基于ANSYS软件的有限元分析报告
机制1205班杜星宇U201210671
一、概述
本次大作业主要利用ANSYS软件对桌子的应力和应变进行分析,计算出桌子的最大应力和应变。然后与实际情况进行比较,证明分析的正确性,从而为桌子的优化分析提供了充分的理论依据,并且通过对ANSYS软件的实际操作深刻体会有限元分析方法的基本思想,对有限元分析方法的实际应用有一个大致的认识。
二、问题分析
已知:桌子几何尺寸如图所示,单位为mm。假设桌子的四只脚同地面完全固定,桌子上存放物品,物品产生的均匀分布压力作用在桌面,压力大小等于300Pa,其中弹性模量E=9.3GPa,泊松比μ=0.35,密度ρ=560kg/m3,分析桌子的变形和应力。
将桌脚固定在地面,然后在桌面施加均匀分布的压力,可以看作对进行平面应力分析,桌脚类似于梁单元。由于所分析的结构比较规整且为实体,所以可以将单元类型设为八节点六面体单元。
操作步骤如下:
1、定义工作文件名和工作标题
(1)定义工作文件名:执行Utility Menu/ File/Change Jobname,在弹出Change Jobname 对话框修改文件名为Table。选择New log and error files复选框。
(2)定义工作标题:Utility Menu/File/ Change Title,将弹出Change Title对话框修改工作标题名为The analysis of table。
(3)点击:Plot/Replot。
2、设置计算类型
(1)点击:Main Menu/Preferences,选择Structural,点击OK。
3、定义单元类型和材料属性
(1)点击:Main Menu/Preprocessor/Element Type/Add/Edit/Delete,点击Add,选
择Solid>Brick 8 node 185,点击OK,点击Close。
(2)点击Main menu/preprocessor/Material Props/Material Models / Structural/ Linear/ Elastic/Isotropic,设置EX为9.3e9,PRXY为0.35,点击density,设置DENS
为560.
三、有限元建模
考虑到需要分析的结构比较简单,所以直接采用ANSYS建模,操作步骤如下:
1、绘制桌子面板
Main menu/preprocessor/Modeling/Create/Vloumes/Block/By Dimensions
参数如下:
2、绘制桌腿
其中一条:Main menu/preprocessor/Modeling/Create/Vloumes/Block/By Dimensions 参数如下:
同上,绘制另外三条桌腿,参数如下:
3、合并桌面与桌腿
点击Preprocessor/modeling/operate/Booleans/add/volumes,点pick all,点击ok 结束关闭对话框,建模完成。
四、有限元试算
1、划分网格
点击Mian Menu/Preprocessor/Meshing/MeshTool,设置globle尺寸为10;
点击Mian Menu/Preprocessor/Meshing/Mesh/Volumes/Free,选定模型,点击OK。
2、施加边界条件
(1)施加约束:点击MainMenu/ Preprocessor/ Loads/ DefineLoads/ Apply/ Structural/ displacement/ On Lines,选择四只脚的底边,与地面固定。
Pressure/ On Areas,设置VALUE load PRES value为300。
(3)求解:点击Main Menu/ Solution/ Solve/ Current LS,关闭窗口,点击OK开始进
行计算求解。
(4)列出节点结果:点击main mean>general postproc>list results>nodal solution 选择stress >von mises stress。截取一部分如下图:
(5)查看位移云图:
点击Main Menu/General Postproc/Plot Result/Contour Plot/Nodal Solu,选择Nodal Solution/Dof Solution/Displacement Vector sum。
(6)查看应力云图:
点击Main Menu/General Postproc/Plot Result/Contour Plot,选择Nodal Solution/Stress/von Mises stress。
五、结果正确性分析
通过计算结果来看,理论结果显示与实际情况基本一致,可以初步认定结果正确,所采用的基本假设和力的施加方式等没有出现问题。
六、改进分析
分析过程中软件出现如下提示:
因此我们可以通过采用中间节点进行计算或者将八节点单元换成十节点单元的方式提高对本次模型的分析精度。
七、总结及体会
通过本次大作业,我了解了ANSYS软件的界面和基本功能,初步掌握了使用ANSYS软件求解问题基本步骤;初步掌握了使用ANSYS软件求解各种基本结构类型的静力学问题的方法。通过使用有限元分析法可以变连续结构为离散结构,取代了传统的理论分析。
通过ANSYS软件可以比较精确地反映各点的受力情况。在面载荷的作用下,虽然等效应力比较小,但是由于桌子结构的原因,桌面中间部分所受的应力还是比较大,可以在桌腿间增加交叉杆、增加桌面厚度、或者改用更好的材料来改善这种情况。
