有限元实验报告
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有限元实验报告
学院:机械科学与工程学院
专业:机械工程及自动化
班级:411207班
姓名:石承钢
学号:41120704
目录
实验1:杆系结构有限元静力学分析----------------------3 实验4:平面结构有限元静力学分析---------------------7 实验6:空间结构有限元静力学分析--------------------10 作业1:杆系结构有限元分析---------------------------14 作业2:平面问题有限元分析---------------------------20 作业3:空间问题有限元分析----------------------------25 附加作业:工字梁的应力分析----------------------------30
实验1:杆系结构有限元静力学分析——订书针
1.问题描述:上图所示为订书钉,尺寸见图中标注。材料弹性模量为E=
2.1×105MPa,泊松比为0.3,横截面积尺寸为宽B=0.64mm,高H=0.402mm。当订书钉被压入纸张时,约需要120N 的载荷,载荷均匀分布在订书钉上部。就以下两种情况进行有限元分析:
(1). 钉入时A、B 为铰支;(2) .钉入时A、B 为固支。
2.建模过程:
2-1.选择单元类型:单元类型选择为Beam188.
2-2.定义单元截面:
2-3.定义材料属性:弹性模量E=210E3,泊松比为0.3.
2-4建模并划分网格:创建关键点、利用lines建立beam单元,划分网格。
2-5.施加载荷:
2-6.施加约束:
3.求解及后处理:3-1.求解:
3-2.后处理:各种应力、位移图:3-2-1:铰接的后处理图:
3-2-2.固定的后处理图:
实验4:平面结构有限元静力分析
1.问题描述:这是一个简单的角支架结构静力分析,如其所示:左上角的销孔的有一约束,右下销孔有一约束。
2.建模过程:
2-1.创建平面、圆弧面,并用布尔操作连接为以整体:
2-1.对直角处进行倒角:
2-3.创建两个孔:先创建两个圆,再利用布尔操作去除
3.单元选择、材料选择、划分网格、施加约束和载荷等,得到如下图的模型:
4.后处理:求解后,查看后处理图形:
实验6:空间结构有限元静力学分析——轴承座
1.问题描述:熟悉Ansys的建模操作过程,分析轴承座的受力。
2.建模过程:
2-1.创建底座模型:
2-2.创建支撑部分:
2-3.镜像模型:
3.有限元分析:
3-1.定义单元、划分网格:
3-2.划分网格后的图形:
3-3.位移云图:
3-4.等效应力图:
作业1:杆系结构有限元分析——两杆件的受力
1.问题描述:2 个杆件的材料参数均为E=10×106N/cm2,截面积均为A=1.5cm2。节点3承受Fx3=500N 和Fy3=300N 的载荷。对结构进行有限元静力分析,手动推导计算过程,求解节点位移、各支反力、各单元应力。
2.手动推导过程:
因为:Fx2*40+Fx3*40=Fy3*40
所以:Fx2=-200N.
同理:Fx1=-300N,Fy1=-300N
Fy2=0
故杆1的轴力为3002N,杆2的轴力
为200N。
应变为:2=5.33×10-3cm v3=1.731×10-3cm
应力为:σ1=3002/1.5=283N/cm2
σ3=200/1.5=133N/cm2
3.有限元分析过程:
3-1.选择单元类型、定义实常数和材料属性:单元类型选择link188。
3-2.建立关键点和分析模型:关键点为(0,0,0),(40,40,0)(0,40.0)
3-3.划分网格:
3-4.创建约束和施加载荷:
3-5.求解及后处理:
3-5-1.前后变化比较:
3-5-2.节点位移:
3-5-3.总位移矢量云图:
3-5-4.轴力输出表:
3-5-5.应力表:
3-5-6.支座反力:
由上面的分析可知:手动推导的结果和用Ansys分析的结果吻合。作业2:平面问题有限元分析——平面四节点单元
1.问题描述:用有限单元法对P84习题图5-1(b)图结构进行分析,计算结构最大位移和最大应力。
2.有限元分析过程:
2-1.选择单元类型、定义实常数和材料属性:
2-2.建立模型:
2-3.划分网格:
2-4.施加约束和载荷:
2-5.求解及后处理:2-5-1:位移云图:
2-5-2.应力云图:
2-5-3.节点位移表:
2-5-4.节点应力表:
作业3:空间问题有限元分析——截面球体
1.问题描述:对题图P107的题7-1进行有限元分析,计算其最大位移和最大应力。
2.有限元分析过程:
2-1.选择单元类型和材料属性:
2-2.创建物理模型:该建模过程主要采用布尔操作
2-3.划分网格:使用网格划分器Mesh Toll将几何模型划分单元。
2-4.施加约束和载荷:
2-4-1.施加约束
2-4-2.施加载荷
2-5.求解及后处理:2-5-1.查看位移云图
2-5-2.查看应力云图:
2-5-3.节点位移表: