有限元实验报告.docx
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有限元实验报告
有限元实验报告
学院:
机械科学与工程学院
专业:
机械工程及自动化
班级:
411207班
姓名:
石承钢
学号:
目录
实验1:
杆系结构有限元静力学分析
实验4:
平面结构有限元静力学分析
实验6:
空间结构有限元静力学分析
作业1:
杆系结构有限元分析---14
作业2:
平面问题有限元分析---20
作业3:
空间问题有限元分析----25
附加作业:
工字梁的应力分析----30
实验1:
杆系结构有限元静力学分析——订书针
1.问题描述:
上图所示为订书钉,尺寸见图中标注。
材料弹性模量为E=2.1×105MPa,泊松比为0.3,横截面积尺寸为宽B=0.64mm,高H=0.402mm。
当订书钉被压入纸张时,约需要120N的载荷,载荷均匀分布在订书钉上部。
就以下两种情况进行有限元分析:
(1).钉入时A、B为铰支;
(2).钉入时A、B为固支。
2.建模过程:
2-1.选择单元类型:
单元类型选择为Beam188.
2-2.定义单元截面:
2-3.定义材料属性:
弹性模量E=210E3,泊松比为0.3.
2-4建模并划分网格:
创建关键点、利用lines建立beam单元,划分网格。
2-5.施加载荷:
2-6.施加约束:
3.求解及后处理:
3-1.求解:
3-2.后处理:
各种应力、位移图:
3-2-1:
铰接的后处理图:
3-2-2.固定的后处理图:
实验4:
平面结构有限元静力分析
1.问题描述:
这是一个简单的角支架结构静力分析,如其所示:
左上角的销孔的有一约束,右下销孔有一约束。
2.建模过程:
2-1.创建平面、圆弧面,并用布尔操作连接为以整体:
2-1.对直角处进行倒角:
2-3.创建两个孔:
先创建两个圆,再利用布尔操作去除
3.单元选择、材料选择、划分网格、施加约束和载荷等,得到如下图的模型:
4.后处理:
求解后,查看后处理图形:
实验6:
空间结构有限元静力学分析——轴承座
1.问题描述:
熟悉Ansys的建模操作过程,分析轴承座的受力。
2.建模过程:
2-1.创建底座模型:
2-2.创建支撑部分:
2-3.镜像模型:
3.有限元分析:
3-1.定义单元、划分网格:
3-2.划分网格后的图形:
3-3.位移云图:
3-4.等效应力图:
作业1:
杆系结构有限元分析——两杆件的受力
1.问题描述:
2个杆件的材料参数均为E=10×106N/cm2,截面积均为A=1.5cm2。
节点3承受Fx3=500N和Fy3=300N的载荷。
对结构进行有限元静力分析,手动推导计算过程,求解节点位移、各支反力、各单元应力。
2.手动推导过程:
因为:
Fx2*40+Fx3*40=Fy3*40
所以:
Fx2=-200N.
同理:
Fx1=-300N,Fy1=-300N
Fy2=0
故杆1的轴力为300N,杆2的轴力
为200N。
应变为:
2=5.33×10-3cmv3=1.731×10-3cm
应力为:
σ1=300/1.5=283N/cm2
σ3=200/1.5=133N/cm2
3.有限元分析过程:
3-1.选择单元类型、定义实常数和材料属性:
单元类型选择link188。
3-2.建立关键点和分析模型:
关键点为(0,0,0),()(0,40.0)
3-3.划分网格:
3-4.创建约束和施加载荷:
3-5.求解及后处理:
3-5-1.前后变化比较:
3-5-2.节点位移:
3-5-3.总位移矢量云图:
3-5-4.轴力输出表:
3-5-5.应力表:
3-5-6.支座反力:
由上面的分析可知:
手动推导的结果和用Ansys分析的结果吻合。
作业2:
平面问题有限元分析——平面四节点单元
1.问题描述:
用有限单元法对P84习题图5-1(b)图结构进行分析,计算结构最大位移和最大应力。
2.有限元分析过程:
2-1.选择单元类型、定义实常数和材料属性:
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