有限元分析大作业报告 试题1: 一、问题描述及数学建模 图示无限长刚性地基上的三角形大坝,受齐顶的水压力作用,试用三节点常应变单元和六节点三角形单元对坝体进行有限元分析,并对以下几种计算方案进行比较: (1)分别采用相同单元数目的三节点常应变单元和六节点三角形单元计算; (2)分别采用不同数量的三节点常应变单元计算; (3)当选常应变三角单元时,分别采用不同划分方案计算。 该问题属于平面应变问题,大坝所受的载荷为面载荷,分布情况及方向如图所示。 二、采用相同单元数目的三节点常应变单元和六节点三角形单元计算 1、有限元建模 (1)设置计算类型:两者因几何条件和载荷条件均满足平面应变问题,故均取Preferences 为Structural (2)选择单元类型:三节点常应变单元选择的类型是Solid Quad 4 node182;六节点三角形单元选择的类型是Solid Quad 8 node183。因研究的问题为平面应变问题,故对Element behavior(K3)设置为plane strain。 (3)定义材料参数:弹性模量E=2.1e11,泊松比σ=0.3 (4)建几何模型:生成特征点;生成坝体截面 (5)网格化分:划分网格时,拾取lineAB和lineBC,设定input NDIV 为15;拾取lineAC,设定input NDIV 为20,选择网格划分方式为Tri+Mapped,最后得到600个单元。
(6)模型施加约束:约束采用的是对底面BC 全约束。大坝所受载荷形式为Pressure ,作用在AB 面上,分析时施加在L AB 上,方向水平向右,载荷大小沿L AB 由小到大均匀分布。以B 为坐标原点,BA 方向为纵轴y ,则沿着y 方向的受力大小可表示为: }{*980098000)10(Y y g gh P -=-==ρρ 2、 计算结果及结果分析 (1) 三节点常应变单元 三节点常应变单元的位移分布图 三节点常应变单元的应力分布图
武汉理工大学 学生实验报告书 实验课程名称机械中的有限单元分析 开课学院机电工程学院 指导老师姓名 学生姓名 学生专业班级机电研 1502班 2015—2016 学年第2学期
实验一方形截面悬臂梁的弯曲的应力与变形分析 钢制方形悬臂梁左端固联在墙壁,另一端悬空。工作时对梁右端施加垂直向下的30KN的载荷与60kN的载荷,分析两种集中力作用下该悬臂梁的应力与应变,其中梁的尺寸为10mmX10mmX100mm的方形梁。 1.1方形截面悬臂梁模型建立 建模环境:DesignModeler 15.0。 定义计算类型:选择为结构分析。 定义材料属性:弹性模量为2.1Gpa,泊松比为0.3。 建立悬臂式连接环模型。 (1)绘制方形截面草图:在DesignModeler中定义XY平面为视图平面,并正视改平面,点击sketching下的矩形图标,在视图中绘制10mmX10mm的矩形。(2)拉伸:沿着Z方向将上一步得到的矩阵拉伸100mm,即可得到梁的三维模型,建模完毕,模型如下图1.1所示。 图1.1 方形截面梁模型 1.2 定义单元类型: 选用6面体20节点186号结构单元。 网格划分:通过选定边界和整体结构,在边界单元划分数量不变的情况下,通过分别改变节点数和载荷大小,对同一结构进行分析,划分网格如下图1.2所示:
图1.2 网格划分 1.21 定义边界条件并求解 本次实验中,讲梁的左端固定,将载荷施加在右端,施以垂直向下的集中力,集中力的大小为30kN观察变形情况,再将力改为50kN,观察变形情况,给出应力应变云图,并分析。 (1)给左端施加固定约束; (2)给悬臂梁右端施加垂直向下的集中力; 1.22定义边界条件如图1.3所示: 图1.3 定义边界条件 1.23 应力分布如下图1.4所示: 定义完边界条件之后进行求解。
姓名:学号:班级:
有限元分析及应用作业报告 一、问题描述 图示无限长刚性地基上的三角形大坝,受齐顶的水压力作用,试用三节点常应变单元和六节点三角形单元对坝体进行有限元分析,并对以下几种计算方案进行比较: 1)分别采用相同单元数目的三节点常应变单元和六节点三角形单元计算; 2)分别采用不同数量的三节点常应变单元计算; 3)当选常应变三角单元时,分别采用不同划分方案计算。
二、几何建模与分析 图1-2力学模型 由于大坝长度>>横截面尺寸,且横截面沿长度方向保持不变,因此可将大坝看作无限长的实体模型,满足平面应变问题的几何条件;对截面进行受力分析,作用于大坝上的载荷平行于横截面且沿纵向方向均匀分布,两端面不受力,满足平面应变问题的载荷条件。因此该问题属于平面应变问题,大坝所受的载荷为面载荷,分布情况及方向如图1-2所示,建立几何模型,进行求解。 假设大坝的材料为钢,则其材料参数:弹性模量E=2.1e11,泊松比σ=0.3 三、第1问的有限元建模 本题将分别采用相同单元数目的三节点常应变单元和六节点三角形单元计算。 1)设置计算类型:两者因几何条件和载荷条件均满足平面应变问题,故均取Preferences为Structural 2)选择单元类型:三节点常应变单元选择的类型是PLANE42(Quad 4node42),该单元属于是四节点单元类型,在网格划分时可以对节点数目控制使其蜕化为三节点单元;六节点三角形单元选择的类型是PLANE183(Quad 8node183),该单元属于是八节点单元类型,在网格划分时可以对节点数目控制使其蜕化为六节点单元。因研究的问题为平面应变问题,故对Element behavior(K3)设置为plane strain。 3)定义材料参数 4)生成几何模 a. 生成特征点 b.生成坝体截面 5)网格化分:划分网格时,拾取所有线段设定input NDIV 为10,选择网格划分方式为Tri+Mapped,最后得到200个单元。 6)模型施加约束: 约束采用的是对底面BC全约束。 大坝所受载荷形式为Pressure,作用在AB面上,分析时施加在L AB上,方向水平向右,载荷大小沿L AB由小到大均匀分布(见图1-2)。以B为坐标原点,BA方向为纵轴y,则沿着y方向的受力大小可表示为: ρ(1) = gh P- =ρ g = - 10 {* } 98000 98000 (Y ) y
