上海大学现代设计方法学ANSYS上机报告文档格式.docx

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成绩：

目录

1.ANSYS在机械结构静力学分析中的应用3

1.1实验描述3

1.2实验结果3

2.ANSYS在机械结构动力学分析中的应用4

2.1实验描述4

2.2实验结果5

3.上机实习II（扳手的受力分析）6

3.1实验描述6

3.2实验结果6

4.上机实习III（扳手的可靠性分析）7

4.1实验描述7

4.2实验结果7

5.上机实习IV（扳手的优化设计）8

5.1实验描述8

5.2实验结果9

6.直角支架结构问题11

6.1实验描述11

6.2实验结果12

7.机翼模型的受力分析14

7.1实验描述14

7.2实验结果15

8.垂悬杆受力分析16

8.1实验描述16

8.2实验结果16

9.有限元ANSYS课程体会18

1.ANSYS在机械结构静力学分析中的应用

1.1实验描述

【问题】图示为汽车连杆的几何模型，连杆厚度为0.5in（1in=0.0254m），图中所注尺寸单位均为英寸，在小头孔的内侧

范围内承受

的面载荷作用，试利用有限元法分析该连杆的受力状态。

连杆的材料属性为：

弹性模量

泊松比为0.3。

1.2实验结果

2.ANSYS在机械结构动力学分析中的应用

2.1实验描述

【问题】图示为一个“工作台-电动机”系统，当电动机工作时由于转子偏心引起电动机发生简谐振动，这时电动机的旋转偏心载荷是一个简谐激励，计算系统在该激励下结构的响应。

要求计算频率间隔为10/10=1Hz的所有解，以得到满意的响应曲线，并用POST26绘制幅值对频率的关系曲线。

已知条件如下：

电动机质量m=100kg；

简谐激励

比

落后

相位角；

频率范围0~10Hz；

所有的材料均为235钢，其特性为弹性模量=

泊松比=0.3，密度=

;

工作台面板厚度=0.02m；

工作台支撑梁的几何特性：

截面面积=

，惯性矩=

，宽度=0.01m，高度=0.02m。

2.2实验结果

划分网格图

分析图

3.上机实习

（扳手的受力分析）

3.1实验描述

实习要求：

【问题】如图所示的扳手零件，长度为lenth、小端宽度为width，大端圆角半径为filletr，已知零件厚度为5mm，材料弹性模量2e5Mpa，泊松比0.3，屈服强度为200Mpa。

设使用时大端内六边形固定，载荷通过小端圆弧与上边的切点，大小为500N。

3.2实验结果

4.上机实习

（扳手的可靠性分析）

4.1实验描述

问题描述：

【要求】在ANSYS软件平台上，在“上机实习

”的基础上，进行该零件的可靠性分析。

4.2实验结果

5.上机实习

（扳手的优化设计）

5.1实验描述

【要求】针对上机实习

所分析的扳手零件，在ANSYS软件平台上对其长度（范围为150~250mm）、小端宽度（范围为20~40mm）、大端圆角半径（范围为5~15mm）等尺寸进行优化，使零件用料最省，并且最大应力不超过屈服应力200MPa。

5.2实验结果

6.直角支架结构问题

6.1实验描述

【问题】问题描述：

Thisisasimple,singleloadstep,structuralstaticanalysisofthecorneranglebracketshownbelow.Theupperleft-handpinholeisconstrained（welded）arounditsentirecircumference,andataperedpressureloadisappliedtothebottomofthelowerright-handpinhole.TheobjectiveoftheproblemistodemonstratethetypicalANSYSanalysisprocedure.TheUSCustomarysystemofunitsisused.

Thedimensionsofthecornerbracketareshownintheaccompanyingfigure.ThebracketismadeofA36steelwithaYoung’smodulusof30E6psiandPoisson’sratioof.27.

Assumeplanestressforthisanalysis.Sincethebracketisthininthezdirection（1/2inchthickness）comparedtoitsxandydimensions,andsincethepressureloadactsonlyinthex-yplane,thisisavalidassumption.

