有限元分析实验报告

有限元实验报告一、实验目的本实验旨在通过有限元方法对一个复杂的工程问题进行数值模拟和分析，从而验证理论模型的正确性，优化设计方案，提高设计效率。

二、实验原理有限元方法是一种广泛应用于工程领域中的数值分析方法。

它通过将连续的求解域离散化为由有限个单元组成的集合，从而将复杂的偏微分方程转化为一系列线性方程组进行求解。

本实验将采用有限元方法对一个具体的工程问题进行数值模拟和分析。

三、实验步骤1、问题建模：首先对实际问题进行抽象和简化，建立合适的数学模型。

本实验将以一个简化的桥梁结构为例，分析其在承受载荷下的应力分布和变形情况。

2、划分网格：将连续的求解域离散化为由有限个单元组成的集合。

本实验将采用三维四面体单元对桥梁结构进行划分，以获得更精确的数值解。

3、施加载荷：根据实际工况，对模型施加相应的载荷，包括重力、风载、地震等。

本实验将模拟桥梁在车辆载荷作用下的应力分布和变形情况。

4、求解方程：利用有限元方法，将偏微分方程转化为线性方程组进行求解。

本实验将采用商业软件ANSYS进行有限元分析。

5、结果后处理：对求解结果进行可视化处理和分析。

本实验将采用ANSYS的图形界面展示应力分布和变形情况，并进行相应的数据处理和分析。

四、实验结果及分析1、应力分布：通过有限元分析，我们得到了桥梁在不同工况下的应力分布情况。

如图1所示，桥梁的最大应力出现在支撑部位，这与理论模型预测的结果相符。

同时，通过对比不同工况下的应力分布情况，我们可以发现，随着载荷的增加，最大应力值逐渐增大。

2、变形情况：有限元分析还给出了桥梁在不同工况下的变形情况。

如图2所示，桥梁的最大变形发生在桥面中央部位。

与理论模型相比，有限元分析的结果更为精确，因为在实际工程中，结构的应力分布和变形情况往往受到多种因素的影响，如材料属性、边界条件等。

通过对比不同工况下的变形情况，我们可以发现，随着载荷的增加，最大变形量逐渐增大。

3、结果分析：通过有限元分析，我们验证了理论模型的正确性，得到了更精确的应力分布和变形情况。

中南林业科技大学机械零件有限元分析实验报告专业：机械设计制造及其自动化年级： 2013级班级：机械一班姓名：杨政学号：20131461I一、实验目的通过实验了解和掌握机械零件有限元分析的基本步骤；掌握在ANSYS 系统环境下，有限元模型的几何建模、单元属性的设置、有限元网格的划分、约束与载荷的施加、问题的求解、后处理及各种察看分析结果的方法。

体会有限元分析方法的强大功能及其在机械设计领域中的作用。

二、实验内容实验内容分为两个部分：一个是受内压作用的球体的有限元建模与分析，可从中学习如何处理轴对称问题的有限元求解；第二个是轴承座的实体建模、网格划分、加载、求解及后处理的综合练习，可以较全面地锻炼利用有限元分析软件对机械零件进行分析的能力。

实验一、受内压作用的球体的有限元建模与分析对一承受均匀内压的空心球体进行线性静力学分析，球体承受的内压为 1.0×108Pa，空心球体的内径为 0.3m，外径为 0.5m，空心球体材料的属性：弹性模量 2.1×1011，泊松比0.3。

