结构有限元上机报告.docx

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结构有限元上机报告

结构有限元上机报告

3.1习题1

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/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：

实验目的和要求

（1）在Ansys软件中用有限元法探索整个梁上

，

的分布规律。

（2）计算下边中点正应力

的最大值；对单元网格逐步加密，把

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。

实验过程

1.定义文件名

2.建模并选用单元模型

3.设定单元厚度和材料属性

4.离散几何模型

5.施加位移约束和压强约束

6.提交计算

实验结果分析

X方向应力

底线上各点的X向应力

由上图可以看到模型X方向上最大的应力就在梁的下部中点，是0.19MPa。

然后改用三角形单元

然后得出三角形单元X方向的应力云图

由此可见三角形单元比四边形单元精度高

实验小结和体会

通过本次实验，对理论课所学有限元基本方法有了一个更加直观、深入的理解。

通过对Ansys软件各个步骤的操作，了解了这款软件的基本应用，试验中，遇到诸多问题，仔细思考，加之请教老师，逐一解决，确实很有收获。

3.2习题2

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=25

，如图3.2.1所示。

材料是

，

，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：

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（

）应力

。

所以理论应力集中系数为3.0。

实验目的和要求

用四边形单元分析x=0截面上

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。

实验步骤

1.定义文件名

2.建模并选用单元模型

3.设定单元厚度和材料属性

4.离散几何模型

5.施加位移约束和压强约束

6.提交计算

实验结果分析

有限元结构模型

X向应力云图

Y轴上各点X向应力图

位移云图

为了使结果更加准确，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。

对半圆形区域进行局部细分网格，得到的模型如下：

心得和体会：

这里的问题比较多，首先是压力方向的问题，施加压强约束时，压强方向是反向的，所以值为负。

否则X向应力图得到的是反的。

而且运行时出现问题，图像不能输出，只能截图。

要重新启动软件才行。

3.3习题3

如图3.3.1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

、

。

图3.3.1

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。

实验步骤与上两题类似，不过在选用单元类型时，修改K3的参数为Axisymmetrix，让其为轴对称。

作出模型后改变视图就能看到其立体图像。

实验结果分析

有限元模型

X向应力云图

Y向应力云图

Z向应力云图

应力云图SEQV

位移云图

心得体会：

本实验中的铰链部件宜采用整体建模方法，即制作成一个零件，然后再通过切割完成结构模型若采用多个，就要对两零件进行耦合约束，容易出现差错。

但通过本次ANSYS研究性课题，让我们熟悉了ANSYS软件的基本操作，对有限元分析的思想方法也有了初步的理解。

试验中运用了材料力学的理论知识对实际问题进行分析，加强了我们对课本知识的掌握。

及时向老师答疑解惑，得到了老师的及时解惑；同学之间有问题相互讨论，在共在讨论过程中，感觉从对方身上学到了很多东西，同时看到自身的不足。

对于我们，以后的学习还应多多加强交流，取长补短，相互借鉴。

同时学到一门软件，也是不错的尝试。

学号：

1008320118

姓名：

李店员

指导老师：

张年松