《现代机械设计方法学》实验报告 班级: 学号: 姓名: 成绩:
实验一、有限元分析 (一)目的: 1、初步掌握有限元软件分析力学问题的过程,包括几何建模、网格划分等前处理功能,掌握各种计算结果的阅读。 2、掌握材料数据、载荷、约束的添加方法。 (二)要求:学生独立完成一个算例的有限元分析,并阅读其计算结果,提交一个算例的分析报告。 (三)计算实例 1、问题的描述 为了考察铆钉在冲压时,发生多大的变形,对铆钉进行分析。 铆钉圆柱高:10mm 铆钉圆柱外径:6mm 铆钉下端球径:15mm 弹性模量:2.06E11 泊松比:0.3 铆钉材料的应力应变关系如下: 应变0.003 0.005 0.007 0.009 0.011 0.02 0.2 618 1128 1317 1466 1510 1600 1610 应力 /Mpa
1、有限元模型。
3、应力云图,可选主应力或σx、σy、τxy、V on Mises应力、Tresca应力之一输出结果图片,指明你所选的应力的最大值及其位置。 (三)思考题: 1、如果要提高边界处计算精度,一般应如何处理? 答:在边界处划分网格 2、有限元网格划分时应注意哪些问题? 答:选取的时候要将编号显示出来,这样就可以更好的选择,网格尽可能的小,这样结果就越准确。
实验二、优化实验 (一)目的: 初步掌握利用ANSYS软件或MATLAB软件对问题进行分析。 (二)要求: 学生独立完成一个算例的分析,并给出算例的计算结果。。 (三)算例 1.实际问题 梁的形状优化,优化目的是使梁的体积最小,同时要求梁上的最大应力不 超过30000psi,梁的最大挠度不大于0.5in,沿长度方向梁的厚度可以变化,但梁端头的厚度为定值t,采用对称建模。 使用两种方法进行优化,两种方法优化结果。 子问题近视法目标ANSYS 百分比(TVOL)体积in3 3.60 3.62 1.004 (DEFL)挠度max in 0.500 0.499 0.998 (STRS)应力max,psi 30000 29740 0.991 第一阶法目标ANSYS 百分比(TVOL)体积in3 3.6 3.61 1.003 (DEFL)挠度max in 0.5 0.5 1.001 STRS)应力max,psi 30000 29768 0.992
有限元分析习题及大作业试题 要求:1)个人按上机指南步骤至少选择习题中3个习题独立完成,并将计算结果上交; 2)以小组为单位完成有限元分析计算; 3)以小组为单位编写计算分析报告; 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、建议与体会 4)11月1日前必须完成,并递交计算分析报告(报告要求打印)。
习题及上机指南:(试题见上机指南) 例题1 坝体的有限元建模与受力分析 例题2 平板的有限元建模与变形分析 例题1:平板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: plane 0.5 m 0.5 m 0.5 m 0.5 m 板承受均布载荷:1.0e 5 P a 图1-1 受均布载荷作用的平板计算分析模型 1.1 进入ANSYS 程序 →ANSYSED 6.1 →Interactive →change the working directory into yours →input Initial jobname: plane →Run 1.2设置计算类型 ANSYS Main Menu : Preferences →select Structural → OK 1.3选择单元类型 ANSYS Main Menu : Preprocessor →Element T ype →Add/Edit/Delete →Add →select Solid Quad 4node 42 →OK (back to Element T ypes window) → Options… →select K3: Plane stress w/thk →OK →Close (the Element T ype 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 → OK 1.5定义实常数 ANSYS Main Menu: Preprocessor →Real Constant s… →Add … →select T ype 1→ OK →input THK:1 →OK →Close (the Real Constants Window)
中南林业科技大学机械零件有限元分析 实验报告 专业:机械设计制造及其自动化 年级: 2013级 班级:机械一班 姓名:杨政 学号:20131461 I
一、实验目的 通过实验了解和掌握机械零件有限元分析的基本步骤;掌握在ANSYS 系统环境下,有限元模型的几何建模、单元属性的设置、有限元网格的划分、约束与载荷的施加、问题的求解、后处理及各种察看分析结果的方法。体会有限元分析方法的强大功能及其在机械设计领域中的作用。 二、实验内容 实验内容分为两个部分:一个是受内压作用的球体的有限元建模与分析,可从中学习如何处理轴对称问题的有限元求解;第二个是轴承座的实体建模、网格划分、加载、求解及后处理的综合练习,可以较全面地锻炼利用有限元分析软件对机械零件进行分析的能力。
