有限元分析结课论文.docx
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有限元分析结课论文
有限元分析课程论文
题目平面结构静力有限元分析
姓名李涵
学号1403180608
学院机电工程学院
班级过控05班
2016年12月20日
摘要：
本文比较典型地介绍了如何用有限元分析工具分析平面带孔平板收到平面静力时的应力分布状态我们遵循对平板结构进行有限元分析的方法，建立了一个完整的有限元分析过程。
首先是建立结构模型，然后进行网格划分，接着进行约束和加载，最后计算得出结论。
输出各种图形供参考。
通过本文，我们对有限元法在现代工程结构设计中的作用，使用方法有个初步的认识。
关键字：
Ansys静力分析有限元
一、引言,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,4
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二、前处理,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,5
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三、计算,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,9
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四、后处理,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,11
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五、命令流,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,13
六、总结,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,14
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一、引言
有限元方法发展到今天。
已经成为一门相当复杂的实用工程技术。
有限元分析的最终目的是还原一个实际工程系统的数学行为特征。
即分析必须针对一个物理原型准确的数学模型。
模型包括所有节点、单元、材料属性、实常数、边界条件以及其他用来表现这个物理系统的特征。
ANSYS（analysissystem）是一种融结构、热、流体、电磁和声学于一体的大型CANE通用有限元分析软件，可广泛应用于航空航天、机械、汽车交通、电子等一般工业及科学研究领域。
该软件提供了不断改进的功能清单，具体包括：
结构高度非线性分析、电磁分析、计算流体力学分析、设计优化、接触分析、自适应网格划分及利用ANSY参数设计语言扩展宏命令功能。
ANSYS勺学习、应用是一个系统、复杂的工程。
由于它涉及到多方面的知识，所以在学习ANSYS勺过程中一定要对ANSY所涉及到的一些理论知识有一个大概的了解，以加深对ANSYS勺理解。
例：
如图所示，使用ANSY分析平面带孔平板，分析在均布载荷作用下板内的应力分布。
已知条件：
q=100N/m板长L=12m宽b=12m厚t=0.02m,圆孔半径r=1m平板所用材料的弹性模量为E=2.06X1011pa，泊松比为0.3。
分析问题：
由于模型及约束载荷均对称，所以取1/4模型进行分析
有限元分析课程论文
q=1OON/m
二，前处理
1、分析问题：
由于模型及约束载荷均对称，所以取1/4模型进行分析。
2、建立有限元模型。
（1）创建工作文件夹并添加标题；在ANSYSL作目录下创建一个文件夹，命名为
WorkForAnsys，以便用这个文件夹保存分析过程中所生成的文件。
启动ANSYS
后，使用菜单“File”“ChangeDirectory,”将工作目录指向WorkForAnsys
文件夹；使用“ChangeJobname”输入lihan1403180608为初始文件名，使分析过程中生成的文件均以lihan1403180608为前缀。
使用菜单“File”——“ChangeTitle,”输入lihan1403180608使分析过程中的工程名为姓名+学号格式。
R17,
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50
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Help
Cancel
⑵选择结构分析；操作如下：
GUI:
MainMenu>Preferences>Structural
（3）选择单元；首先进入单元类型库，操作如下：
GUI:
MainMenu>Preprocessor>ElementType>Add/Edit/Delete>Add,在对话框左侧选择Solid选项，在右侧列表中选择Quad8node183选项，然后单击0K按钮。
本问题所用单元类型为带厚度平面应力分析，因此分析类型设定为Planestrs
w/thk类型，操作如下：
GUI:
PreProcessorMenu>Element
Type>Add/Edit/Delete>Options,在K3项后面下拉菜单中选“Planestrsw/thk”
/\LibraryafEleintfntTrp?
jl
Onlystruduraldementtypesd馆sho^vn
LibraryofzlernentTypes
Elementtypereferencenumber
V~*■
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R17.0
22201«01:
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1
■lementshape1
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Quadrildteral
Elementbehavior
K3
Planestrsw/thk
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Eletnentfcrmulaticn
K6
Puredi&placemnt
NOTE；Mixedformulationisnotvalidwith
plane
QIC
Cancel
Help
1
Help|
（4）定义实常数；根据单元类型定义实常数，操作如下：
GUI:
MainMenu>
Preprocessor>RealConstants>Add/Edit/Delete>Add本例单元厚度为0.02m,在弹出的对话框中THK后文本框中键入材料厚度值0.02。
R1U
DEC22201fi01:
27:
50
（5）定义材料属性；定义材料属性（弹性模量和泊松比）的操作如下：
GUI:
MainMenu>Preprocessor>MaterialProps>MaterialModels>Structural>Linear>Elastic>Isotropi，在弹出的对话框中输入材料参数：
杨氏模量（EX）:
2.06e11，泊松比（PRXY）:
0.3。
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01:
27:
5£
橹Orthatnjpic毬AnisotropicNonLin^ar
會Density
saIhjernaL1!
xpsn£L2m.