承受内压：1.0×108 Pa受均匀内压的球体计算分析模型（截面图）1、进入ANSYS→change the working directory into yours→input jobname: Sphere2、选择单元类型ANSYS Main Menu: Preprocessor →Element Type→Add/Edit/Delete →Add →select Solid Quad 4node 42 →OK (back to Element Types window)→ Options…→select K3:Axisymmetric →OK→Close (the Element Type window)3、定义材料参数ANSYS Main Menu: Preprocessor →Material Props →Material Models →Structural→Linear→Elastic→Isotropic→input EX:2.1e11, PRXY:0.3→ OK4、生成几何模型生成特征点ANSYS Main Menu: Preprocessor →Modeling →Create →Keypoints →InActive CS→依次输入四个点的坐标：input：1(0.3，0)，2(0.5，0)，3(0，0.5)，4(0，0.3)→OK 生成球体截面ANSYS 命令菜单栏: Work Plane>Change Active CS to>Global SphericalANSYS Main Menu: Preprocessor →Modeling →Create →Lines →In ActiveCoord→依次连接 1,2,3,4 点生成 4 条线→OKPreprocessor →Modeling →Create →Areas →Arbitrary →By Lines→依次拾取四条线→OKANSYS 命令菜单栏: Work Plane>Change Active CS to>Global Cartesian5、网格划分ANSYS Main Menu: Preprocessor →Meshing →Mesh Tool→(Size Controls) lines: Set →拾取两条直边:OK→input NDIV: 10 →Apply→拾取两条曲边:OK →input NDIV: 20 →OK →(back to the mesh tool window) Mesh: Areas，Shape: Quad，Mapped →Mesh →Pick All(in Picking Menu) → Close( the Mesh Tool window)6、模型施加约束给水平直边施加约束ANSYS Main Menu: Solution→Define Loads →Apply→Structural →Displacement→On Lines →拾取水平边：Lab2: UY → OK给竖直边施加约束ANSYS Main Menu: Solution→Define Loads →Apply→Structural →DisplacementSymmetry B.C.→On Lines→拾取竖直边→OK 给内弧施加径向的分布载荷ANSYS Main Menu: Solution→Define Loads →Apply→Structural →Pressure →On Lines →拾取小圆弧；OK →input VALUE:1e8→OK7、分析计算ANSYS Main Menu: Solution →Solve →Current LS→OK(to close the solve Current Load Step window) →close8、结果显示ANSYS Main Menu: General Postproc →Plot Results→Deformed Shape…→select Def + Undeformed→OK (back to Plot Results window)Contour Plot→Nodal Solu…→select: DOF solution, 分别选X-Component of displacement + Deformed Shape with undeformed model;Y-Component of displacement + Deformed Shape with undeformed model;Displacement vector sum + Deformed Shape with undeformed model.Contour Plot→Nodal Solu…Stress 下分别选X-Component of stress + Deformed Shape with undeformed model;Y-Component of stress + Deformed Shape with undeformedmodel;Z-Component of stress + Deformed Shape withundeformed model;Von mises stress + Deformed Shapewith undeformed model.查看各后处理结果的数据并回答最后面的问答题。

有限元上机实验报告学生专业学生学号学生姓名实验日期南京理工大学机械工程学院一、实验设备机械工程软件工具包Ansys二、实验主要流程和步骤（1）建立有限元模型的几何、输入模型的物理和材料特性、边界条件和载荷的描述、模型检查的整个过程。

具体操作如下： ①定义文件名 ②建模③选用单元类型 ④设定单元的厚度 ⑤设定材料属性 ⑥离散几何模型 ⑦施加位移约束 ⑧施加压强⑨查看最后的有限元模型（2）对建立的有限元模型选择相应的求解器进行求解运算。

（3）对计算结果进行考察和评估，比如绘制应力、变形图，将结果与失效准则进行比较等。

习题11、已知条件简支梁如图3.1.1所示，截面为矩形，高度h=200mm ，长度L=1000mm ，厚度t=10mm 。

上边承受均布载荷，集度q=1N/mm 2，材料的E=206GPa ，μ=0.29。

平面应力模型。

X 方向正应力的弹性力学理论解如下：)534()4(622223-+-=h y h y q y x L h q x σ2、目的和要求（1）在Ansys 软件中用有限元法探索整个梁上x σ，y σ的分布规律。

