高校有限元分析模板例题.docx
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高校有限元分析模板例题
有限元分析大作业
要求:
1)以个人为单位完成有限元分析计算,并将计算结果上交;
2)以个人为单位撰写计算分析报告;
3)按下列模板格式完成分析报告;
4)计算分析报告应包括以下部分:
A、问题描述及数学建模;
B、有限元建模(单元选择、结点布置及规模、网格划分方案、载荷及边界条件处理、求解控制)
C、计算结果及结果分析(位移分析、应力分析、正确性分析评判)
D、多方案计算比较(结点规模增减对精度的影响分析、单元改变对精度的影响分析、不同网格划分方案对结果的影响分析等)
E、总结
5)4月28日前必须完成,计算结果要求提交电子版,报告要求提交电子版和纸质版。
《有限元分析》大作业报告
作业名称:
学院轨道学院
专 业车辆工程
学号
姓名
年月日
一、问题描述
(要求:
应结合图对问题进行详细描述,同时应清楚阐述所研究问题的受力状况和约束情况。
图应清楚、明晰,且有必要的尺寸数据。
)
二、数学模型
(要求:
针对问题描述给出相应的数学模型,应包含示意图,示意图中应有必要的尺寸数据;如进行了简化等处理,此处还应给出文字说明。
)
三、有限元建模
3.1单元选择
(要求:
给出单元类型,并结合图对单元类型进行必要阐述,包括节点、自由度等。
)
3.2材料模型
(要求:
指出选择的材料模型,包括必要的参数数据。
)
考虑惯性力的静力学分析中必须定义材料的弹性模量和密度。
选择它的单位为mm-kg-s,最后再选择凸缘联轴器的材料,在ANSYS10.0中定义一号材料,它的弹性模量为206GPa,它的泊松比为0.3。
在分析过程中,假定材料是线弹性的,即认为材料不出现屈服。
如图1-2。
3.3网格划分方案
(要求:
指出网格划分方法,网格控制参数,最终生成的单元总数和节点总数,此外还应附上最终划分好的网格截图。
)
窗口左上角的Module列表中选择Mesh(网格)功能模块,在窗口顶部的环境栏中把Object选项设为Part:
plate01,即为部件划分网格,而不是为整个装配件划分网格。
(1)设置边上的种子
在左侧工具区中选择(SeedEdge:
byNumber),点击平板左侧的边,在视图区中点击鼠标中键,在窗口底部的提示区中设置Numberofelementsalongtheedges:
30.再次在视图区中点击鼠标中键,这样在左侧边布上了30个网格种子。
用同样的方法在右侧边布上30个种子,在上下侧边上布上60个种子,在左右孔上布上30个种子,在中间孔上布上60个种子。
视图中的模型如图2.6所示。
图2.6边上布上种子以后的模型
(2)设置单元类型
点击左侧工具区中的(AssignElementType),弹出对话框,将GeometricOrder设为Quadratic,取消对Reducedintegration的选择,区域参数保持默认值,看到对话框中提示当前单元类型为CPS8(8节点双二次平面应力四边形单元),点击OK.
(3)划分网格
点击左侧工具区中的(MeshPartInstance),在视图区中点击鼠标中键,得到如图2.7所示的网格。
图2.7网格
3.4载荷及边界条件处理
(要求:
指出约束条件和载荷条件。
)
1)施加位移约束
由凸缘联轴器的工作原理可知,它的基座底面和两个孔存在着约束。
拾取基座底面所有的外边界线,选择UZ作为约束自由度。
拾取基座底面的两个圆周线,选择AllDOF作为约束自由度。
完成后如图1-5所示。
图1-5
2)施加压力载荷
凸缘联轴器工作时,连接轴作用的力施加在两个孔内以及键槽的一个侧面。
选择小轴孔的内圆周面和小轴孔的台面施加1e6大小的压力载荷。
选择大轴孔轴台上和键槽一侧分别施加1e7和1e5的压力载荷。
加载完后如图1-6所示。
图1-6
四、计算结果及结果分析
(要求:
此处包括位移分析、应力分析、支反力分析等,应附上相应截图及数据,此外还应对正确性进行分析评判。
)
看到窗口左上角的Module列表已自动变为Visualization功能模块,视图区中显示出模型未变形时的轮廓图。
(1)显示未变形图
点击左侧工具区中的(PlotUndeformedShape),显示出未变形时的网格模型。
如图2.8所示。
图2.8未变形时的网格模型
(2)显示变形图
图2.9变形后的网格模型
点击左侧工具区中的(PlotDeformedShape),显示出变形后的网格模型。
如图2.9所示。
查询得到最大位移是5.50656e-6m(5.50656e-3mm)。
(3)显示云图
点击左侧工具区中的(PlotContours),显示出Mises应力的云图。
如图2.10所示。
看到最大应力发生的区域在3个孔的两侧,这些都是容易发生应力集中的地方。
经过查询得到最大应力值为5.35Mpa。
最大应力小于屈服极限245Mpa,因此不会发生屈服。
图2.10Mises应力云图
五、多方案计算比较
(要求:
节点规模增减对计算精度的影响分析、单元改变对计算精度的影响分析、不同网格划分方案对计算结果的影响分析等,至少应选择其一进行分析,此外还应附上相应截图及数据。
)
1)改变单元数目
当把四条边上和三个圆孔上的种子数增加一倍时,网格数目也随之增加。
得到的变形图,位移云图和应力云图分别如图2.11,图2.12和图2.13所示。
看到最大的位移发生在板的长边中线附近。
最大的应力发生在三个孔的两侧区域,这些都是容易发生应力集中的区域。
计算得到最大位移是5.50733e-6m(5.50733e-3mm),最大应力5.36Mpa。
图2.11变形图
图2.12位移云图
图2.13应力云图
2)改变单元的种类
当四条边和三个孔周围的种子数不变,但是单元类型改为三角形单元的时候。
得到的变形图、位移云图和应力云图分别如图2.14,图2.15和图2.16所示。
看到最大的位移发生在板的长边中线附近。
最大的应力发生在三个孔的两侧区域,这些都是容易发生应力集中的区域。
计算得到最大位移是5.50033e-6m(5.50033e-3mm),最大应力5.40654Mpa。
图2.14变形图
图2.15变形云图
图2.16应力云图
六、总结