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1、清华大学机械工程系经典七例共16页word资料“有限元分析及应用”本科生课程课本、报刊杂志中的成语、名言警句等俯首皆是,但学生写作文运用到文章中的甚少,即使运用也很难做到恰如其分。为什么?还是没有彻底“记死”的缘故。要解决这个问题,方法很简单,每天花3-5分钟左右的时间记一条成语、一则名言警句即可。可以写在后黑板的“积累专栏”上每日一换,可以在每天课前的3分钟让学生轮流讲解,也可让学生个人搜集,每天往笔记本上抄写,教师定期检查等等。这样,一年就可记300多条成语、300多则名言警句,日积月累,终究会成为一笔不小的财富。这些成语典故“贮藏”在学生脑中,自然会出口成章,写作时便会随心所欲地“提取”

2、出来,使文章增色添辉。 有限元分析软件单靠“死”记还不行,还得“活”用,姑且称之为“先死后活”吧。让学生把一周看到或听到的新鲜事记下来,摒弃那些假话套话空话,写出自己的真情实感,篇幅可长可短,并要求运用积累的成语、名言警句等,定期检查点评,选择优秀篇目在班里朗读或展出。这样,即巩固了所学的材料,又锻炼了学生的写作能力,同时还培养了学生的观察能力、思维能力等等,达到“一石多鸟”的效果。 ANSYS6.1ed宋以后，京师所设小学馆和武学堂中的教师称谓皆称之为“教谕”。至元明清之县学一律循之不变。明朝入选翰林院的进士之师称“教习”。到清末，学堂兴起，各科教师仍沿用“教习”一称。其实“教谕”在明清时还

3、有学官一意，即主管县一级的教育生员。而相应府和州掌管教育生员者则谓“教授”和“学正”。“教授”“学正”和“教谕”的副手一律称“训导”。于民间，特别是汉代以后，对于在“校”或“学”中传授经学者也称为“经师”。在一些特定的讲学场合，比如书院、皇室，也称教师为“院长、西席、讲席”等。 上 机 指 南清华大学机械工程系2019年9月说 明 本有限元分析软件ANSYS6.1ed:上机指南由清华大学机械工程系石伟老师组织编写，由助教博士生孔劲执笔, 于2019年9月完成，基本操作指南中的所有算例都在相应的软件系统中进行了实际调试和通过。 本上机指南的版权归清华大学机械工程系所有，未经同意，任何单位和个人不

4、得翻印。联系人：石 伟 北京市清华大学机械工程系（邮编100084） Tel: (010) 62788117 Fax: (010) 62770190Project1 简支梁的变形分析.1Project2 坝体的有限元建模与受力分析.3Project3 受内压作用的球体的应力与变形分析.5Project4 受热载荷作用的厚壁圆筒的有限元建模与温度场求解.7Project5 超静定桁架的有限元求解.9Project6 超静定梁的有限元求解.11Project7 平板的有限元建模与变形分析 13Project1 梁的有限元建模与变形分析计算分析模型如图1-1 所示, 习题文件名: beam。NOTE

5、:要求选择不同形状的截面分别进行计算。图1-1梁的计算分析模型梁截面分别采用以下三种截面（单位：m）：矩形截面： 圆截面： 工字形截面：B=0.1, H=0.15 R=0.1 w1=0.1，w2=0.1，w3=0.2, t1=0.0114，t2=0.0114，t3=0.0071.1 进入ANSYS程序 AnsysED 6.1 Interactive change the working directory into yours input Initial jobname: beamRun1.2设置计算类型 ANSYS Main Menu: Preferences select Structur

6、al OK1.3选择单元类型ANSYS Main Menu: Preprocessor Element TypeAdd/Edit/Delete Add select Beam 2 node 188 OK (back to Element Types window) Close (the Element Type window)1.4定义材料参数ANSYS Main Menu: Preprocessor Material Props Material Models Structural Linear Elastic Isotropic input EX:2.1e11, PRXY:0.3 OK1.

7、5定义截面ANSYS Main Menu: Preprocessor Sections Beam Common Sectns 分别定义矩形截面、圆截面和工字形截面：矩形截面:ID=1,B=0.1，H=0.15 Apply 圆截面：ID=2,R=0.1 Apply 工字形截面：ID=3,w1=0.1，w2=0.1，w3=0.2，t1=0.0114，t2=0.0114，t3=0.007 OK 1.6生成几何模型 生成特征点 ANSYS Main Menu: Preprocessor Modeling Create Keypoints In Active CS 依次输入三个点的坐标：input:1(

8、0,0),2(10,0),3(5,1) OK 生成梁ANSYS Main Menu: Preprocessor Modeling Create Lines lines Straight lines 连接两个特征点，1(0,0),2(10,0) OK1.7 网格划分 ANSYS Main Menu: Preprocessor Meshing Mesh Attributes Picked lines OK 选择: SECT:1（根据所计算的梁的截面选择编号）；Pick Orientation Keypoint(s):YES拾取：3#特征点(5,1) OKMesh Tool Size Control