Yourapproachistousesolidmodelingtogeneratethe2-Dmodelandautomaticallymeshitwithnodesandelements.（AnotheralternativeinANSYSistocreatethenodesandelementsdirectly.）

6.2实验结果

7.机翼模型的受力分析

7.1实验描述

【问题】Thisisasimplemodalanalysisofawingofamodelairplane.Thewingisofuniformconfigurationalongitslengthanditscross-sectionalareaisdefinedtobeastraightlineandasplineasshown.Itisheldfixedtothebodyoftheairplaneononeendandhangsfreelyattheother.Theobjectiveoftheproblemistofindthewing'

snaturalfrequenciesandmodeshapes.

Thedimensionsofthewingareasshownabove.ThewingismadeoflowdensitypolyethylenewithaYoung'

smodulusof38x103psi,Poisson'

srationof0.3,andadensityof8.3E-5lbf-sec2/in4.

Assumethesideofthewingconnectedtotheplaneiscompletelyfixedinalldegreesoffreedom.Thewingissolidandmaterialpropertiesareconstantandisotropic.

Solidmodelingisusedtogeneratea2-Dmodelofthecross-sectionofthewing.Youthencreateareasonablemeshandextrudethecross-sectionintoa3-Dsolidmodelwhichwillautomaticallybemeshed.

Additionally,themeshusedinthisexamplewillbefairlycoarsefortheelementtypesused.ThiscoarsemeshisusedheresothatthistutorialcanbeusedwiththeANSYSEDproduct.

7.2实验结果

8.垂悬杆受力分析

8.1实验描述

【问题】受自重作用的等截面直杆，上端固定、下端自由，长度为L=0.5m，截面积为A，杆的直径为50mm,材料为45号钢，单位长度的重力为q，材料弹性模量为E=2.07

，

。

如图6―2所示，建立计算模型，求出杆的应力分布，并指出最大应力的大小和位置，若杆的自由端受到3000N的水平力的作用，求出杆的应力分布，并指出最大应力的大小和位置。

8.2实验结果

9.有限元ANSYS课程体会

学习有限元已经快结课了，现在感觉比刚开始学习有限元的时候还是懂了许多内容，随着时间的推移，积累的东西多了也会有不同的学习效果。

对于如何分析一个模型，如划分单元、单元分析、整体分析、求解方程，得出节点位移、计算应变与应力等基本的有限元分析步骤有了一定的理解，对于理论方面的需要学习的东西，如：

弹性力学方面、材料力学、数值计算、线性代数等这些在学习有限元过程中也要求较为熟悉和会应用。

本课程主要的内容可以归结起来就是求解节点位移、应力、应变的过程。

在学习有限元的过程中，总的感觉是有限元很难学。

本课程所需要的理论知识较为繁杂，计算量大，公式应用较为多，应用性强，有些东西较难理解；

其实总的来说学习这么课其实是不难的，关键是我自己花在上面的时间较少，遇到问题不会妥善的解决，问题越堆越多就是使自己对这门课失去浓厚的兴趣，这样也就使得不难的问题变得困难了，可能这也是老师布置的作业一拖再拖的直接原因了吧，确实是很多东西都必须花很多时间才能弄懂。

这门课所应用的的软件难学，也很接近工程实际，也使得学习的难度有所增加。

有限元这门课程其实也是很有趣的，所讲的内容很多都有相关性，关联度较大，可以多方面的联系和总结，把问题细化，使散乱的知识点结合起来，并且很多东西可以联系记忆，也可使得问题简化。

有限元可以很好的促进我们去深入搜索知识或相关方面的知识的能力，也能提高我们应用软件的能力，在老师的带领下，上课的演示和讲解也是的学习起来较快较好。

在课程的讲解上，老师结合ppt、应用软件以及一些工程实际问题来给我们讲授有限元，把很多大问题细化，抽时间出来总结相关问题的联系，使得问题的关联度增强。

我个人希望老师讲解基本问题、线索式的东西的时候讲的慢些，客串性强些，对于一些复杂难懂的数学问题可以简略的讲解，将复杂的问题以简单的形式讲授出来，这样可能我们听起来容易懂些；

看的出来，老师在上课的时候很认真，想着我们每个人都能听得懂，都能学会学好，以后在我们的工作当中能够有用，并且能够用得好，老师您已经把