实验一、受内压作用的球体的有限元建模与分析 对一承受均匀内压的空心球体进行线性静力学分析,球体承受的内压为 1.0×108Pa ,空 心球体的内径为 0.3m ,外径为 0.5m ,空心球体材料的属性:弹性模量 2.1×1011,泊松比 0.3。 承受内压:1.0×108 Pa 受均匀内压的球体计算分析模型(截面图) 1、进入 ANSYS →change the working directory into yours →input jobname: Sphere 2、选择单元类型 ANSYS Main Menu : Preprocessor →Element Type →Add/Edit/Delete →Add →select Solid Quad 4node 42 →OK (back to Element Types window)→ Options… →select K3: Axisymmetric →OK →Close (the Element Type window) 3、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→ OK 4、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(0,0.5),4(0,0.3)→OK 生成球体截面 ANSYS 命令菜单栏: Work Plane>Change Active CS to>Global Spherical ANSYS Main Menu: Preprocessor →Modeling →Create →Lines →In ActiveCoord → 依次连接 1,2,3,4 点生成 4 条线→OK Preprocessor →Modeling →Create →Areas →Arbitrary →By Lines →依次拾取四条线→OK ANSYS 命令菜单栏: Work Plane>Change Active CS to>Global Cartesian 5、网格划分 ANSYS Main Menu : Preprocessor →Meshing →Mesh Tool →(Size Controls) lines: Set
学生学号1049721501301实验课成绩 武汉理工大学 学生实验报告书 实验课程名称机械中的有限单元分析机电工程学院开课学院 指导老师姓名
学生姓名 学生专业班级机电研1502班 学年第学期2016—20152 实验一方形截面悬臂梁的弯曲的应力与变形分析 钢制方形悬臂梁左端固联在墙壁,另一端悬空。工作时对梁右端施加垂直 向下的30KN的载荷与60kN的载荷,分析两种集中力作用下该悬臂梁的应力与应变,其中梁的尺寸为10mmX10mmX100mm的方形梁。 方形截面悬臂梁模型建立1.1 建模环境:DesignModeler15.0。 定义计算类型:选择为结构分析。 定义材料属性:弹性模量为 2.1Gpa,泊松比为0.3。 建立悬臂式连接环模型。 (1)绘制方形截面草图:在DesignModeler中定义XY平面为视图平面,并正 视改平面,点击sketching下的矩形图标,在视图中绘制10mmX10mm的矩形。 (2)拉伸:沿着Z方向将上一步得到的矩阵拉伸100mm,即可得到梁的三维模型,建模完毕,模型如下图 1.1所示。
图1.1方形截面梁模型 :定义单元类型1.2 选用6面体20节点186号结构单元。 网格划分:通过选定边界和整体结构,在边界单元划分数量不变的情况下,通过分别改变节点数和载荷大小,对同一结构进行分析,划分网格如下图 1.2
所示: 图1.2网格划分 1.21定义边界条件并求解 本次实验中,讲梁的左端固定,将载荷施加在右端,施以垂直向下的集中 力,集中力的大小为30kN观察变形情况,再将力改为50kN,观察变形情况,给出应力应变云图,并分析。 (1)给左端施加固定约束; (2)给悬臂梁右端施加垂直向下的集中力; 1.22定义边界条件如图1.3所示:
ansys有限元分析大作业
有限元大作业 设计题目: 单车的设计及ansys有限元分析 专业班级: 姓名: 学号: 指导老师: 完成日期: 2016.11.23
单车的设计及ansys模拟分析 一、单车实体设计与建模 1、总体设计 单车的总体设计三维图如下,采用pro-e进行实体建模。 在建模时修改proe默认单位为国际主单位(米千克秒 mks) Proe》文件》属性》修改
2、车架 车架是构成单车的基体,联接着单车的其余各个部件并承受骑者的体重及单车在行驶时经受各种震动和冲击力量,因此除了强度以外还应有足够的刚度,这是为了在各种行驶条件下,使固定在车架上的各机构的相对位置应保持不变,充分发挥各部位的功能。车架分为前部和后部,前部为转向部分,后部为驱动部分,由于受力较大,所有要对后半部分进行加固。
二、单车有限元模型 1、材料的选择 单车的车身选用铝合金(6061-T6)T6标志表示经过热处理、时效。 其属性如下: 弹性模量:) .6+ 90E (2 N/m 10 泊松比:0.33 质量密度:) 3 2.70E+ N/m (2 抗剪模量:) 60E .2+ N/m (2 10 屈服强度:) .2+ (2 75E 8 N/m 2、单车模型的简化 为了方便单车的模拟分析,提高电脑的运算
效率,可对单车进行初步的简化;单车受到的力的主要由车架承受,因此必须保证车架能够有足够的强度、刚度,抗振的能力,故分析的时候主要对车架进行分析。简化后的车架如下图所示。 3、单元体的选择 单车车架为实体故定义车架的单元类型为实体单元(solid)。查资料可以知道3D实体常用结构实体单元有下表。 单元名称说明 Solid45 三维结构实体单元,单元由8个节点定义,具有塑性、蠕变、应力刚化、 大变形、大应变功能,其高阶单元是 solid95