9、s) lines: Set Pick All(in Picking Menu) input NDIV:5 OK (back to Mesh Tool window) Mesh Pick All (in Picking Menu) Close (the Mesh Tool window)1.8 模型施加约束 最左端节点加约束ANSYS Main Menu: Solution Define Loads Apply Structural Displacement On Nodes pick the node at (0,0) OK select UX, UY,UZ,ROTX OK 最右端节点加约束A

10、NSYS Main Menu: Solution Define Loads Apply Structural Displacement On Nodes pick the node at (10,0) OK select UY,UZ,ROTX OK 施加y方向的载荷ANSYS Main Menu: Solution Define Loads Apply Structural Pressure On Beams Pick All VALI:100000 OK1.9 分析计算 ANSYS Main Menu: Solution Solve Current LS OK(to close the so

11、lve Current Load Step window) OK1.10 结果显示 ANSYS Main Menu: General Postproc Plot Results Deformed Shape select Def + Undeformed OK (back to Plot Results window) Contour Plot Nodal Solu select: DOF solution, UY, Def + Undeformed , Rotation, ROTZ ,Def + UndeformedOK1.11 退出系统 ANSYS Utility Menu: File E

12、xit Save EverythingOKProject2 坝体的有限元建模与应力应变分析计算分析模型如图2-1 所示, 习题文件名: dam。图21 坝体的计算分析模型2.1 进入ANSYS程序 AnsysED 6.1 Interactive change the working directory into yours input Initial jobname: damRun2.2设置计算类型 ANSYS Main Menu: Preferences select Structural OK2.3选择单元类型ANSYS Main Menu: Preprocessor Element Ty

13、peAdd/Edit/Delete Add select Solid Quad 4node 42 OK (back to Element Types window) Options select K3: Plane Strain OKClose (the Element Type window)2.4定义材料参数ANSYS Main Menu: Preprocessor Material Props Material Models Structural Linear Elastic Isotropic input EX:2.1e11, PRXY:0.3 OK2.5生成几何模型 生成特征点ANS

14、YS Main Menu: Preprocessor Modeling Create Keypoints In Active CS 依次输入四个点的坐标：input:1(0,0),2(10,0),3(1,5),4(0.45,5) OK 生成坝体截面ANSYS Main Menu: Preprocessor Modeling Create Areas Arbitrary Through KPS 依次连接四个特征点，1(0,0),2(10,0),3(1,5),4(0.45,5) OK2.6 网格划分 ANSYS Main Menu: Preprocessor Meshing Mesh Tool(S

15、ize Controls) lines: Set 依次拾取两条横边:OKinput NDIV: 15 Apply依次拾取两条纵边:OK input NDIV: 20 OK (back to the mesh tool window)Mesh: Areas, Shape: Quad, Mapped Mesh Pick All (in Picking Menu) Close( the Mesh Tool window)2.7 模型施加约束 分别给下底边和竖直的纵边施加x和y方向的约束ANSYS Main Menu: Solution Define Loads Apply Structural Di

16、splacement On lines pick the lines OK select Lab2:UX, UY OK 给斜边施加x方向的分布载荷ANSYS 命令菜单栏: Parameters Functions Define/Edit 1) 在下方的下拉列表框内选择x ,作为设置的变量；2) 在Result窗口中出现X,写入所施加的载荷函数：1000*X； 3) FileSave(文件扩展名：func) 返回：Parameters Functions Read from file：将需要的.func文件打开，任给一个参数名，它表示随之将施加的载荷OK ANSYS Main Menu: Sol

17、ution Define Loads Apply Structural Pressure On Lines 拾取斜边；OK 在下拉列表框中，选择：Existing table OK 选择需要的载荷参数名OK2.8 分析计算 ANSYS Main Menu: Solution Solve Current LS OK(to close the solve Current Load Step window) OK2.9 结果显示 ANSYS Main Menu: General Postproc Plot Results Deformed Shape select Def + Undeformed

18、OK (back to Plot Results window)Contour Plot Nodal Solu select: DOF solution, UX,UY, Def + Undeformed , Stress ,SX,SY,SZ, Def + UndeformedOK2.10 退出系统 ANSYS Utility Menu: File Exit Save EverythingOKProject3 受内压作用的球体的有限元建模与分析计算分析模型如图3-1 所示, 习题文件名: sphere。图3-1受均匀内压的球体计算分析模型（截面图）3.1 进入ANSYS程序 AnsysED 6.

