上海大學(xué)《有限元》2020年上機(jī)考題試題及答案

1、上海大學(xué) 2020 2021 學(xué)年 春 季學(xué)期試卷 A 上機(jī)操作題課程名： 有限元分析 課程號(hào)： 09A36012 學(xué)分： 3應(yīng)試人聲明：我保證遵守上海大學(xué)學(xué)生手冊(cè)中的上海大學(xué)考場規(guī)則 ，如有考試違紀(jì)、作弊行 為，愿意接受上海大學(xué)學(xué)生考試違紀(jì)、作弊行為界定及處分規(guī)定的紀(jì)律處分。應(yīng)試人 應(yīng)試人學(xué)號(hào) 應(yīng)試人所在院系六 上機(jī)操作題 （30 分）目標(biāo) ：使用接觸預(yù)測球（ Ball）和窩（ Socket）間的球形界面的壓力形貌。模型描述：球窩連接 2D 軸對(duì)稱模型和 球窩連接 3D 四分之一模型材料：鋼對(duì)鋼接觸：球形界面摩擦區(qū)域，摩擦系數(shù) =0.25載荷和邊界條件：窩固定在頂部，球的下部在 -Y 方向施

2、加 1000N 力上機(jī)實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求：1、簡要寫出主要的分析過程；針對(duì) 2D 軸對(duì)稱模型和 3D 四分之一模型，哪些方面需要加 以注意（ 6 分）；2、針對(duì)球窩連接 2D 軸對(duì)稱模型，用總體單元尺寸分別為 1.0 和 0.5mm 劃分網(wǎng)格，給出劃 分網(wǎng)格后的有限元模型圖（ 4 分）；3、針對(duì)球窩連接 2D 軸對(duì)稱模型，分別給出兩種網(wǎng)格劃分方式下結(jié)構(gòu)的 von- Mises 應(yīng)力云 圖及位移云圖，并在云圖上標(biāo)示出最大值所發(fā)生的位置；用 contact tool 給出兩種網(wǎng)格劃分 方式下接觸面的接觸壓力云圖。 （ 12 分）。4、針對(duì)球窩連接 3D 四分之一模型，用總體單元尺寸為 0.75mm 劃分

3、網(wǎng)格，并施加和 2D軸對(duì)稱模型相同的載荷和邊界條件，進(jìn)行計(jì)算，給出劃分網(wǎng)格后的有限元模型圖，以及von-Mises 應(yīng)力云圖及位移云圖，并在云圖上標(biāo)示出最大值所發(fā)生的位置。 （6 分）5、簡單描述自己的心得體會(huì)。 （ 2 分）上機(jī)實(shí)驗(yàn)報(bào)告 :1.2D 軸對(duì)稱模型分析過程：打開 workbench15.0，在左側(cè)選擇 static structurl ，材料為鋼， 在 unite 菜單中 選擇單位，然后鼠標(biāo)右鍵點(diǎn)擊 geometry，選擇 properties ，在 analysis type 中選 擇 2D （在導(dǎo)入前設(shè)置為對(duì)稱界面）如圖：在 geometry 中導(dǎo)入 ball-socket2

4、D模型，并打開 model，啟動(dòng) Mechanical，將 作業(yè)單位制改為 Metric （ mm,Kg,s,mV,mA）改變部件特性為軸對(duì)稱，選中 Geometre，在 Details of Geometry 中把 2DBehavior 改為 Axisymmetric修改接觸行為， 在 contact of region 里面選擇 Behavior 為 frictional ，將 fiction Coefficient 修改為 0.25執(zhí)行網(wǎng)格劃分， 總體單元尺寸分別為 1.0 和 0.5mm 劃分網(wǎng)格， 在 element size 填寫 0.5 和 1mm ，得到以下網(wǎng)格劃分：1mm0.

5、5mm選擇 static structural，右鍵選擇球窩上邊界，插入 fixed support，選擇球下 邊界插入 load/force ，在 define by 選擇 component，在 y 方向輸入 -1000選中 solution，插入 deformation total 還有 stress-equivalent （ von mise），再 插入 contact tool ，右鍵 contact tool 插入 pressure。最后進(jìn)行 solve。1.2 分析過程注意事項(xiàng)：總體單元尺寸：relevence 拖動(dòng)按鈕，但是輸不進(jìn) 0.5， sizing 里面，并且單位要修改成

6、 mm 。一一開始添加總體單元尺寸，以為是在后面查資料后，才明白總體單元尺寸在開始 element size 還是缺省的，找不到，后面查資料把 use advenced size function修改成 off ，element size 才出現(xiàn)。對(duì)稱：在導(dǎo)入 2D 模型前，要在 properties 把 analysis typel 改成對(duì)稱界面，修改為 2D，不然導(dǎo)入模型后就不能夠修改了。2、針對(duì)球窩連接 2D軸對(duì)稱模型， 用總體單元尺寸分別為 1.0和 0.5mm劃分網(wǎng)格，給出劃分網(wǎng)格后的有限元模型圖（ 4 分）；1mm0.5mm3. 針對(duì)球窩連接 2D 軸對(duì)稱模型，分別給出兩種網(wǎng)格劃分方式下結(jié)構(gòu)的von- Mises 應(yīng)力云圖及位移云圖，并在云圖上標(biāo)示出最大值所發(fā)生的位置；用contact tool 給出兩種網(wǎng)格劃分方式下接觸面的接觸壓力云圖。得到如下圖：0.5mm 位移云圖0.5mm 應(yīng)力云圖0.5mm 接觸壓力云圖1mm 位移云圖1mm 應(yīng)力云圖1mm 接觸壓力云圖4.3D 模型分析（ 有限元模型圖，以及 von-Mises 應(yīng)力云圖及位移云圖 ）：導(dǎo)入模型，設(shè)置好單位后，修改連接方式：劃分網(wǎng)格設(shè)置：得到如圖網(wǎng)格：固定，添加受力：添加位移和應(yīng)力進(jìn)行 solve5. 簡單描述自己的心得體會(huì)。通過本次上機(jī)實(shí)驗(yàn)，學(xué)會(huì)了用對(duì)稱分析法分析 2D,3D 模型