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ansys实验报告

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有限元上机实验报告

姓名 柏 小 娜

学号 0901510401

实验一

一 已知条件

简支梁如图所示，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/mm2，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hyhyqyxLhqx

二 实验目的和要求

（1）在Ansys软件中用有限元法探索整个梁上x，y的分布规律。

（2）计算下边中点正应力x的最大值；对单元网格逐步加密，把x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。

三 实验过程概述

（1） 定义文件名

（2） 根据要求建立模型：建立长度为1m，外径为0.2m，平行四边行区域

（3） 设置单元类型、属性及厚度，选择材料属性：

（4） 离散几何模型，进行网格划分

（5） 施加位移约束

（6） 施加载荷

（7） 提交计算求解及后处理

（8） 分析结果

四 实验内容分析

（1）根据计算得到应力云图，分析本简支梁模型应力分布情况和规律。主要考察x和y，并分析有限元解与理论解的差异。

由图1看出沿X 方向的应力呈带状分布，大小由中间向上下底面递增，上下底面应力方向相反。由图2看出应力大小是由两侧向中间递增的，得到X 方向 上最大应力就在下部中点，为0.1868 MPa。根据理论公式求的的最大应力值为0.1895MPa。由结果可知，有限元解与理论值非常接近。由图3看出Y的方向应力基本相等，应力主要分布在两侧节点处。

图 1 以矩形单元为有限元模型时计算得出的X方向应力云图

图 2 以矩形单元为有限元模型时计算得出的底线上各点x 方向应力图

（2）对照理论解，对最大应力点的x应力收敛过程进行分析。列出各次计算应力及其误差的表格，绘制误差－计算次数曲线，并进行分析说明。

答：在下边中点位置最大应力理论值为：

MPahyhyqyxLhqx1895.0)534()4(622223

网格尺寸(mm) 50 20

10 5

下边中点处应力（MPa） 0.1297 0.1709 0.1815 0.1859

误差（%） 33.7 9.8 4.2 1.9

网格尺寸越小，越收敛，离散精度越高，离散值越接近于理论解

图 3 以矩形单元为有限元模型时计算得出的Y方向应力云图

（3）对三角形平面单元和四边形平面单元的精度进行对比分析。

由图4看出以三角形单元为有限元模型时计算得出的沿X 方向的应力分布规律与以矩形单元为有限元模型时得到的规律相同。由图5看出应力大小是由两侧向中间递增的，得到X 方向上最大应力就在下部中点，为0.1297 MPa。这与理论值相差很多，精度没有矩形单元高。说明此例中以三角形单元来模拟是不合理的，没有矩形是不合理的。

图 4 以三角形单元为有限元模型时计算得出的X方向的应力云图

图 5 以三角形单元为有限元模型时计算得出的底线上各点X 方向应力图

五 实验小结和体会

对于网格划分，矩形单元比三角形单元更加接近理论求解结果。而网格加密会使求解结果收敛于理论值，但是这也会加大计算机的计算量。因此，对于比较复杂的模型，在进行有限元仿真模拟时既要考虑到计算结果的精确度，又要考虑到经济成本的合理性，这时选择一个合理的网格划分就显得十分重要了。因此，在进行有限元仿真模拟时要选择合适的网格划分方法，划分合理的网格数量。三节点三角形单元精度低，在单元内不能反映应力应变的变化，这一切是因为该单元只有三个节点，单元自由度少，单元位移模式只能是线性的，描述单元内位移变化的能力差；四节点矩形单元采用了双线性位移模式，应力基本上沿坐标轴呈线性变化，因而精度比三节点三角形单元高；也清楚地了解到有限元解题的有效性与局限性；弹性力学有限元法的基本思想：将连续体分割为有限个、且按一定方式向和连接在一起的小单元的组合体，用该离散结构近似代替原来的连续体，如果合理地求出各小单元的力学特性，就可以求出单元组合体的力学特性，从而在给定的载荷和约束条件下求出各节点的位移，进而求出各单元的应力；有限元法是一种求解连续介质、连续场力学和物理问题的数值方法，是工程分析和科学研究的重要工具；必须是对连续地介质等，因而也存在局限性。

实验二

一 已知条件

一个正方形板，边长L = 1000mm，中心有一小孔，半径R = 100mm，左右边受均布拉伸载荷，面力集度q = 25MPa，如图3.2.1所示。材料是206EGPa，0.3，为平面应力模型。当边长L为无限大时，x = 0截面上理论解为：

)32(2|44220rRrRqxx

其中R为圆孔半径，r为截面上一点距圆心的距离。x = 0截面上孔边（Rr）应力qx3。所以理论应力集中系数为3.0。

二 实验目的和要求

用四边形单元分析x = 0截面上x应力的分布规律和最大值，计算孔边应力集中系数，并与理论解对比。利用对称性条件，取板的四分之一进行有限元建模。

三 实验过程概述

（1） 定义文件名

（2） 根据要求建立模型：这是一个关于X方向和Y方向对称的模型，只需建立四分之一模型进行分析。

（3） 设置单元类型、厚度及属性，设置材料属性

（4） 离散几何模型，进行网格划分

（5） 施加位移约束 q （6） 施加载荷

（7） 提交计算求解及后处理

（8） 分析结果

四 实验内容分析

（1） 描述模型全局x应力分布规律。

由图1和图3看出模型弧形区域X向应力有集中现象。远离圆孔处的X向应力基本相同。X向应力从应力集中处向正常应力出呈递减的规律。图 6

X方向应

图 7 y轴上个点X的应力图

在圆弧周围细化网格后：

图 8 X方向应力云图

图 9 y轴上个点X的应力图

（2）根据记录的左边界孔边应力，计算应力集中系数，分析误差来源。

由图2看出，在圆弧最高点的X向应力最大，为80.9MPa，应力集中系数K1=80.9/25=3.236。由图4看出，在圆弧最高点的X向应力最大，为84.0MPa，应力集中系数K2=84.0/25=3.36。圆孔处有应力集中，采用均匀划分网格的方法，未将应力集中考虑在内。 五 实验小结和体会

可以在关键区域细分网格，而在其他区域则可以用较大的网格，细分后的模型的加载和约束方法和原先是一样的，但结果更加准确。在对结果精度要求较高的仿真计算中，为减小误差，可使用细分网格的方法。

实验三

一 已知条件

如图所示，一个外径为0.5m，内径为0.2m，高度为0.4m的圆筒，圆筒的外壁施加100MPa的压强，圆筒的内部约束全部的自由度，材料参数是密度206EGPa、0.3。

二 实验目的和要求

使用平面单元，依照轴对称的原理建模分析。

三 实验过程概述

（1） 定义文件名

（2） 根据要求建立模型：使用平面单元，依照轴对称原理建模。

（3） 设置单元类型及属性，设置材料属性

（4） 离散几何模型，进行网格划分

（5） 施加位移约束

（6） 施加载荷

（7） 提交计算求解及后处理

（8） 分析结果

四 实验内容分析

（1）了解在使用平面对称单元所需要注意的事情。

位移约束要对称，外部载荷施加要对称。

（2）了解圆筒在做匀速转动的时候其内部应力和位移的分布。

由图1看出，位移值沿直径方向递增。沿轴线方向先减小后增大，且关于中性层对称。由图2看出，应力在圆环处有应力集中现象，在上表面和下表面应力值沿直径方向逐渐减小，在中性层沿直径方向逐渐增大。沿轴向方向应力值先减小到零再增大到最大值，且关于中性层对称

图 10 位移云图

图 11 应力云图

五 实验小结和体会

1．圆筒各截面上应力情况应相同的，故可取任意截面进行分析；

2．当圆筒旋转起来后，其内部应力和位移的分步均匀；

3. 对于该轴对称单元，可取1/4单元进行研究，结果应该相同。

4. 建模时应注意矩形平面对称轴只能是Y轴，X坐标必须为正。

实验四

一 已知条件

如图所示，这个模型由一个立方体和一个圆柱体组成，上面是长3m宽2米的，厚0.4m的立方体，下面是直径1.6m，高度0.6m的圆柱体，立方体和圆柱体是一个整体，材料参数都是206EGPa，0.3。现在立方体的上表面施加250MPa的均布压强，圆柱体的下表面约束所有自由度。

二 实验目的和要求

尝试分析三维单元的应力应变的情况，要求用ANSYS软件建立相应的实体模型和有限元离散模型，同时说明所采用的单元的种类。

三 实验过程概述

（1） 定义文件名

（2） 根据要求建立模型：这是一个关于X方向和Y方向对称的模型，只需建立四分之一模型进行分析。建模要首先建立一个四分之一圆柱体和一个块体，然后把这两个几何体叠加形成新的几何体

