hua)行(xing)為(wei)隻(zhi)有(you)大(da)變(bian)形(xing)彈(dan)塑(su)性(xing)理(li)論(lun)能(neng)夠(gou)比(bi)較(jiao)準(zhun)確(que)合(he)理(li)地(di)描(miao)述(shu)，所(suo)以(yi)采(cai)用(yong)大(da)變(bian)形(xing)彈(dan)塑(su)性(xing)理(li)論(lun)先(xian)對(dui)生(sheng)物(wu)質(zhi)秸(jie)稈(gan)的(de)壓(ya)縮(suo)變(bian)形(xing)進(jin)行(xing)理(li)論(lun)分(fen)析(xi)，然(ran)後(hou)建(jian)立(li)方(fang)程(cheng)，解(jie)決(jue)生(sheng)物(wu)質(zhi)秸(jie)稈(gan)材(cai)料(liao)非(fei)線(xian)性(xing)問(wen)題(ti)。
幾何非線性問題主要分為兩類，一類問題為大位移大應變，即大應變引起大位移，其材料和幾何方程均為非線性：lingyileiwentiweidaweiyixiaoyingbian，jizaidanxingjixianfanweinei，yingbianhenxiao，danshiweiyiquejiaoda。shengwuzhijieganzhimichengxingshuyudaweiyidayingbianwenti，genjujihefeixianxingdetiaojian，caiyongdabianxinglilunlaiyanjiu。
在(zai)生(sheng)物(wu)質(zhi)秸(jie)稈(gan)的(de)致(zhi)密(mi)成(cheng)型(xing)過(guo)程(cheng)中(zhong)，由(you)於(yu)物(wu)料(liao)具(ju)有(you)可(ke)壓(ya)縮(suo)性(xing)，物(wu)料(liao)之(zhi)間(jian)相(xiang)互(hu)擠(ji)壓(ya)空(kong)隙(xi)減(jian)少(shao)且(qie)逐(zhu)漸(jian)發(fa)生(sheng)變(bian)形(xing)，秸(jie)稈(gan)形(xing)狀(zhuang)有(you)很(hen)大(da)改(gai)變(bian)，受(shou)屈(qu)服(fu)的(de)影(ying)響(xiang)，變(bian)形(xing)和(he)致(zhi)密(mi)過(guo)程(cheng)共(gong)存(cun)，材(cai)料(liao)壓(ya)縮(suo)過(guo)程(cheng)中(zhong)存(cun)在(zai)接(jie)觸(chu)非(fei)線(xian)性(xing)、材(cai)料(liao)幾(ji)何(he)大(da)變(bian)形(xing)和(he)塑(su)性(xing)變(bian)形(xing)，且(qie)需(xu)要(yao)考(kao)慮(lv)靜(jing)水(shui)壓(ya)力(li)的(de)影(ying)響(xiang)，問(wen)題(ti)分(fen)析(xi)起(qi)來(lai)比(bi)較(jiao)複(fu)雜(za)，想(xiang)要(yao)求(qiu)得(de)精(jing)確(que)解(jie)比(bi)較(jiao)困(kun)難(nan)。有(you)限(xian)元(yuan)的(de)觀(guan)點(dian)則(ze)為(wei)單(dan)元(yuan)發(fa)生(sheng)很(hen)大(da)變(bian)形(xing)且(qie)單(dan)元(yuan)之(zhi)間(jian)有(you)很(hen)大(da)的(de)位(wei)移(yi)，成(cheng)為(wei)研(yan)究(jiu)生(sheng)物(wu)質(zhi)秸(jie)稈(gan)致(zhi)密(mi)成(cheng)型(xing)的(de)一(yi)種(zhong)有(you)效(xiao)手(shou)段(duan)。