19、1 Interactive change the working directory into yours input Initial jobname: sphereRun3.2设置计算类型 ANSYS Main Menu: Preferences select Structural OK3.3选择单元类型ANSYS Main Menu: Preprocessor Element TypeAdd/Edit/Delete Add select Solid Quad 4node 42 OK (back to Element Types window) Options select K3: Axis

20、ymmetric OKClose (the Element Type window)3.4定义材料参数ANSYS Main Menu: Preprocessor Material Props Material Models Structural Linear Elastic Isotropic input EX:2.1e11, PRXY:0.3 OK3.5生成几何模型 生成特征点ANSYS Main Menu: Preprocessor Modeling Create Keypoints In Active CS 依次输入四个点的坐标：input:1(0.3,0),2(0.5,0),3(0,0

21、.5),4(0,0.3) OK 生成球体截面ANSYS 命令菜单栏: Work PlaneChange Active CS toGlobal Spherical ANSYS Main Menu: Preprocessor Modeling Create Lines In Active Coord 依次连接1,2,3,4点OK Preprocessor Modeling Create Areas Arbitrary By Lines 依次拾取四条边OK ANSYS 命令菜单栏: Work PlaneChange Active CS toGlobal Cartesian3.6 网格划分 ANSYS

22、 Main Menu: Preprocessor Meshing Mesh Tool(Size Controls) lines: Set 拾取两条直边:OKinput NDIV: 10 Apply拾取两条曲边:OK input NDIV: 20 OK (back to the mesh tool window)Mesh: Areas, Shape: Quad, Mapped Mesh Pick All (in Picking Menu) Close( the Mesh Tool window)3.7 模型施加约束 给水平直边施加约束ANSYS Main Menu: Solution Defin

23、e Loads Apply Structural Displacement On Lines 拾取水平边：Lab2: UY OK， 给竖直边施加约束ANSYS Main Menu: Solution Define Loads Apply Structural Displacement Symmetry B.C. On Lines 拾取竖直边 OK 给内弧施加径向的分布载荷ANSYS Main Menu: Solution Define Loads Apply Structural Pressure On Lines 拾取小圆弧；OK input VALUE:100e6 OK 3.8 分析计算

24、ANSYS Main Menu: Solution Solve Current LS OK(to close the solve Current Load Step window) OK3.9 结果显示 ANSYS Main Menu: General Postproc Plot Results Deformed Shape select Def + Undeformed OK (back to Plot Results window) Contour Plot Nodal Solu select: DOF solution, UX,UY, Def + Undeformed , Stress

25、,SX,SY,SZ,Def + UndeformedOK3.10 退出系统 ANSYS Utility Menu: File Exit Save EverythingOKProject4 受热载荷作用的厚壁圆筒的有限元建模与温度场求解计算分析模型如图4-1 所示, 习题文件名: cylinder。图4-1受热载荷作用的厚壁圆筒的计算分析模型（截面图）4.1 进入ANSYS程序 AnsysED 6.1 Interactive change the working directory into yours input Initial jobname: cylinder Run4.2设置计算类型 A

26、NSYS Main Menu: Preferences select Thermal OK4.3选择单元类型ANSYS Main Menu: Preprocessor Element TypeAdd/Edit/Delete Add select Thermal Solid Quad 4node 55 OK (back to Element Types window) Options select K3: Axisymmetric OKClose (the Element Type window)4.4定义材料参数ANSYS Main Menu: Preprocessor Material Pr

27、ops Material Models Thermal Conductivity Isotropic input KXX:7.5 OK4.5生成几何模型 生成特征点ANSYS Main Menu: Preprocessor Modeling Create Keypoints In Active CS 依次输入四个点的坐标：input:1(0.3,0),2(0.5,0),3(0.5,1),4(0.3,1) OK 生成圆柱体截面ANSYS Main Menu: Preprocessor Modeling Create Areas Arbitrary Through KPS 依次连接四个特征点，1(

28、0.3,0),2(0.5,0),3(0.5,1),4(0.3,1) OK4.6 网格划分 ANSYS Main Menu: Preprocessor Meshing Mesh Tool(Size Controls) lines: Set 拾取两条水平边:OKinput NDIV: 5 Apply拾取两条竖直边:OK input NDIV: 15 OK (back to the mesh tool window)Mesh: Areas, Shape: Quad, Mapped Mesh Pick All (in Picking Menu) Close( the Mesh Tool window)

29、4.7 模型施加约束 分别给两条直边施加约束ANSYS Main Menu: Solution Define Loads Apply Thermal Temperature On Lines 拾取左边, Value: 500 Apply(back to the window of apply temp on lines) 拾取右边，Value：100 OK4.8 分析计算 ANSYS Main Menu: Solution Solve Current LS OK(to close the solve Current Load Step window) OK4.9 结果显示 ANSYS Main

30、 Menu: General Postproc Plot Results Deformed Shape select Def + Undeformed OK (back to Plot Results window)Contour Plot Nodal Solu select: DOF solution, Temperature TEMP OK4.10 退出系统 ANSYS Utility Menu: File Exit Save EverythingOKProject5 超静定桁架的有限元建模与分析计算分析模型如图5-1 所示, 习题文件名: truss。图51 超静定桁架的计算分析模型5.1 进入ANSYS程序 AnsysED 6.1 Interactive change the working directory into yours input Initial jobname: trussRun5.2设置计算类型