（2）计算下边中点正应力x σ的最大值；对单元网格逐步加密，把x σ的计算值与理论解对比，考察有限元解的收敛性。

（3）针对上述力学模型，对比三节点三角形平面单元和4节点四边形平面等参元的求解精度。

3、实验步骤（1） 定义文件名， （2）建模，（3）选用单元类型 （4） 设定单元的厚度 （5） 设定材料属性 （6） 离散几何模型 （7）施加位移约束 （8） 施加压强（9） 查看最后的有限元模型 （10） 提交计算 （11） 查看位移（12） 查看模型X 方向应力（13） 查看X 方向上的应力关于X 轴的位移图模型图1MNMXXY Z0.116E-06.232E-06.348E-06.464E-06.580E-06.696E-06.812E-06.927E-06.104E-05APR 13 201309:15:22NODAL SOLUTION STEP=1SUB =1TIME=1USUM (AVG)RSYS=0DMX =.104E-05SMX =.104E-05位移云图1MNMXXY Z-188808-147068-105329-63589-218501989061629103369145108186848APR 13 201309:23:35NODAL SOLUTION STEP=1SUB =1TIME=1SX (AVG)RSYS=0DMX =.104E-05SMN =-188808SMX =186848应力云图1107.036283.180459.324635.468811.612987.7561163.9001340.0441516.1881692.3321868.479(x10**2) 0.1.2.3.4.5.6.7.8.91DISTAPR 13 201309:32:04POST1STEP=1SUB =1TIME=1PATH PLOT NOD1=1NOD2=2X1X 向应力关于X 轴位移图 三角单元三角单元模型1MNMXXY Z0.964E-07.193E-06.289E-06.386E-06.482E-06.578E-06.675E-06.771E-06.867E-06APR 13 201309:42:17NODAL SOLUTION STEP=1SUB =1TIME=1USUM (AVG)RSYS=0DMX =.867E-06SMX =.867E-06三角单元位移图1MNMXXY Z-129669-100854-72038-43223-14408144084322372038100854129669APR 13 201309:43:16NODAL SOLUTION STEP=1SUB =1TIME=1SX (AVG)RSYS=0DMX =.867E-06SMN =-129669SMX =129669三角单元应力云图1104.842224.027343.212462.397581.582700.767819.952939.1371058.3221177.5071296.688(x10**2) 0.1.2.3.4.5.6.7.8.91DISTAPR 13 201309:46:38POST1STEP=1SUB =1TIME=1PATH PLOT NOD1=1NOD2=2X1三角单元X 向应力关于X 轴位移图1MNMXXY Z-158263-123094-87924-52754-17585175855275487924123094158263APR 13 201309:50:47ELEMENT SOLUTION STEP=1SUB =1TIME=1SX (NOAVG)RSYS=0DMX =.867E-06SMN =-158263SMX =158263X 向应力中间最大两边小，有限元解只是一种数值近似与理论解还是有误差的。

有限元分析实验报告(总16页)
一、实验介绍
《有限元分析实验》是一门介绍有限元（Finite Element，FE）分析技术和其应用的
实验课程。

本实验关注有限元分析的模拟原理和方法。

实验的主要内容是用有限元的概念
在ANSYS软件中进行结构力学分析。

主要涉及载荷分析、屈曲、几何非线性及拓扑优化等
内容。

二、实验仪器及软件
1.仪器设备：绘图仪、计算机、网络线缆
2.软件：ANSYS 、AutoCAM
三、设计要求
1.以ANSYS软件进行结构力学分析。

2.针对给定结构，设计并进行一维载荷分析，并对多自由度系统非线性载荷进行考虑，考虑实验/实测材料材料屈曲与应变的变形行为。

3.由于结构的复杂性，需要进行拓扑优化，提高结构的刚度和强度，并最终获得合理
的设计。

四、实验结果
通过软件模拟的过程，获得了结构的建模、载荷变形、板材截面结构的优化和变形分
析等数据。

通过这些数据，结构的刚度和强度得到了大幅增强，可以很好地满足设计要求。

在材料变形分析方面，不论是应变还是屈曲方面，力与变形之间的关系也得到了明确的表示，用于进一步对其进行后续实验处理。

五、结论
通过本次实验，我们能够得出以下几个结论：
1.通过有限元（Finite Element，FE）分析的模拟，我们可以更有效地求解复杂的结
构力学问题，从而提高能源利用效率。

2.有限元分析不仅可以识别结构的局部变形行为，还可以用于优化结构，提高其刚度
和强度。

3.有限元可以用于几何非线性及拓扑优化方面的研究，具有重要的技术意义和应用价值。

ABAQUS实验报告一、实验目的本次实验使用 ABAQUS 软件进行有限元分析，旨在研究具体研究对象在特定条件下的力学性能和行为，为实际工程应用提供理论依据和参考。

二、实验原理ABAQUS 是一款功能强大的有限元分析软件，它基于连续介质力学的基本原理，通过将复杂的结构体离散为有限个单元，并对每个单元进行力学分析，最终得到整个结构体的响应。

