2012重庆理工大学CAE-CAM论文外伸梁的有限元分析.docVIP

CAE考核论文 题 目：外伸梁的有限元分析 班 级： 班级学号： 姓 名： 联系电话： 题目：外伸梁的有限元分析 摘要：应用有限元分析软件MSC.Patran/Nastran2005，分析外伸梁在承受载荷情况下的受力情况，分析在这种受力情况下的应力大小情况和位移变形变化情况的结果。 1.1 有限元方法简介 有限元方法也叫“有限单元法”或“有限元素法”，英文是：“Finite Element Method”。这种方法最初起源于结构分析，由结构力学的位移法发展而来，其核心思想就是分片逼近 。 1956年美国航空工程师Turner和Clough为分析飞机结构，将结构力学的矩阵位移法原理推广到弹性力学的平面问题，获得巨大成功，分析结果与实验数据非常吻合。之后Clough又用这种方法处理了一些复杂的平面弹性力学问题并于1960年首次提出“有限单元法”这个名词。 早期的有限元法是建立在虚位移原理或最小势能原理基础上的，这对于人们理解有限元法的物理概念是很有帮助的。后来一些学者又提出一些新的变分原理和广义变分原理，并相继出现一些适应性更强、计算精度更高的新型单元模型，如：应力混合单元、杂交单元、。/混合单元和广义协调单元等等。 近50年来有限元方法已经有了巨大的发展，其应用领域已从单一的结构分析扩展到温度场分析、电磁场分析、流体流速场分析及声场分析等许多领域。 本课程主要介绍有限元方法在结构分析中的应用。 其分析问题的类型已从最初的线性稳态问题，如：平衡问题、特征值问题等，发展到瞬态响应问题、非线性问题及多介质的耦合问题，如：振动响应问题、碰撞问题、塑性成形问题、声固耦合问题及流体与固体耦合问题等等。 随着力学理论、计算数学和计算机技术等相关学科的发展，有限元理论也得到不断完善，成为工程分析中应用十分广泛的数值分析工具，特别是在现代机械工程、车辆工程、航空航天工程、土建工程中发挥着越来越大的作用，是现代CAE技术的核心内容之一。 1.2 有限元在结构分析中的主要应用 有限元结构分析主要研究各种工程结构机械结构及零部件以下性能： 1、线性静力学分析（强度与刚度分析） 2、非线性力学分析（强度与刚度分析） 3、特征值分析（固有频率与模态分析） 4、动力学分析（频率响应、瞬态响应） 5、稳定性分析（整体与局部的屈曲失稳分析） 6、多体耦合与接触分析 7、热分析与热-力耦合分析 8、耐久性分析（疲劳与断裂分析） 9、显示有限元动力学分析（碰撞分析——非线性瞬态响应） 与结构工程相关的分析还有： 1、板成形分析（冷冲压成形工艺性） 2、体成形分析（锻压成形工艺性） 3、浇注成形分析（铸造、注塑分析） 4、吹塑分析（有模吹塑与无模吹塑分析——高分子材料） 1.3 结构分析的目的 1.克服传统设计方法的不足 以往的设计大都是基于经验的,基于经验的设计在以往的产品开发中取得了巨大的成功,但也存在一些不足,一般只能解决行不行的问题,很难解决优不优的问题,并且经验的积累需要时间,有时也不可可靠。 2.评价设计,优化设计 尽管为了解决结构优化的问题,也有人提出了一些新的设计理念,如减法设计原则。解决上述问题的根本手段就是采用合理的,科学的方法对上述性能进行分析。 关键词：有限元 外伸梁 应力 位移 变形 论文内容： (1)前言 本文主要分析外伸梁在承受载荷情况下的受力情况，分析在这种受力情况下的应力大小情况和位移变形变化情况的结果。 (2)工程实例描述 本文主要分析的外伸梁主要应用于建筑中，该外伸梁是矩形截面，长为L=100，宽为B=0.5，高H=3。在梁的左端和长度为60的两个位置分别设置两个铰支座，其所受约束载荷为：在0—60和80—100的长度上受到大小为100的均布载荷。 (2)有限元分析过程简单描述： 1．新建一数据库文件：第一步就是在有限元分析软件MSC.Patran/Nastran2005中新建一个数据库文件命名为wsl。 2．创建几何模型：然后就可以根据自己的要求建立所要分析的零件的几何模型。 3．划分有限元网格：根据实际要求合理划分有限元网络，Number of Element=50。 4．施加边界条件：根据实际要求施加约束载荷和固定约束。 5．定义材料属性：根据要求定义材料属性，其中材料为steel,弹性系数（Elastic Modulus）=2.1e11，泊松比（Poisson Ratio）=0.3。 6．定义单元属性：根据实际要求定义单元属性，其中Bar Orientation为0，0，1。 7．进行分析：这一步骤主要是对外伸梁进行和读入分析结果。在MSC.Patran2005的分析模块中选择相应