秸稈、木mu屑xie等deng生sheng物wu質zhi材cai料liao屬shu於yu非fei連lian續xu介jie質zhi，不bu能neng用yong普pu通tong的de連lian續xu介jie質zhi力li學xue進jin行xing研yan究jiu，但dan是shi由you於yu目mu前qian非fei連lian續xu介jie質zhi力li學xue的de基ji本ben理li論lun研yan究jiu還hai不bu夠gou完wan善shan，在zai研yan究jiu秸jie稈gan等deng生sheng物wu質zhi致zhi密mi成cheng型xing中zhong物wu料liao的de擠ji壓ya變bian形xing時shi，使shi應ying用yong受shou到dao一yi定ding限xian製zhi。為wei了le方fang便bian研yan究jiu問wen題ti，將jiang秸jie稈gan、木屑等生物質看作“可壓縮的連續體”，zheyangjiukeyiyingyonglianxudedansuxinglixueduiqijinxinglilunyanjiu。ciwai，youyututiyushengwuzhifenmotidexingzhiyouhendadexiangsixing，jiqufuguochengbansuiyoutijijianxiao，tusuxinglixuerenweicailiaobujinkeyichanshengruanhua，erqiekeyiqufuheyinghua，bingqieyujingshuiyaliyouguan，keyicongtutisuxinglixuelilunchufa，xunzhaojianlishengwuzhijieganzhimibianxingguochengdelixuemo。
非線性問題一般可用①增量法、②全量法（迭代法）和③混合法等方法進行分析解決。
3.2.1增量法
增(zeng)量(liang)法(fa)，它(ta)的(de)基(ji)本(ben)思(si)想(xiang)是(shi)將(jiang)載(zai)荷(he)分(fen)解(jie)為(wei)有(you)限(xian)個(ge)很(hen)小(xiao)的(de)載(zai)荷(he)增(zeng)量(liang)，每(mei)次(ci)一(yi)個(ge)增(zeng)量(liang)。每(mei)步(bu)施(shi)加(jia)增(zeng)量(liang)載(zai)荷(he)後(hou)都(dou)將(jiang)獲(huo)一(yi)個(ge)相(xiang)應(ying)的(de)位(wei)移(yi)增(zeng)量(liang)，把(ba)這(zhe)些(xie)位(wei)移(yi)增(zeng)量(liang)累(lei)加(jia)起(qi)來(lai)可(ke)以(yi)得(de)最(zui)終(zhong)位(wei)移(yi)。
fenxifeixianxingwentishi，xianbazaihehuafenweiyouxiangezaihezengliang，jisuanguochengzhong，meicishijiayigezaihezengliang。shijishangjiushiyongyixiliexianxingwentiqujinsifeixianxingwenti，bafeixianxingquxianyongfenduanxianxingdezhexianqudaiti。
3.2-2全量法
quanliangfayouchengdiedaifa，zhezhongqiujiefangfayejiaogexianfa。tashizaimeicidiedaiguochengzhongdoushijiasuoyouzaihe，ranhouzhubutiaozhengweiyiheyingbian，shimanzufeixianxingdeyingliyiyingbianguanxi。yicishijiasuoyouzaihe，ranhouzhubutiaozhengweiyi，shijibenfangchengchengli。
直(zhi)接(jie)迭(die)代(dai)法(fa)的(de)思(si)路(lu)為(wei)使(shi)用(yong)某(mou)個(ge)固(gu)定(ding)公(gong)式(shi)反(fan)複(fu)校(xiao)正(zheng)根(gen)的(de)近(jin)似(si)值(zhi)，使(shi)其(qi)逐(zhu)步(bu)精(jing)確(que)，直(zhi)到(dao)得(de)出(chu)滿(man)足(zu)精(jing)度(du)要(yao)求(qiu)的(de)結(jie)果(guo)位(wei)置(zhi)。首(shou)先(xian)給(gei)出(chu)一(yi)個(ge)近(jin)似(si)的(de)解(jie)，再(zai)由(you)應(ying)力(li)一(yi)應(ying)變(bian)關(guan)係(xi)逐(zhu)步(bu)求(qiu)出(chu)其(qi)相(xiang)應(ying)解(jie)，根(gen)據(ju)方(fang)程(cheng)組(zu)可(ke)求(qiu)得(de)第(di)一(yi)個(ge)改(gai)進(jin)的(de)近(jin)似(si)解(jie)。然(ran)後(hou)重(zhong)複(fu)計(ji)算(suan)，直(zhi)至(zhi)計(ji)算(suan)結(jie)果(guo)前(qian)後(hou)兩(liang)次(ci)充(chong)分(fen)接(jie)近(jin)為(wei)止(zhi)。迭(die)代(dai)計(ji)算(suan)如(ru)圖(tu)3-2所示。
