有限元实验报告.doc

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----------------------3 实验4：平面结构有限元静力学分析---------------------7 实验6：空间结构有限元静力学分析--------------------10 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 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。 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 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： 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 问题描述：熟悉Ansys的建模操作过程，分析轴承座的受力。 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： 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 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。 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=5.33×10-3cm v3=1.731×10-3cm 应力为：σ1=300/1.5=283N/cm2 σ3=200/1.5=133N/cm2 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），（40,40,0）（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.