在本次实验中，我们采用了具体分析方法，如线性分析、非线性分析等，并结合相关材料模型，如弹性模型、塑性模型等来描述研究对象的材料特性。

三、实验模型1、几何模型通过建模软件或方法构建了研究对象的几何模型，其尺寸和形状为详细描述。

2、网格划分为了提高计算精度和效率，对几何模型进行了合理的网格划分。

采用了网格类型，如四面体网格、六面体网格等，网格尺寸为具体尺寸。

3、边界条件和加载方式根据实际情况，设定了边界条件，如固定约束、位移约束等，并以加载方式，如集中力、分布力等对模型进行加载。

四、实验材料1、材料属性研究对象所采用的材料为具体材料名称，其弹性模量为数值，泊松比为数值，屈服强度为数值等。

2、材料本构关系选用了合适的本构关系模型，如线弹性模型、弹塑性模型等来描述材料在受力过程中的应力应变关系。

五、实验步骤1、模型建立在 ABAQUS/CAE 中创建部件，绘制几何形状，定义材料属性，划分网格。

2、装配模型将各个部件按照实际装配关系进行组装。

3、定义分析步设置分析类型（静态分析、动态分析等）和分析步时间。

4、定义边界条件和载荷按照实验设计施加边界条件和载荷。

5、提交作业设置计算参数，提交分析作业进行求解。

6、结果后处理分析计算结果，提取所需的数据，如位移、应力、应变等，并进行可视化处理。

六、实验结果与分析1、位移结果得到了研究对象在加载作用下的位移分布云图。

从结果可以看出，最大位移出现在具体位置，位移值为具体数值。

通过分析位移结果，可以评估结构的变形情况和稳定性。

2、应力结果应力分布云图显示，最大应力集中在具体位置，应力值为具体数值。

有限元分析报告（1）有限元仿真分析实验⼀、实验⽬的通过刚性球与薄板的碰撞仿真实验，学习有限元⽅法的基本思想与建模仿真的实现过程，并以此实践相关有限元软件的使⽤⽅法。

本实验使⽤HyperMesh 软件进⾏建模、⽹格划分和建⽴约束及载荷条件，然后使⽤LS-DYNA软件进⾏求解计算和结果后处理，计算出钢球与⾦属板相撞时的运动和受⼒情况，并对结果进⾏可视化。

⼆、实验软件HyperMesh、LS-DYNA三、实验基本原理本实验模拟刚性球撞击薄板的运动和受⼒情况。

仿真分析主要可分为数据前处理、求解计算和结果后处理三个过程。

前处理阶段任务包括：建⽴分析结构的⼏何模型，划分⽹格、建⽴计算模型，确定并施加边界条件。

四、实验步骤1、按照点－线－⾯的顺序创建球和板的⼏何模型（1）建⽴球的模型：在坐标(0,0,0)建⽴临时节点，以临时节点为圆⼼，画半径为5mm的球体。

（2）建⽴板的模型：在tool-translate⾯板下node选择临时节点，选择Y-axis,magnitude输⼊，然后点击translate+，return;再在2D－planes-square ⾯板上选择Y-axis,B选择上⼀步移下来的那个节点，surface only ,size=30。

2、画⽹格（1）画球的⽹格：以球模型为当前part，在2D－atuomesh⾯板下，surfs 选择前⾯建好的球⾯，element size设为，mesh type选择quads，选择elems to current comp,first order，interactive。

（2）画板的⽹格：做法和设置同上。

3、对球和板赋材料和截⾯属性（1）给球赋材料属性：在materials⾯板内选择20号刚体，设置Rho为,E为200000,NU为。

（2）给球赋截⾯属性：属性选择SectShll,thickness设置为，QR设为0。

（3）给板赋材料属性：材料选择MATL1，其他参数：Rho为,E为100000,Nu 为，选择Do Not Export。

学生学号1049721501301实验课成绩武汉理工大学学生实验报告书实验课程名称机械中的有限单元分析机电工程学院开课学院指导老师姓名学生姓名学生专业班级机电研1502班学年第学期2016—20152实验一方形截面悬臂梁的弯曲的应力与变形分析钢制方形悬臂梁左端固联在墙壁，另一端悬空。

工作时对梁右端施加垂直向下的30KN的载荷与60kN的载荷，分析两种集中力作用下该悬臂梁的应力与应变，其中梁的尺寸为10mmX10mmX100mm的方形梁。

方形截面悬臂梁模型建立1.1建模环境：DesignModeler15.0。

定义计算类型：选择为结构分析。

定义材料属性：弹性模量为 2.1Gpa，泊松比为0.3。

建立悬臂式连接环模型。

（1）绘制方形截面草图：在DesignModeler中定义XY平面为视图平面，并正视改平面，点击sketching下的矩形图标，在视图中绘制10mmX10mm的矩形。