（3） 设置单元类型及属性，选择材料属性

（4） 离散几何模型，进行网格划分

（5） 施加位移约束

（6） 施加载荷

（7） 提交计算求解及后处理

（8） 分析结果

四 实验内容分析

（1）了解如何使用三维立体单元。

在建模时要选择Preprocessor/Modeling/Create/Volumes/Cylinder/By

Dimensions。

（2）了解在立体单元在受到载荷的时候它所可能出现的应力集中现象并判断它可能出现的位置。

由图2看出，在圆柱体和长方体结合处出现了应力集中现象。因为此处没有尺寸过渡，而应力集中现象会出现在尺寸突然变化的地方。

图 12 位移云图

合集下载

ansys有限元实验报告

ansys有限元实验报告

实验报告

学院（系）名称：机械工程学院

姓名 学号 专业 机械工程及自动化

班级 实验项目 桁架分析

课程名称 有限元实施 课程代码

实验时间 实验地点

批改意见 成绩

教师签字：

一、实验目的：

1.初步熟悉ANSYS软件的操作；

2.了解ANSYS的操作原理及操作步骤；

二、实验内容：

例8：桁架分析，等腰直角三角形桁架，通过铰链连接，左侧固定，右端施加X、Y两方向载荷，如图所示。杆长AB=BC=1m，截面积A1=9x10-4m2，A2=12x10-4m2，A3=6x10-4m2，弹性模量E1=E3=200GPa，E2=69GPa，泊松比μ=0.3，载荷Fx=20KN，Fy=-100KN

