有限元分析大作业.docx

1、有限元分析大作业有限元分析大作业有限元分析大作业基本要求：1.以小组为单位完成有限元分析计算，并将计算结果上交；2.以小组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.计算结果要求提交电子版，一个算例对应一个文件夹，报告要求提交电子版和纸质版。有限元分析大作业小组成员： 储成峰 李凡 张晓东 朱臻极 高彬月 Job name： banshou 完成日期： 2016-11-22 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。）如图所示，为一内六角螺栓扳手，其轴线形状和尺寸如图，横截面为一外接圆半径为

2、0.01m的正六边形，拧紧力F为600N，计算扳手拧紧时的应力分布。 图3单元类型扳手截面为六边形，采用4节点182单元，182单元可用来对固体结构进行二维建模。182单元可以当作一个平面单元，或者一个轴对称单元。它由4个结点组成，每个结点有2个自由度，分别在x,y方向。 扳手为规则三维实体，选择8节点185单元，它由8个节点组成，每个节点有3个自由度，分别在x，y，z方向。 3.2 实常数（要求：给出实常数的具体数值，如无需定义实常数，需明确指出对于本问题选择的单元类型，无需定义实常数。） 因为该单元类型无实常数，所以无需定义实常数3.3 材料模型（要求：指出选择的材料模型，包括必要的参数数

3、据。）对于三维结构静力学，应力主要满足广义虎克定律，因此对应ANSYS中的线性，弹性，各项同性， 弹性模量EX：2e11 Pa,泊松比PRXY=0.33.4几何建模由于扳手结构比较简单，所以可以直接在ANSYS软件上直接建模，在ANSYS建立正六边形，再创立直线，面沿线挤出体，得到扳手几何模型 图4 几何建模3.5 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。） 图5 网格划分设定截面每条边线分割份数为3，单元边长为0.01，采用映射的划分单元方法最大节点数为2145，单元总数为1000，网格划分如图4所示3.5 载荷及边

4、界条件处理（要求：指出约束条件和载荷条件。） F=600N 固支约束图6 载荷及边界条件四、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。）。变形图：如图7所示，根据材料力学相关分析初步判断，扳手手柄朝力的方向一定的弯曲变形。 图7变形图位移分析：如图8所示，扳手手柄向力的方向位移，位移最大在手柄处节点，最大位移：0.514E-03m 图8位移图应力分析： 如图9所示，根据材料力学分析，应力主要集中在扳手的弯角处，最大应力：0.146E+09Pa 图9应力图附件1：小组成员工作说明（要求：明确说明小组各个成员在本次大作业

5、中所做的工作，工作内容将作为口试提问的依据之一，同时也作为成绩评定的依据之一。需注意，附件1的撰写应由小组成员共同完成。）储成峰：启动ANSYS程序，定义分析类型，单元类型。 张晓东：材料属性，创建几何模型，划分网格。朱臻极：添加约束，添加载荷。李凡：处理变形图，应力图，位移图。高彬月：计算结果及结果分析，文档的整理。附件2：详细的计算过程说明（按照上机指导的格式撰写）1.启动ANSYS程序 开始所有程序ANSYS ED ANSYS Product LauncherSimulation Environment下拉框中选择ANSYS ED，Product下拉框中选ANSYS ED；File Ma

6、nagement 选项卡：设置Working Directory和Job Name命名为banshouRun。2.设定分析类型Main MenuPreferencesStructuralOK。3.定义单元类型Main MenuPreprocessorElement TypeAddStructural Solid， Quad4 Node182 ApplyBrick 8node 185-OK。4.定义材料属性Main MenuPreprocessor Material PropsMaterial ModelsStructuralLinearElasticIsotropicEX=2e11，PRXY=

7、0.3.5.创建正六边形拾取菜单main menupreprocessormodelingcreatareaspolygonhexagon，在wpx，wpy，radius文本框中分别输入0,0,0.01。6.改变视点拾取菜单uility menuplotctrlspan zoom rotate，单击iso，fit。7.显示关键点，线号 拾取菜单uility menuplotctrlsnumbering，把关键点和线号打开，单击ok。8.创建关键点 拾取菜单main menupreprocessormodelingcreatkeypointsin active cs，在npt输入7，x，y，z，

8、输入0,0,0，单击apply，在npt中输入8，x，y，z，输入0,0,0.05,在npt中输入9，x，y，z，输入0,0.1,0.05，单击ok。9.创建直线拾取菜单main menupreprocessormodelingcreatlineslinesstraight line，选取关键点7,8和8,9创建两条直线。10.创建圆角拾取菜单main menupreprocessormodelingcreatlineslinesfillet，拾取直线7,8单击ok，在rad输入0.01511.创建直线拾取菜单main menupreprocessormodelingcreatlineslin

9、esstraight line，选取关键点1,4，创建直线。12.将六边形划分为两部分拾取菜单main menupreprocessormodelingoperateBooleansdividearea by line，分别拾取六边形面和1,4间的直线。13，划分单元 拾取菜单main menupreprocessormeshingmeshtool，单击size controls的lines后的set，拾取直线2,3,4，单击ok，在NDIV文本框中输入3，单击apply，再次拾取直线7,9,8单击ok，删除NDIV文本框中的3，在SIZE文本框中输入0.01，单击ok，在mesh区域中选择单

10、元形状为quad，选择划分单元的方法为mapped，单击mesh，弹出拾取窗口，拾取六边形面的两部分，单击ok14，由面沿直线挤出体 拾取菜单main menupreprocessormodelingoperateextrudeareasalonglines，分别拾取六边形面的两部分和直线7,9,815，清除面单元 拾取菜单main menupreprocessormeshingclearareas，拾取z=0的两个面，点击ok16 .施加约束 拾取菜单main menusolutiondefineloadsapplystructuraldisplacementon areas，弹出拾取窗口，

11、拾取z=0的两个平面，单击ok，在列表中选择“ALLDOF”单击“ok”拾取菜单main menusolutiondefine loadsapplystructuralforce/momenton keypoints,弹出拾取窗口，拾取扳手长臂端面的六个顶点，单击ok，选择lab为fx，在value文本框中输入100，单击ok。17，求解 拾取菜单main menusolutionsolvecurrent ls点击solve current load step中的ok，出现solution is ok，可以查看结果18，后处理（1）变形图Main menuGeneral PostprocPlot Resultdeformed shape（2）应力图Main menuGeneral PostprocPlot Resultcontour plotNodal solutionvon mises stress（3）位移图 Main MenuGeneral PostprocContour ResultsNodal Solution（Contour Nodal Solution Data对话框）DOF Solution DisplacementvectorsumOK。