（2）拉伸：沿着Z方向将上一步得到的矩阵拉伸100mm，即可得到梁的三维模型，建模完毕，模型如下图 1.1所示。

图1.1方形截面梁模型：定义单元类型1.2选用6面体20节点186号结构单元。

网格划分：通过选定边界和整体结构，在边界单元划分数量不变的情况下，通过分别改变节点数和载荷大小，对同一结构进行分析，划分网格如下图 1.2所示：图1.2网格划分1.21定义边界条件并求解本次实验中，讲梁的左端固定，将载荷施加在右端，施以垂直向下的集中力，集中力的大小为30kN观察变形情况，再将力改为50kN，观察变形情况，给出应力应变云图，并分析。

（1）给左端施加固定约束；（2）给悬臂梁右端施加垂直向下的集中力；1.22定义边界条件如图1.3所示：图1.3定义边界条件1.23应力分布如下图1.4所示：定义完边界条件之后进行求解。

图1.4应力分布图1.2.4应变分布如下图1.5所示：图1.5应变分布图改变载荷大小：1.3将载荷改为60kN，其余边界条件不变。

实验一:平面问题的结构分析计算
1、建模并定义载荷：
题目：一个机械连杆，弹性模量E=2.06E11N/M2，泊松比为0.3，右端小圆上作用有50N（右上方），500N（右下方）的载荷，左端大圆固定，试对其进行静力学分析,
2求解：
实验2、轴对称实体结构静力有限元分析
题目：如图所示，设等轴圆柱体的圆截面的直径D=50mm ，长度L=120mm,作用在园轴两端上的力矩Mn=0.6e3N*m.
实验三: 杆系结构有限元分析计算
题目：如上图所示：长度L=0.1m,各干横截面面积均为A=1*10e-4m2,力Px=2000N,FY=3000, 计算各干的轴向力Fa、轴向应力。

实验四：刚架结构有限元分析
如图所示：
在左端施加义个Y方向的-3400N的力，中间施加一个Y方向的-1000N的力，以静力分析、求解各节点的位移。

横截面面积A=0.005m2
横截高度H=0.4m
惯性矩I=0.0002222m4
弹性模量：E=2.06e11
泊松比：0.35
1、定义单元实常数：
2、建立平面刚架节点和单元：
3、定义载荷
4、求解，查看变形图：
易见，6点的偏移最大。

第二章有限元分析技术2.2.1 问题描述图2-2所示为由9个杆件组成的衍架结构，两端分别在1，4点用铰链支承，3点受到一个方向向下的力F y ,衍架的尺寸已在图中标出，单位： m。

试计算各杆件的受力。

弹性模量（也称扬式模量）E=206GPa；泊松比μ=0.3；作用力F y =-1000N；杆件的横截面积A=0.125m2.显然，该问题属于典型的衍架图2-2 衍架结构简图静力分析问题，通过理论求解方法（如节点法或截面法）也可以很容易求出个杆件的受力，但这里为什么要用ANSYS软件对其分析呢？2.2.3 实训目的本实训的目的有二：一是使学生熟悉ANSYS8.0软件的用户界面，了解有限元分析的一般过程；二是通过使用ANSYS软件分析的结果和理论计算结果进行比较，以建立起对利用ANSYS软件进行问题根系的信任度，为以后使用ANSYS软件进行更复杂的结构分析打基础。

2.2.2 结果演示通过使用ANSYS8.0软件对该衍架结构进行静力分析，其分析结果与理论计算结果如表2-1所示。

表2-1 ANSYS分析结果与理论计算结果的比较比较结果表明，使用ANSYS分析的结果与理论计算结果的误差不超过0.5%，因此，利用ANSYS软件分析来替代理论计算是完全可行的。

2.2.4 实训步骤一 ANSYS10.0的启动与设置1． 启动。

点击：开始>所有程序> ANSYS8.0> ANSYS ，即可进入ANSYS 图形用户主界面。

如图2-3所示。

其中，几个常用的部分有应用菜单，命令输入栏，主菜单，图形显示区和显示调整工具栏，分别如图2-3所示。

2． 功能设置。

电击主菜单中的“Preference ”菜单，弹出“参数设置”对话框，选中“Structural ”复选框，点击“OK ”按钮，关闭对话框，如图2-4所示。

本步骤的目的是为了仅使用该软件的结构分析功能，以简化主菜单中各级子菜单的结构。

3．图形显示区 主菜单应用菜单命令输入栏显示调整工具栏图2-3 用户主界面图2-43．系统单位设置。