有限元实验报告 T1013-5 20100130508 蔡孟迪
ANSYS有限元上机报告(一) 班级:T1013-5 学号:20100130508 姓名:蔡孟迪 上机题目: 图示折板上端固定,右侧受力F=1000N,该力均匀分布在边缘各节点上;板厚t=2mm 材料选用低碳钢,弹性模量E=210Gpa,μ=0.33. 一、有限元分析的目的: 1.利用ANSYS构造实体模型; 2.根据结构的特点及所受载荷的情况,确定所用单元类型;正确剖分网格并施加外界条件;3.绘制结构的应力和变形图,给出最大应力和变形的位置及大小;并确定折板角点A处的应力和位移; 4.研究网格密度对A处角点应力的影响; 5.若在A处可用过渡圆角,研究A处圆角半径对A处角点应力的影响。 二、有限元模型的特点: 1.结构类型 本结构属于平面应力类型 2.单位制选择 本作业选择N(牛),mm(毫米),MPa(兆帕)。 3.建模方法 采用自左向右的实体建模方法。 4.定义单元属性及类型 1)材料属性:弹性模量:EX=2.10E5MPa, 泊松比:PRXY=0.33 2)单元类型:在Preferences选Structural,Preprocessor>ElemmentType>Add/Edit/Delete中定义单元类型为:Quad4 node 182,K3设置为:平面薄板问题(Plane strs w/thk) 3)实常数:薄板的厚度THK=2mm 5.划分网格 在MeshTool下选set,然后设置SIZE Element edge length的值,再用Mesh进行网格划分。6.加载和约束过程:在薄板的最上端施加X、Y方向的固定铰链,在薄板的最右端施加1000N 的均匀布置的载荷。
船海1004 黄山 U201012278 有限元分析大作业报告 试题1: 一、问题描述及数学建模 图示无限长刚性地基上的三角形大坝,受齐顶的水压力作用,试用三节点常应变单元和六节点三角形单元对坝体进行有限元分析,并对以下几种计算方案进行比较: (1)分别采用相同单元数目的三节点常应变单元和六节点三角形单元计算;(2)分别采用不同数量的三节点常应变单元计算; (3)当选常应变三角单元时,分别采用不同划分方案计算。 该问题属于平面应变问题,大坝所受的载荷为面载荷,分布情况及方向如图所示。
二、采用相同单元数目的三节点常应变单元和六节点三角形单元计算 1、有限元建模 (1)设置计算类型:两者因几何条件和载荷条件均满足平面应变问题,故均取Preferences为Structural (2)选择单元类型:三节点常应变单元选择的类型是Solid Quad 4 node182;六节点三角形单元选择的类型是Solid Quad 8 node183。因研究的问题为平面应变问题,故对Element behavior(K3)设置为plane strain。 (3)定义材料参数:弹性模量E=2.1e11,泊松比σ=0.3 (4)建几何模型:生成特征点;生成坝体截面 (5)网格化分:划分网格时,拾取lineAB和lineBC,设定input NDIV 为15;拾取lineAC,设定input NDIV 为20,选择网格划分方式为Tri+Mapped,最后 得到600个单元。
1 船海1004 黄山 U201012278 (6)模型施加约束:约束采用的是对底面BC全约束。大坝所受载荷形式为Pressure,作用在AB面上,分析时施加在L上,方向水平向右,载荷大小沿L 由小到大均匀分布。以ABAB B为坐标原点,BA方向为纵轴y,则沿着y方向的受力大小可表示为: P?gh?gyY}*{?)??98000?9800(10? 2、计算结果及结果分析 (1)三节点常应变单元 三节点常应变单元的位移分布图
有限元上机实验报告结构数值分析与程序设计 上机实验 院系: 土木工程与力学学院专业: 土木工程 班级: 姓名: 学号: 指导教师: 1、调试教材P26-30程序FEM1。 1.1、输入数据文件为: 6,4,12,6,1.0E0,0.0,1.0,0.0,1 3,1,2 5,2,4 3,2,5 6,3,5 0.0,2.0 0.0,1.0 1.0,1.0 0.0,0.0 1.0,0.0 2.0,0.0
1,3,7,8,10,12 1.2、输出数据文件为: NN NE ND NFIX E ANU T GM NTYPE 6 4 12 60.1000E+01 0.000 1.0000.0000E+00 1 NODE X-LOAD Y-LOAD 1 0.000000E+00 -0.100000E+01 2 0.000000E+00 0.000000E+00 3 0.000000E+00 0.000000E+00 4 0.000000E+00 0.000000E+00 5 0.000000E+00 0.000000E+00 6 0.000000E+00 0.000000E+00 NODE X-DISP Y-DISP 1 -0.879121E-15 -0.325275E+01 2 0.879121E-16 -0.125275E+01 3 -0.879121E-01 -0.373626E+00 4 0.117216E-1 5 -0.835165E-15 5 0.175824E+00 -0.293040E-15 6 0.175824E+00 0.263736E-15 ELEMENT X-STR Y-STR XY-STR 1 -0.879121E-01 -0.200000E+01 0.439560E+00 2 0.175824E+00 -0.125275E+01 0.256410E-15 3 -0.879121E-01 -0.373626E+00 0.307692E+00 4 0.000000E+00 -0.373626E+00 -0.131868E+00 2、修改FEM1,计算P31例2-2。