三、实验结果：（程序清单及运行结果）

解：

1. 设定文件名和标题

1) 文件名建议在启动时设好；

2) Utility menu →File → Change Title …出现“Change Title”对话框；

3) 在该框内输入“Hengjia”；

4) 选择OK。

2. 设定单位制 B C

KNFY100 KNFX20 A 1) 在命令行输入“UNITS,SI”，设为标准国际单位制；

2) 按“Enter”键。

3. 过滤分析类型

1) Main menu →Preferences ；

2) 在“Preferences for GUI Filtering”中选择“Structural”；

3) 点击OK。

4. 定义单元类型

1) Main menu →Preprocessor →Element Type →Add/Edit/Delete；

2) 在“Element Type”对话框中点击“Add…”按钮；

3) 在左边框选“Structure Link”；

中南大学ANSYS上机实验报告

中南大学ANSYS上机实验报告

ANSYS上机实验报告

小组成员：郝梦迪、赵云、刘俊

一、实验目的和要求

本课程上机练习的目的是培养学生利用有限单元法的商业软件进行数值计

算分析，重点是了解和熟悉ANSYS的操作界面和步骤，初步掌握利用ANSYS建立

有限元模型，学习ANSYS分析实际工程问题的方法，并进行简单点后处理分析，

识别和判断有限元分析结果的可靠性和准确性。

二、实验设备和软件

台式计算机，ANSYS10.0软件

三、基本步骤

1）建立实际工程问题的计算模型。实际的工程问题往往很复杂，需要采用

适当的模型在计算精度和计算规模之间取得平衡。常用的建模方法包括：利用几

何、载荷的对称性简化模型，建立等效模型。

2）选择适当的分析单元，确定材料参数。侧重考虑一下几个方面：是否多

物理耦合问题，是否存在大变形，是否需要网格重划分。

3）前处理（Preprocessing）。前处理的主要工作内容如下：建立几何模型

（Geometric Modeling），单元划分（Meshing）与网格控制，给定约束

（Constraint）和载荷（Load）。在多数有限元软件中，不能指定参数的物理单位。用户在建模时，要确定力、长度、质量及派生量的物理单位。在建立有限元

模型时，最好使用统一的物理单位，这样做不容易弄错计算结果的物理单位。建

议选用kg，N，m，sec；常采用kg，N，mm，sec。

4）求解（Solution）。选择求解方法，设定相应的计算参数，如计算步长、

迭代次数等。

5）后处理（Postprocessing）。后处理的目的在于确定计算模型是否合理、

计算结果是否合理、提取计算结果。可视化方法（等值线、等值面、色块图）显示计算结果，包括位移、应力、应变、温度等。分析计算结果的合理性。确定计

算结果的最大最小值，分析特殊部位的应力、应变或温度。

四、实验题目

利用ANSYS模拟岩石试样的单轴压缩试验。分别考虑两种不同岩石试样的

几何形状和两种不同岩石试样的材料属性，模拟边界条件为试样长轴方向一端固

ANSYS辐射仿真模拟实验

ANSYS辐射仿真模拟实验

0 引言

辐射传热过程是是借助于电磁波的能量传播过程，是由物体内部微观粒子在运动状态改变时所激发出来的。由于辐射传热引起的热流与物体表面热力学温度的4次方成正比，因此辐射传热分析是高度非线性的。借助于温度场数值模拟仿真技术，可以了解研究热辐射规律，对于炉内传热的合理设计十分重要，对于高温炉操作工的劳动保护也有积极意义。

本文基于大型有限元软件ANSYS对辐射传热过程温度场模拟仿真，随着ANSYS版本不断更新，核心技术不断完善，其稳态瞬态热分析、辐射热分析、相变分析、热应力分析和流体热分析功能不断强大，更能显示其计算精度与计算速度的良好兼顾性。

1 辐射传热过程温度场模拟仿真

1.1研究对象

本文研究的同轴圆柱体尺寸如图所示：

图1 研究模型

1.2基本假设

在复杂的辐射传热过程实际条件下，抓住主要方面模拟实验情况，做一些合理化的假设，但同时又能保证其结果的准确性。本文做如下假设：

1）由于两个圆柱体足够长，将问题简化为平面问题；

2）考虑到整个辐射传热过程为封闭系统，不需设置空间节点。

1.3初始条件

假设圆柱体是瞬时传热的。圆柱体为已知初始均匀温度场，即:

T(x,y,z,t=0)=T

T为圆柱体温度，即100°C.

1.4 边界条件：

传热是在圆柱体内径行的的，所以把外圆柱体当做边界条件。

外圆柱体的初始温度:100°C

辐射率:1

两圆柱体的辐射传热用Newton冷却定律描述:

式中:α为对流换热系数，α=65 W/m2·℃;Tf为液态金属的特征温度;Tw为砂型边界温度。

辐射传热后，两圆柱体之间的导热主要以不稳定导热方式进行。三维不稳定热传导方程为:

式中:ρ为密度，kg/m3;c为定压比热容，J/(kg·℃);t为温度，℃;T为时间，s;λ为热导率，W/(m·℃);Q为内热源密度(此处为金属液凝固时释放的潜热)，W/m3。

ansys实验报告-参考

ansys实验报告-参考

《机械设计学》

实验报告

实验班级： 机设05-7班

指导教师： 张小明

实验学生：

机械与动力工程学院 机械设计实验室

1实验题目：扳手零件的有限元强度分析

专业 机械设计 班级 机 设 姓名 学号 实验时间 实验成绩 教师 张小明

1、实验目的

1）熟悉有限元分析的基本原理和基本方法；

2）掌握有限元软件ANSYS的基本操作；

3)对有限元分析结果进行正确评价。

2、实验原理

利用ANSYS进行有限元静力学分析。

三.实验仪器设备

1）安装windows 2000以上版本的微机；

2）ANSYS 6.0以上版本软件

4、实验内容与步骤

1）熟悉ANSYS的界面和分析步骤；

2）掌握ANSYS前处理方法，包括三维建模、单元设置、网格划分和约束设置；

3）掌握ANSYS求解和后处理的一般方法；

4）实际应用ANSYS软件对轴承座零件进行有限元分析

五、实验报告

1）以扳手零件为例，叙述有限元的分析步骤；

一.改变工作名：单击菜单 Utility→Ｆile→Ｃhang Jobname.在弹出的对话框的＂

［／FILNAM]"文本框中输入＂Banshou ",单击＂ＯＫ＂．

2.单击菜单Main Menu Preferences.在弹出的对话框中选择＂Ｓtructural＂，单击＂ＯＫ＂．

23.单击菜单Main Menu →preprocessor→element type→Add/Edit/Delete.在弹出的对话框中单击＂Ａdd＂；在

弹出的对话框的左侧列表中选择＂Structural　Solid",在右列表中选＂Quad 4node 42",单击＂Apply"

按钮；在右侧列表中选择＂Brick 8node 45",单击＂ＯＫ",单击＂Element　types＂对话框中的＂

Close＂按钮．

34.定义材料特性：单击菜单Main Menu →preprocessor→Material props →Material Models.在弹出的对话框的右