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AddTanpsTstureDeleteTeiperature
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（6）创建实体模型；由于几何模型、材料参数和载荷均关于水平、竖直中心线对称，所以只需要建立方板的1/4模型即可。
取坐标原点为圆孔中心，建立右上角的1/4模型。
首先由长宽生成板，然后减去半径为r的1/4圆。
创建矩形（1/4板）：
通过长宽定义矩形，操作如下：
GUI:
MainMenu>
Preprocessor>Modeling>Create>Areas>Rectangle>By2corners在弹
出的对话框中输入原点坐标（0,0）和板宽6、板高6。
创建圆面：
操作如下：
GUI:
MainMenu>Preprocessor>Modeling>Create>
Areas>Circle>SolidCircle在弹出的对话框中输入原点坐标（0，0）和半径1。
从方板中减去圆：
通过布尔操作实现面相减，操作如下：
GUI:
MainMenu>
Preprocessor>Modeling>Operate>Booleans>Subtract>Areas选定矩形，
点“OK;再选中圆，点“OK即可
（7）划分网格；首先进入MeshTool对话框，操作如下：
GUI:
MainMenu>
Preprocessor>MeshTool在对话框中“ElementAttributes”项下拉菜单中选
“Areas”。
选中“SmartSize”前的小方框，设定SmartSize值为6,让系统设定每个边的网格尺寸。
单击“Mesh'按钮，选中模型，0K保存数据库：
GUI:
Toolbar>SAVE_DB
/
l±h_anl£031B0«0a
二、计算
施加载荷并求解。
（1）定义约束；由于实体模型及载荷约束均对称，所以利用对称性定义约束。
ANSYS提供了专门的设置，以方便设置对称条件，即沿对称轴设置“symmetry
boundarycondition”，操作如下：
GUI:
MainMenu>Preprocessor>Loads>DefineLoads>Apply>Structural>Displacement>SymmetryB.C>OnLines选择
底边和左侧边（实体模型的对称线），单击Pick对话框中的OK按钮，则被选中线上沿对称轴显示出小s。
Preprocessor>Loads>DefineLoads>Apply>Structural
弹出ApplyPRES）nLines对话框，键入载荷值-100（由于载荷方向离开板为拉力,所以为负值，反之为正），单击OK按钮。
⑶求解；操作如下：
GUI:
MainMenu>Solution>Solve>CurrentLS
■
四、后处理
（1）查看模型变形前后图；GUI:
MainMenu>GeneralPostproc>PlotResults>DeformedShape〉Def+undeformed保存图使用菜单“PlotCtrls”>
Hardcopy>Tofile,
ANSYS
R17.0
DEC222Cil€
02:
35:
13
lihanl40313C608
（2）查看等效应力；显示等效应力等值线图，操作如下：
GUI:
MainMenu>
GeneralPostproc>PlotResults>ContourPlot>NodalSolu>Stress>vonMisesstress单击OK按钮。
保存图使用菜单“PlotCtrls”>Hardcopy>Tofile,
（3）查看变形过程动画；菜单PlotCtrls>Animate>DeformedResults>Stress>vonMisesSEQV动画内容自动在工作目录下保存为avi格式。
五、命令流
六，总结
本实验利用了ANSY歆件对矩形截面梁结构进行静力有限元分析；熟悉了有限元的建模、求解及结果分析的步骤和方法；同时加深了有限元理论关于网格划分概念、划分原则等的理解。
ANSY的学习、应用是一个系统、复杂的工程，由于它涉及到多方面的知识，所以在学习ANSY的过程中一定要对ANSY所涉及到的一些理论知识有一个大概的了解,以加深对ANSY的理解。
附录：
参考文献
1.有限元法及ANSYSi序应用基础，张力主编北京：
科学出版社，2008.10
2.有限元分析及应用，刘扬,刘巨保,罗敏编著北京:
中国电力出版社,2008.7
3.材料力学第四版，刘洪文主编北京：
高等教育出版社，2004.1
4.ANSYS11.0有限元分析入门与提高，胡国良，任继文编著北京：
国防工业出版社，2009.1
5.ANSYS11.0结构分析工程应用实例解析，张朝辉主编北京：
机械工业出版社，2006.10
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