重庆大学研究生有限 元大作业
课程研究报告 科目:有限元分析技术教师:阎春平姓名:色学号: 2 专业:机械工程类别:学术 上课时间: 2015 年 11 月至 2016 年 1 月 考生成绩: 阅卷评语: 阅卷教师 (签名)
有限元分析技术作业 姓名: 色序号: 是学号: 2 一、题目描述及要求 钢结构的主梁为高160宽100厚14的方钢管,次梁为直径60厚10的圆钢管(单位为毫米),材料均为碳素结构钢Q235;该结构固定支撑点位于左右两端主梁和最中间。主梁和次梁之间是固接。试对在垂直于玻璃平面方向的2kPa 的面载荷(包括玻璃自重、钢结构自重、活载荷(人员与演出器械载荷)、风载荷等)作用下的舞台进行有限元分析。 二、题目分析 根据序号为069,换算得钢结构框架为11列13行。由于每个格子的大小为1×1(单位米),因此框架的外边框应为11000×13000(单位毫米)。 三、具体操作及分析求解 1、准备工作 执行Utility Menu:File → Clear&start new 清除当前数据库并开始新的分析,更改文件名和文件标题,如图1.1。选择GUI filter,执行 Main Menu: Preferences → Structural → OK,如图1.2所示
图1.1清除当前数据库并开始新的分析 图1.2 设置GUI filter 2、选择单元类型。 执行Main Menu: Preprocessor →Element Type →Add/Edit/Delete →Add→ select→ BEAM188,如图2.1。之后点击OK(回到Element Types window) →Close
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 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;
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 如进行了简化等处理,此处还应给出文字说
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=0.3 3.4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
有限元分析及应用大作业 作业要求: 1)个人按上机指南步骤至少选择习题中3个习题独立完成,并将计算结果上交; 也可根据自己科研工作给出计算实例。 2)以小组为单位完成有限元分析计算; 3)以小组为单位编写计算分析报告; 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) 题一:图示无限长刚性地基上的三角形大坝,受齐顶的水压力作用,试用三节点常应变单元和六节点三角形单元对坝体进行有限元分析,并对以下几种计算方案进行比较: 1)分别采用相同单元数目的三节点常应变单元和六节点三角形单元计算;(注意ANSYS中用四边形单元退化为三节点三角形单元) 2)分别采用不同数量的三节点常应变单元计算; 3)当选常应变三角单元时,分别采用不同划分方案计算。 解:1.建模: 由于大坝长度>>横截面尺寸,且横截面沿长度方向保持不变,因此可将大坝看作无限长的实体模型,满足平面应变问题的几何条件;对截面进行受力分析,作
用于大坝上的载荷平行于横截面且沿纵向方向均匀分布,两端面不受力,满足平面应变问题的载荷条件。因此该问题属于平面应变问题,大坝所受的载荷为面载荷,分布情况P=98000-9800*Y;建立几何模型,进行求解;假设大坝的材料为钢,则其材料参数:弹性模量E=2.1e11,泊松比σ=0.3; 2:有限元建模过程: 2.1 进入ANSYS : 程序→ANSYS APDL 15.0 2.2设置计算类型: ANSYS Main Menu: Preferences →select Structural →OK 2.3选择单元类型: ANSYS Main Menu: Preprocessor →Element Type→Add/Edit/Delete →Add →select Solid Quad 4node 182(三节点常应变单元选择Solid Quad 4node 182,六节点三角形单元选择Solid Quad 8node 183)→OK (back to Element Types window) →Option →select K3: Plane Strain →OK→Close (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 →OK 2.5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(0,0),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(6,0),3(0,10) →OK 2.6 网格划分: ANSYS Main Menu: Preprocessor →Meshing →Mesh Tool→(Size Controls) lines: Set →依次拾取两条直角边:OK→input NDIV: 15 →Apply→依次拾取斜边:OK →input NDIV: 20 →OK →(back to the