有限元课程的设计.docVIP

目录 0.前言 2 1.问题阐述 3 2.有限元分析 4 2.1.梁的参数设定 4 2.2.材料参数 4 2.3.单元选择 4 2.4.梁的边界条件 4 2.5.梁所受的载荷 4 2.6.ANSYS软件应用说明 4 3.交互式的求解过程 5 3.1创建梁的各个节点 5 3.2定义单元类型、材料特性和梁的横截面几何参数 6 3.3创建单元 7 4.施加约束和载荷 8 4.1节点自由度约束 8 4.2施加节点13处的弯矩m。 8 4.3施加单元1到单元12上的的分布载荷q。 8 5.求解 9 5.1定义分析类型 9 5.2求解 9 6.后处理 9 6.1绘制梁的Y方向变形图 9 6.2建立单元结果表 10 6.3结果显示 11 退出程序 12 心得体会 12 参考文献 13 0.前言 目前，几乎所有高校的力学、土木、机械、航空、航天、船舶、水利、交通、桥梁等理工科专业，都为高年级本科生开设了《有限元方法》基础课程，为研究生开设了《非线性有限元方法》学位课程。学生在学习完有限元课程之后，还必须熟练掌握相关有限元软件的使用，才能将有限元基本理论有效地应用到实际工程问题分析中去。为此，部分有条件的高校也开设了有限元软件应用课程（课程名称可能会因学校及专业的不同而有所差异，但都是以讲解有限元软件ANSYS或其他软件为主）。哈尔滨工业大学航天学院工程力学专业20世纪90年代末即开设了该类课程《应用软件工程--ANSYS》，作者从2003年开始接手讲授该门课程。虽然市面上的ANSYS书籍很多，但却难以找出一本非常适合做教材的书籍，因此作者参考多本书籍自主编写了校内讲稿。经过6年多的试用，目前已基本成型，现将多年的校内讲稿和心得体会完善成书，以期与开设该类课程的兄弟院校分享、共勉，同时也供从事相关科研与工程项目的人员参考阅读。 　　ANSYS软件是目前国际上最著名的大型通用有限元分析软件，经过三十年的发展，已形成融结构、热、流体、电磁、声学及多物理场耦合为一体的大型通用有限元分析软件，广泛应用于航空航天、石油、化工、汽车、造船、铁道、电子、机械制造、地矿能源、水利、核能、生物、医学、土木工程、轻工、一般工业及科学研究等各个领域，其极强的分析功能覆盖了几乎所有的工程问题。作为世界最具权威的有限元产品和工业化分析标准，目前几乎所有的CAD/CAE/CAM软件都竞相开发了与ANSYS的专用接口，实现数据的共享和交换，如Pro/Engineer、NASTRAN、Alogor、I-DEAS及AutoCAD等。ANSYS软件在Linux和Windows下均有版本，并同时有32位和64位版本，目前必威体育精装版的版本为12.0。 　　本书以ANSYS 12.0版本为依据，以Windows NT为操作平台，将结构有限元分析的基本理论与ANSYS实践操作紧密结合，通过大量精心筛选的具有实际工程应用背景的原创性分析实例，以图形用户界面和命令流两种方式向读者全面介绍了ANSYS结构有限元分析方法。1.问题阐述 外伸梁上均布载荷的集中度为q=3kN/m，集中力偶矩Me=3kN·m列出剪力方程和弯矩方程，并绘制剪力图 。 长度 l=8m；宽度 b= 2m；厚度 h=0.5m 弹性模量=2.06e11 材料力学Ι（刘鸿文 第四版） P121 用材料力学计算所得剪力和弯矩图如下： 图2-1 剪力图 图2-2 弯矩图 2.有限元分析 2.1.梁的参数设定 长度 l=8m； 宽度 b= 2m； 厚度 h=0.5m 2.2.材料参数 材料特性应理想条件，即：满足完全弹性假定，连续性假定，均匀性假定，各向同性假定的理想弹性体。所以，选择弹性模量为2.06e11泊松比选择 u=0.2 2.3.单元选择 由于梁只受均布载荷和弯矩，所以我们择2维的单元。BEAM3单元，运用于 2维问题，具有拉，压，弯特性，在每个节点上有3个自由度X,Y方向位移以及 绕z轴的旋转。选择BEAM单元家族中的2D elastic3类型。即为二维梁单元。根 据梁的几何参数，所以参数定义为：AREA=1，IZZ=0.020833,HEIGHT=0.5。 2.4.梁的边界条件 在节点A处梁受X,Y两个方向的约束；节点B受只受Y方向的约束。 2.5.梁所受的载荷 CD之间作用着均布载荷q=3kN/m，在节点D处作用着集中力偶Me=3kN·m， 方向为顺时针方向，所以为负值。 2.6.ANSYS软件应用说明