在直接迭代法中主要有牛頓一拉普森(Newton-Raphson)法，簡稱NR方法，修正NR法，擬NR法等。
3.2.3混合法
hunhefashitongshiliyonglezengliangfahequanliangfa。hunhefadesixiangshibazaihehuafenweiyouxianjizaihezengliang，meijizaihezengliangdedaxiaolveyouzengjia，zaimeiyijizaihezengliangzuoyongxia，jinxingdiedaijisuan，shimeiyijizaihezengliangzhongdejisuanwuchakongzhizaihenxiaodefanweizhinei，congerdedaobijiaojingquedejieguo，rutu3-3所示。
混合法集增量法和全量法的優點於一身，在計算過程中減少了對每個載荷增量的計算；缺點是計算量仍然較大。相比之下，混合法的優點更為突出，在分析有限元非線性問題時，是應用最為廣泛的一種方法。
ANSYS有限元中，通常是采用混合法解決問題。即采用增量法施加載荷，而對於每一個載荷步的計算采用全量法，本文采用混合法。
3.3彈塑性有限元法
生(sheng)物(wu)質(zhi)粉(fen)末(mo)體(ti)與(yu)金(jin)屬(shu)粉(fen)末(mo)性(xing)質(zhi)有(you)一(yi)定(ding)的(de)相(xiang)似(si)之(zhi)處(chu)，但(dan)是(shi)它(ta)們(men)的(de)力(li)學(xue)特(te)性(xing)卻(que)也(ye)不(bu)近(jin)相(xiang)同(tong)。在(zai)擠(ji)壓(ya)變(bian)形(xing)過(guo)程(cheng)中(zhong)，它(ta)的(de)體(ti)積(ji)變(bian)形(xing)和(he)密(mi)度(du)增(zeng)大(da)是(shi)同(tong)時(shi)進(jin)行(xing)的(de)，但(dan)是(shi)粉(fen)末(mo)受(shou)擠(ji)壓(ya)摩(mo)擦(ca)的(de)運(yun)動(dong)和(he)變(bian)形(xing)情(qing)況(kuang)卻(que)不(bu)相(xiang)同(tong)，而(er)且(qie)均(jun)受(shou)粉(fen)末(mo)與(yu)粉(fen)末(mo)之(zhi)間(jian)、mokongbiyufenmozhijianbujunyunmocalideyingxiang，fenmotineibudeyundonghebianxingqingkuangshibuyizhide，tongshi，fenmodesuxingbianxingyeshoudaojingshuiyalideyingxiang。benwenjiejianfenmosuxingchengxingdefangfalaijinxingyanjiu。
zaiyouxianbianxingtiaojianxia，yingbianyiweiyiguanxishishifeixianxingde，pinghengfangchengyeshifeixianxingde。tongchangyonglagelangrifaheoulafaliangzhongfangfajianlibianxingfangcheng。lagelangrifamiaoshubianxingshicaiyongbianxingqianmouyidiandechushizuobiao；歐拉法描述變形是采用變形後某一點的坐標。本文用歐拉法建立有限變形基本方程。
設A點變形前的坐標為a，以變形後的坐標x為自變量，則A點的移為：
三門峽富通新能源主要生產和銷售顆粒機、秸稈壓塊機、飼料顆粒機、木屑顆粒機等生物質燃料飼料等生物質成型機械設備。同時我們還有大量的生物質顆粒燃料出售。