mesh tool window)Mesh:Areas, Shape: tri, Mapped →Mesh →Pick All (in Picking Menu) →Close( the Mesh Tool window) 2.7 模型施加约束: 给底边施加x和y方向的约束: ANSYS Main Menu: Solution →Define Loads →Apply →Structural →Displacement →On lines →pick the lines →OK →select Lab2:UX, UY →OK 给竖直边施加y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: 98000-9800*{Y};3) File>Save(文件扩展名:func) →返回:Parameters →Functions →Read from file:将需要的.func文件打开,参数名取meng,它表示随之将施加的载荷→OK →ANSYS Main Menu: Solution →Define Loads →Apply →Structural →Pressure →On Lines →拾取竖直边;OK →在下拉列表框中,选择:Existing table →OK →选择需要的载荷为meng参数名→OK 2.8 分析计算: ANSYS Main Menu: Solution →Solve →Current LS →OK(to close the solve Current Load
基于ANSYS软件的有限元分析报告 机制1205班杜星宇U201210671 一、概述 本次大作业主要利用ANSYS软件对桌子的应力和应变进行分析,计算出桌子的最大应力和应变。然后与实际情况进行比较,证明分析的正确性,从而为桌子的优化分析提供了充分的理论依据,并且通过对ANSYS软件的实际操作深刻体会有限元分析方法的基本思想,对有限元分析方法的实际应用有一个大致的认识。 二、问题分析 已知:桌子几何尺寸如图所示,单位为mm。假设桌子的四只脚同地面完全固定,桌子上存放物品,物品产生的均匀分布压力作用在桌面,压力大小等于300Pa,其中弹性模量E=9.3GPa,泊松比μ=0.35,密度ρ=560kg/m3,分析桌子的变形和应力。
将桌脚固定在地面,然后在桌面施加均匀分布的压力,可以看作对进行平面应力分析,桌脚类似于梁单元。由于所分析的结构比较规整且为实体,所以可以将单元类型设为八节点六面体单元。 操作步骤如下: 1、定义工作文件名和工作标题 (1)定义工作文件名:执行Utility Menu/ File/Change Jobname,在弹出Change Jobname 对话框修改文件名为Table。选择New log and error files复选框。 (2)定义工作标题:Utility Menu/File/ Change Title,将弹出Change Title对话框修改工作标题名为The analysis of table。 (3)点击:Plot/Replot。 2、设置计算类型 (1)点击:Main Menu/Preferences,选择Structural,点击OK。
一、实验目的 通过上机对有限元法的基本原理和方法有一个更加直观、深入的理解;通过对本实验所用软件平台Ansys 的初步涉及,为将来在设计和研究中利用该类大型通用CAD/CAE 软件进行工程分析奠定初步基础。 二、实验设备 机械工程软件工具包Ansys 三、实验内容及要求 1) 简支梁如图3.1.1所示,截面为矩形,高度h=200mm ,长度L=1000mm ,厚 度t=10mm 。上边承受均布载荷,集度q=1N/mm2,材料的E=206GPa ,μ=0.29。平面应力模型。 X 方向正应力的弹性力学理论解如下: 图3.1.1 ①在Ansys 软件中用有限元法探索整个梁上x σ,y σ的分布规律。 ②计算下边中点正应力x σ的最大值;对单元网格逐步加密,把x σ的计算值与理论解对比,考察有限元解的收敛性。 ③针对上述力学模型,对比三节点三角形平面单元和4节点四边形平面等参元的求解精度。 2) 一个正方形板,边长L = 1000mm ,中心有一小孔,半径R = 100mm ,左右边 受均布拉伸载荷,面力集度q = 25MPa ,如图 3.2.1所示。材料是 206E GPa =,0.3μ=,为平面应力模型。当边长L 为无限大时,x = 0截面上理论解为: ) 534()4 (6222 23-+-=h y h y q y x L h q x σ
)32(2|44 220r R r R q x x ++==σ 其中R 为圆孔半径,r 为截面上一点距圆心的距离。x = 0截面上孔边(R r =)应力q x 3=σ。所以理论应力集中系数为3.0。 图3.2.1 用四边形单元分析x = 0截面上应力的分布规律和最大值,计算孔边应力集中系数,并与理论解对比。利用对称性条件,取板的四分之一进行有限元建模。 3) 如图3.3.1所示,一个外径为0.5m ,内径为0.2m ,高度为0.4m 的圆筒,圆 筒的外壁施加100MPa 的压强,圆筒的内部约束全部的自由度,材料参数是密度。 使用平面单元,依照轴对称的原理建模分析。 q
有限元分析作业 作业名称扳手静态受力分析 姓名 学号 班级 宁波理工学院
