1、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=2.1105MPa,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
2、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
3、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
4、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=10106N/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=5.3310-3cm v3=1.73110-3cm应力为:1=300/1.5=283N/cm2 3=200/1.5=133N/cm2
5、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: