有限元分析报告大作业.docx

1、有限元分析报告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 0.01m的正六

2、边形， 拧紧力 F为 600N，计算扳手拧紧时的应力分布图 1 扳手的几何结构要求： 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。）图 2 数学模型如图二所示，扳手结构简单，直接按其结构进行有限元分析。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、实常数等。）图 3 单元类型182 单元可用来对固体结构进行扳手截面为六边形，采用 4 节点 182单元，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

3、，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

4、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载荷及边界条件处理（要求：指出约束条件和载荷条件。）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

5、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

6、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 Launcher Simulation Environment 下拉框中选择 ANSYSE D， Product 下拉框中选 ANSYSE D； File Management 选 项卡：设置 Working Directory 和 Job Name 命名为 banshou Run。2.设定分析类型Main Menu Pref

7、erences Structural OK。3.定义单元类型Main Menu Preprocessor Element Type Add Structural Solid ， Quad4 Node182 Apply Brick 8node 185-OK 。4.定义材料属性Main Menu Preprocessor Material Props Material Models Structural Linear Elastic Isotropic EX=2e11， PRXY=0.3.5.创建正六边形拾取菜单 main menu preprocessor modeling creat area

8、s polygon hexagon， 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 menu plotctrls pan zoom rotate ，单击 iso ，fit 。7.显示关键点，线号拾取菜单 uility menu plotctrls numbering ，把关键点和线号打开，单击 ok。8.创建关键点拾取菜单 main menu preprocessor modeling creat keypoints in active cs ， 在 npt 输入 7，x，y，z ，输入 0,0,0 ，单击 apply ，在 n

9、pt 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 menu preprocessor modeling creat lines lines straight 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 menu preprocessor modeling creat lines linesfillet ，拾取直线 7,8 单击 ok ，在 rad 输入 0.01511.创建直线拾取菜单 main menu preprocess

10、or modeling creat lines lines straight 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 menu preprocessor modeling operate Booleans divide area 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 menu preprocessor meshing meshtool ，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

11、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 menu preprocessor modeling operate extrude areas alonglines ，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 menu preprocessor meshing clear areas ，拾取 z=0

12、 的两个面，点 击 ok16 . 施加约束拾 取 菜 单 main menu solution defineloads apply structural displacement on areas ，弹出拾取窗口，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 menu solution define loads apply structural force/moment on 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

13、，求解拾取菜单 main menu solution solve current 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 menu General Postproc Plot Result deformed shape（2）应力图Main menu General Postproc Plot Result contour plot Nodal solution von mises stress（3）位移图Main Menu General Postproc Contour Results Nodal Solution （ Contour Nodal Solution Data 对话框） DOF Solution Displacement vector sum OK。