题目:扳手静态受力分析: 扳手的材料参数为:弹性模量E=210GPa,泊松比u=0.3:此模型在左侧内六角施加固定位移约束,在右侧表面竖直方向上施加6 10 48 N的集中力。 模型如下图: 1-1 1.定义工作文件名和文件标题 (1)定义工作文件名:执行File-Chang Jobname-3090601048 (2)定义工作标题:执行File-Change Tile-3090601048 (3)更改工作文件储存路径:执行File-Chang Directory-E:\ANSYS 2.定义分析类型、单元类型及材料属性 (1)定义分析类型,执行Main Menu-Preferences,如下图所示:
2-1 (2)定义单元类型,执行Main Menu-Preprocessor-Element Type-Add弹出Element Type 对话框.如下图所示: 2-2 (3)定义材料属性 执行Main menu-Preprocessor-Material Props-Material models,在Define material model behavior对话框中,双击 Structual-Linear-Elastic-Isotropic.如下图所示:
2-3 3.导入几何模型 将模型导入到ANSYS,执行File-Import—PRAR…—浏览上述模型,如下图所示: 3-1
3-2 4. 网格划分 执行Main Menu-Preprocessor-meshing-Mesh Tool命令,考虑到零件的复杂性,采用智能网格划分,精度为1,其他选项为默认,如下图所示: 4-1
电磁场ansoft软件应用作业 姓名 学号 班级
静电场范例: 一、题目 单心电缆有两层绝缘体,分界面为同轴圆柱面。已知,R1=10mm,R2=20mm,R3=30mm,R4=31mm,内导体为copper,外导体为lead,中间的介质ε1=5ε0, ε2=3ε0, ,内导体U=100V,外导体为0V 求 1用解析法计算电位,电场强度,电位移随半径的变化,计算单位长度电容和电场能量。 2用ansfot软件计算上述物理量随半径的变化曲线,并画出电压分布图,计算出单位长度电容,和电场能量 二、解答
1、解析法: 在介质中取任意点P ,设它到电缆中心距离为r 。过P 点作同轴圆柱面,高为l 。该面加上上下两底面作为高斯面S 。 D rl S d D S )2(π=?? ε 1 1D E = ε 2 2D E = ??+=R R dr R R dr U E E 32 2121 将方程联立,代入数据解得: m V r E /05.731≈ ,m V r E /75 .1212≈ 所以 12 9 2 1158.8573.05 3.23/1010D C r r m E ε--???=?== 电位 r R R R dr dr l d E r r E E ln 05.7341.236232 211 --=?+?=?=??? ∞ ? V r R dr l d E r r E ln 75.12192.4263 22 --=?=?=?? ∞ ? V 电场能量 97 2 11 3.23 1.181173.05221010e D r r E r ω--??=?=??= 3 J m 97 2 22 3.23 1.9711121.75221010e D r r E r ω--??=?=??= 3 J m 单位长度电场能量 231277632 12 12 222(1.18ln 1.97ln ) 1.02101010e e e R R rdr rdr J m R R R R W R R πππωω---=+=???+??=???单位长度电容 6 1022 22 1.0210 2.0410100e W C F m U --??===? 2、ansoft 仿真
有限元上机实验报告 姓名柏小娜 学号0901510401
实验一 一 已知条件 简支梁如图所示,截面为矩形,高度h=200mm ,长度L=1000mm ,厚度t=10mm 。上边承受均布载荷,集度q=1N/mm 2,材料的E=206GPa ,μ=0.29。平面应力模型。 X 方向正应力的弹性力学理论解如下: )534()4 (6222 23-+-=h y h y q y x L h q x σ 二 实验目的和要求 (1)在Ansys 软件中用有限元法探索整个梁上x σ,y σ的分布规律。 (2)计算下边中点正应力x σ的最大值;对单元网格逐步加密,把x σ的计算值与理论解对比,考察有限元解的收敛性。 (3)针对上述力学模型,对比三节点三角形平面单元和4节点四边形平面等参元的求解精度。 三 实验过程概述 (1) 定义文件名 (2) 根据要求建立模型:建立长度为1m ,外径为0.2m ,平行四边行区域 (3) 设置单元类型、属性及厚度,选择材料属性: (4) 离散几何模型,进行网格划分 (5) 施加位移约束 (6) 施加载荷 (7) 提交计算求解及后处理 (8) 分析结果 四 实验内容分析 (1)根据计算得到应力云图,分析本简支梁模型应力分布情况和规律。主要考察x σ和y σ,并分析有限元解与理论解的差异。 由图1看出沿X 方向的应力呈带状分布,大小由中间向上下底面递增,上下底面应力方向相反。由图2看出应力大小是由两侧向中间递增的,得到X 方向
上最大应力就在下部中点,为0.1868 MPa 。根据理论公式求的的最大应力值为0.1895MPa 。由结果可知,有限元解与理论值非常接近。由图3看出Y 的方向应力基本相等,应力主要分布在两侧节点处。 图 1 以矩形单元为有限元模型时计算得出的X 方向应力云图 图 2 以矩形单元为有限元模型时计算得出的底线上各点x 方向应力图 (2)对照理论解,对最大应力点的x σ应力收敛过程进行分析。列出各次计算 应力及其误差的表格,绘制误差-计算次数曲线,并进行分析说明。 答:在下边中点位置最大应力理论值为: MPa h y h y q y x L h q x 1895.0)5 34()4(622223=-+-=σ