2.1 有限元法

    有限元法是R.Courant于1943年首先提出的，机械结构的动态有限元法分析主要是从八十年代开始的。到了九十年代，随着数值模拟技术的引人，机械动态有限元分析法的广度和深度不断增加。在对复杂机械结构动力分析和动态设计方面，有限元法是一种应用最广的建模方法.利用弹性力学和有限元法建立结构的动力学模型，可以计算出结构的固有频率、振型等模态参数以及动力响应，在此基础上还可根据不同需要对机械结构进行动态设计。由于有限元法具有精度高、适应强、计算格式规范统一等优点，已广泛应用于许多领域，已成为现代机械产品设计中的一种重要工具。

    目前，通用的有限元计算软件有很多种，其中绝大多数不仅可以进行简单、线性、静态分析，也可以进行复杂、非线性、动态分析。其分析功能几乎覆盖了所有的工程领域，程序使用也非常方便。在我国工程界比较流行，信捷职称论文写作发表网，被广泛使用的大型有限元分析软件主要有MSC/Nastran, Ansys, Abaqus, Marc,Adina和Algor等。

    2.2 有限元分析软件ANSYS

    在产品设计过程中，通常需要做大量的分析计算,ANSYS软件是一种应用广泛的通用有限元工程分析软件，该软件可在大多数计算机及操作系统中运行。它能与大多数CAD软件结合使用，实现数据的共享及交换.是现代产品设计中高级CAD工具之一。已广泛用于核工业、铁道、石油化工、航空航天、机械制造、能源、汽车交通、电子、土木工程、造船、生物医学、轻工、地矿、水利、日用家电等一般工业及科学研究。下面就ANSYS软件作一简单的介绍。

    2.3 ANSYS软件功能模块

    ANSYS软件具有多种多样的分析能力，从简单的线性静态分析到复杂的非线性动态分析。主要的功能模块有:结构分析、热分析、电磁分析、流体力学分析、祸合场分析等模块。而且，还具有产品的优化设计、估计分析等附加功能。

    2.4 ANSYS软件的主要特点

    (1)主要技术特点。唯一能实现多场及多场祸合分析，唯一能实现前、后处理、求解及多场分析统一数据库的一体化，具有多物理场优化功能，强大的非线性分析，多种求解器分别适用于不同的问题及不同的硬件配置，支持异种、异构平台的网络浮动，在异种、异构平台上用户界面统一、数据文件兼容。具有强大的并行计算功能，支持分布式并行及共享内存式并行，多种自动网格划分技术，良好的用户开发环境。

    (2)与CAD的接口。可以导入当前使用的大多数CAD软件绘图格式，如UG,Pro/e,I-Deas,Catia, SolidEdge,Solidworks等。其中，Pro/e绘图的IGES格式的文件可以直接导入。

    2.5 ANSYS结构分析过程

    ANSYS 的分析过程包括:确定问题的范围、建立有限元模型、施加载荷和求解、后处理。

    因ANSYS有以上的功能模块和特点，是有限元分析和优化分析的有机结合，为复杂结构的优化分析提供了新的方法，已成为解决现代工程学间题必不可少的有力工具。

    总之，机械结构的动态设计是以计算机仿真、建模为基础，集计算机技术、机械动力学、有限元和优化设计方法为一体，由多学科知识组成的综合系统技术，是机械结构动力学设计与分析在计算机环境中数字化、图象化的映射，通过虚拟动态环境，进行虚拟产品开发，对产品的动态特性做出分析，大大提高了机床的整机性能。