有限元课程设计报告1.docx

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有限元课程设计报告1

有限元课程设计报告

一、问题描述：

（1）设有一块厚度为1mm的矩形薄钢板，长为400mm,宽为100mm,沿长度方向拉伸5mm。

（2）假设矩形薄钢板形心处有一直径为3mm的小孔，其它参数同上。

（弹性模量为2.07x10（11）Pa,泊松比为0.3）

二、ANSYS求解操作过程

（1）问题的ANSYS求解过程

1选择单元类型

运行MainMenu>Preprocessor>ElementType>Add/Edit/Delete命令，弹出单元类型对话框，单击【Add】按钮，弹出单元类型对话框，选择StructuralSolid>Quad8node82单元，单击【OK】按钮。

在单元类型对话框中，单击【Options】按钮，弹出对话框，在K3下拉列表框中选择Planestrsw/thk，在K5下拉列表框中选择Nodalstress，在K6下拉列表框中选择Noextraoutput，表示单元是应用于平面应力问题，且单元是有厚度的。

2定义实常数

运行MainMenu>Preprocessor>RealConstants>Add/Edit/Delete命令，弹出对话框，单击【Add】按钮，弹出对话框，单击【OK】按钮，弹出对话框，在THK文本框中输入板厚度为0.001m。

设置完毕单击【OK】按钮。

3设置材料属性

运行MainMenu>Preprocessor>MaterialProps>MaterialModels命令，弹出对话框，双击Structural>Lineal>Elastic>Isotropic，弹出对话框，在EX文本框中输入2.07e11，在PRXY文本框中输入0.3。

设置完毕单击【OK】按钮。

4建立模型

运行MainMenu>Preprocessor>Modeling>Create>Area>Rectangle>By2Corners命令，弹出对话框，设置参数，在WPX文本框中输入0，WPY文本框中输入0，Width文本框中输入0.4，Height文本框中输入0.1，单击【OK】按钮。

得到如下图形。

5划分网格

运行MainMenu>Preprocessor>Meshing>SizeCntrls>ManualSize>Areas>AllAreas，弹出对话框，在SIZE文本框中输入0.005，单击【OK】按钮；运行MainMenu>Preprocessor>Meshing>MeshTool，弹出对话框，在Shape选项区域中，选择Tri和Free选项，单击【Mesh】按钮，拾取长方形板，划分网格，网格划分如图所示。

⑥施加约束

运行MainMenu>Solution>DefineLoads>Apply>Structure>Displacement>OnLines命令，选择长方形底边，单击【OK】命令。

得到如下图

7施加载荷

运行MainMenu>Solution>DefineLoads>Apply>Structure>Pressure>OnLines命令，弹出对话框。

拾取长方形右边，单击【OK】按钮，弹出对话框。

在VALUE文本框中输入0.005.设置完毕单击【OK】按钮完成设置

8求解

运行MainMenu>Solution>Solve>CurrentLS命令，单击【OK】按钮，开始计算，计算结束后会弹出计算完毕对话框，单击【Close】按钮关闭对话框，计算完毕。

⑨后处理

运行MainMenu>GeneralPostproc>PlotResults>CounterPlot>NodalSolu命令，弹出对话框，单击DOFSolution>Displacementvectorsum>Stress>von>Misesstress,分别显示长方形的位移云图和应力云图。

沿长度方向的位移云图如下

沿宽度方向的位移云图

沿长度方向的应力云图

沿宽度方向的应力云图

（2）问题的ANSYS求解过程

①选择单元类型

运行MainMenu>Preprocessor>ElementType>Add/Edit/Delete命令，弹出单元类型对话框，单击【Add】按钮，弹出单元类型对话框，选择StructuralSolid>Quad8node82单元，单击【OK】按钮。

在单元类型对话框中，单击【Options】按钮，弹出对话框，在K3下拉列表框中选择Planestrsw/thk，在K5下拉列表框中选择Nodalstress，在K6下拉列表框中选择Noextraoutput，表示单元是应用于平面应力问题，且单元是有厚度的。

2定义实常数

运行MainMenu>Preprocessor>RealConstants>Add/Edit/Delete命令，弹出对话框，单击【Add】按钮，弹出对话框，单击【OK】按钮，弹出对话框，在THK文本框中输入板厚度为0.001m。

设置完毕单击【OK】按钮。

3设置材料属性

运行MainMenu>Preprocessor>MaterialProps>MaterialModels命令，弹出对话框，双击Structural>Lineal>Elastic>Isotropic，弹出对话框，在EX文本框中输入2.07e11，在PRXY文本框中输入0.3。

设置完毕单击【OK】按钮。

4建立模型

运行MainMenu>Preprocessor>Modeling>Create>Area>Rectangle>By2Corners命令，弹出对话框，设置参数，在WPX文本框中输入0，WPY文本框中输入0，Width文本框中输入0.4，Height文本框中输入0.1，单击【OK】按钮。

继续运行MainMenu>Preprocessor>Modeling>Create>Area>Circle>SolidCircle命令，弹出对话框，在WPX文本框中输入0.2，WPY文本框中输,0.005，在Radius文本框中输入0,0015，设置完毕单击【OK】按钮。

进行布尔运算，运行运行MainMenu>Preprocessor>Operate>Booleans>Subtract>Areas命令，先选矩形面单击【OK】按钮，再单击圆面，单击【OK】按钮，得到如下图所示图形

5划分网格

运行MainMenu>Preprocessor>Meshing>SizeCntrls>ManualSize>Areas>AllAreas，弹出对话框，在SIZE文本框中输入0.005，单击【OK】按钮；运行MainMenu>Preprocessor>Meshing>MeshTool，弹出对话框，在Shape选项区域中，选择Tri和Free选项，单击【Mesh】按钮，拾取长方形板，划分网格，网格划分如图所示。

⑥施加约束

运行MainMenu>Solution>DefineLoads>Apply>Structure>Displacement>OnLines命令，选择长方形底边，单击【OK】命令。

得到如下图

⑦施加载荷

运行MainMenu>Solution>DefineLoads>Apply>Structure>Pressure>OnLines命令，弹出对话框。

拾取长方形右边，单击【OK】按钮，弹出对话框。

在VALUE文本框中输入0.005.设置完毕单击【OK】按钮完成设置

8求解

运行MainMenu>Solution>Solve>CurrentLS命令，单击【OK】按钮，开始计算，计算结束后会弹出计算完毕对话框，单击【Close】按钮关闭对话框，计算完毕。

⑨后处理

运行MainMenu>GeneralPostproc>PlotResults>CounterPlot>NodalSolu命令，弹出对话框，单击DOFSolution>Displacementvectorsum>Stress>von>Misesstress,分别显示长方形的位移云图和应力云图。

沿长度方向的位移云图如下

沿宽度方向的位移云图

沿长度方向的应力云图

沿宽度方向的应力云图

三总结

比较带孔的和不带孔的位移云图和应力云图可知，二者的位移云图相同，沿长度方向的位移变化比宽度方向大，且最大位移发生在板的右侧，长度方向的最大位移位0.005m,宽度方向的最大位移为0.190×10-3

从应力云图可知，带孔的长方形面板所受得应力比不带孔的长方形面板所受的应力大，带圆孔的沿长度方向的应力大约是不带圆孔的长度方向应力的3倍，且最大应力发生在板的右侧，,长度方向的最大应力为0.761×1010，，宽度方向的最大应力为0.139×1010。