吉林大學(xué)有限元分析課實(shí)驗(yàn)報(bào)告

有限元方法B實(shí)驗(yàn)報(bào)告與作業(yè)班級(jí)：411210班姓名：林亮基學(xué)號(hào)：41121010學(xué)院：機(jī)械學(xué)院吉林大學(xué)機(jī)械科學(xué)與工程學(xué)院41121010林亮基目錄TOC\o"1-3"\h\z\u280實(shí)驗(yàn)1：桿系結(jié)構(gòu)有限元靜力學(xué)分析 頁(yè)實(shí)驗(yàn)1：桿系結(jié)構(gòu)有限元靜力學(xué)分析實(shí)驗(yàn)?zāi)康模和ㄟ^(guò)本實(shí)驗(yàn)掌握桿系結(jié)構(gòu)有限元靜力學(xué)分析GUI操作，并熟悉相應(yīng)的APDL命令流。問(wèn)題描述：上圖所示為訂書(shū)釘，尺寸見(jiàn)圖中標(biāo)注。材料彈性模量為E=2.1×105MPa，泊松比為0.3，橫截面積尺寸為寬B=0.64mm，高H=0.402mm。當(dāng)訂書(shū)釘被壓入紙張時(shí)，約需要120N的載荷，載荷均勻分布在訂書(shū)釘上部。就以下兩種情況進(jìn)行有限元分析：1）釘入時(shí)A、B為鉸支；2）釘入時(shí)A、B為固支。實(shí)驗(yàn)思路：1）由于結(jié)構(gòu)和誰(shuí)都處于平面內(nèi)，且結(jié)構(gòu)和受力相對(duì)于訂書(shū)釘中心軸對(duì)稱(chēng)，所以可采用對(duì)稱(chēng)的平面梁模型，即選取1/2模型進(jìn)行分析，在此考慮了在梁模型中的倒角對(duì)結(jié)構(gòu)變形和受力的情況影響；2）單元類(lèi)型選擇BEAM188；（在ANSYS14.0里只能選這個(gè)了）3）根據(jù)坐標(biāo)生成關(guān)鍵點(diǎn)，由關(guān)鍵點(diǎn)連成線，生成直線倒角，再對(duì)幾何模型（線）進(jìn)行（一維）網(wǎng)格劃分。實(shí)驗(yàn)步驟：選擇單元類(lèi)型在ANSYS界面內(nèi)，執(zhí)行MainMenu>Preprocessor>ElementType>Add/Edit/Delete，添加一個(gè)element；選擇Structural>Beam>2node188，點(diǎn)擊OK確定。定義截面屬性Sections>Beam>CommonSections在彈出的對(duì)話框中輸入截面尺寸（B=0.402，H=0.64）此處一度遇到困難，因?yàn)?4.0版本中的Beam188無(wú)需定義實(shí)常數(shù)。定義材料參數(shù)在ANSYS界面中執(zhí)行MainMenu>Preprocessor>MaterialProps>MaterialModels>Structural>Linear>Elastic>Isotropic在這里必須指出的是，指導(dǎo)書(shū)上全都說(shuō)明要雙擊打開(kāi)，實(shí)際上是單擊即可。生成幾何模型Step1生成三個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)MainMenu>Preprocessor>Modeling>Create>Keypoints>InActiveCS依次輸入三個(gè)點(diǎn)的坐標(biāo)：（6.32,0,0）、（6.32,6.1,0）、（0,6.1,0），每輸入一個(gè)點(diǎn)的坐標(biāo)后點(diǎn)Apply，輸入最后一個(gè)坐標(biāo)點(diǎn)Apply后點(diǎn)Cancel。Step2生成兩條線段MainMenu>Preprocessor>Modeling>Create>lines>lines>InActiveCoord分別用Pick選擇點(diǎn)1和2，再選擇點(diǎn)2和點(diǎn)3，點(diǎn)擊OKStep3建立線1和線2之間的倒角MainMenu>Preprocessor>Modeling>Create>lines>lineFillet>Pick分別單擊線1和線2>OKFilletradius中輸入0.5，在Numbertoassign中輸入6，點(diǎn)擊OK5、劃分單元Step1設(shè)置所有的線上劃分單元的個(gè)數(shù)MainMenu>Preprocessor>Meshing>SizeCntrls>ManualSize>lines>Alllines在No.ofelementdivisions中輸入4，點(diǎn)擊OK。Step2劃分單元MainMenu>Preprocessor>Meshing>Mesh>lines點(diǎn)擊Pickall，點(diǎn)擊OK6、施加約束和均布力Step1施加均布力UtilityMenu>Select>Entities>lines>ByLocation>Ycoordinates輸入6.1，點(diǎn)擊OKUtilityMenu>Select>Entities>Elements>Attachedto>lines點(diǎn)擊OKMainmenu>Solution>DefineLoads>Apply>Structural>Pressure>OnBeams點(diǎn)擊Pickall，輸入-120/(6.32-0.5)/2，點(diǎn)擊OKStep2對(duì)關(guān)鍵點(diǎn)3施加X(jué)方向約束和相對(duì)于Z方向的旋轉(zhuǎn)約束UtilityMenu>Select>EverythingPreprocessor>Loads>DefineLoads>Apply>Structural>Displacement>OnKeypoints選擇關(guān)鍵點(diǎn)3，選擇UX和ROTZ，點(diǎn)擊OKStep3對(duì)關(guān)鍵點(diǎn)1施加固定邊界條件Preprocessor>Loads>DefineLoads>Apply>Structural>Displacement>OnKeypoints選擇關(guān)鍵點(diǎn)1，選擇AllDOF，點(diǎn)擊OK7、分析計(jì)算Mainmenu>Solution>Solve>CurrentLS點(diǎn)擊OK8、結(jié)果的一般顯示對(duì)線單元按實(shí)體效果進(jìn)行顯示UtilityMenu>PlotCtrls>Style>SizeandShape>ESHAPEON>在SCALE輸入0.5，點(diǎn)擊OK顯示完整的有限元模型，UtilityMenu>PlotCtrls>Style>SymmetryExpansion>Periodic/CycleSymmetryExpansion選擇ReflectaboutYZ點(diǎn)擊OK效果如圖所示：對(duì)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行云圖顯示，這里用的是X-ComponentofDisplacement，如下圖所示：軸力圖和剪力圖如下：實(shí)驗(yàn)2：基于APDL命令流方式的桿系結(jié)構(gòu)有限元靜力學(xué)分析問(wèn)題描述一座小型鐵路橋由橫截面積均為3250mm2的鋼制桿件組成。一輛貨車(chē)停在橋上，其載荷施加在橋梁兩側(cè)的桁架上，單側(cè)桁架如上圖所示，等效載荷為F1和F2，材料彈性模量為E=2.1×105MPa，泊松比為0.3，密度為7.8×105kg/m3。使計(jì)算位置R處由載荷作用而沿著水平方向移動(dòng)的距離以及支反力。同時(shí)，分析各節(jié)點(diǎn)的位移和單元應(yīng)力實(shí)驗(yàn)思路由于并不熟悉命令流操作，所以我先按照實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)上的操作步驟完成了有限元分析，再查看命令流文件，并且把命令流復(fù)制移植了一次，試驗(yàn)其是否能達(dá)到效果。實(shí)驗(yàn)步驟由于GUI操作的步驟在其他實(shí)驗(yàn)中已經(jīng)嘗試，故在此不再重復(fù)贅述，直接展示分析結(jié)果圖：變形圖如下：位移云圖如下：軸力圖如下：實(shí)驗(yàn)3：實(shí)體建模實(shí)驗(yàn)?zāi)康模和ㄟ^(guò)本實(shí)驗(yàn)熟悉ANSYS界面、空間、基本建模操作、布爾運(yùn)算。實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ蛨D實(shí)驗(yàn)思路按照實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)的指導(dǎo)，先建立長(zhǎng)方體、圓柱等基本圖形，再進(jìn)行布爾運(yùn)算減去多余部分，而且考慮到模型是對(duì)稱(chēng)結(jié)構(gòu)，所以先建一半的模型，然后通過(guò)鏡像獲得整個(gè)模型。實(shí)驗(yàn)步驟創(chuàng)建模型Step1生成長(zhǎng)方體MainMenu:Preprocessor>Create>Block>ByDimensions在對(duì)話框中輸入X1=0，X2=3，Y1=1，Y2=1，Z1=0，Z2=3Step2平移并旋轉(zhuǎn)工作平面UtilityMenu>WorkPlane>OffsetWPbyIncrements把工作平面的坐標(biāo)原點(diǎn)移動(dòng)到（2.25，1.25,0.75），并旋轉(zhuǎn)90°Step3創(chuàng)建圓柱體MainMenu:Preprocessor>Create>Cylinder>SolidCylinder創(chuàng)建一個(gè)半徑為0.375,、高度為-1.5的圓柱體再通過(guò)Copy菜單復(fù)制一個(gè)圓柱體Step4利用布爾操作減去圓柱體MainMenu:Preprocessor>Modeling>Operate>Boolean>Subtract>Volume操作完成后將工作坐標(biāo)移動(dòng)到原始坐標(biāo)Step5創(chuàng)建支撐部分（長(zhǎng)方體）MainMenu:Preprocessor>Create>Block>By2corners&Z長(zhǎng)方體的尺寸為1.5*1.75*0.75完成操作后將工作坐標(biāo)原點(diǎn)偏移到剛創(chuàng)建的長(zhǎng)方體的左上角。在平面視圖拾取點(diǎn)可能會(huì)拾取不正確，轉(zhuǎn)換為立體視圖拾取就一目了然了。Step6創(chuàng)建軸瓦支架的上部MainMenu:Preprocessor>Modeling>Create>Cylinder>PartialCylinderStep7在軸承孔的位置創(chuàng)建圓柱體為布爾操作做準(zhǔn)備MainMenu:Preprocessor>Modeling>Create>Cylinder>SolidCylinderStep8用布爾操作減去兩個(gè)圓柱體，生成軸承孔執(zhí)行MainMenu:Preprocessor>Modeling>Operate>Boolean>Subtract>VolumeStep9合并重合的關(guān)鍵點(diǎn)Step10創(chuàng)建一個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)，并利用該點(diǎn)與另外兩點(diǎn)生成一個(gè)三角形平面這一步需要用到CreateKeypoints、CreateArea等操作Step11將三角形平面拉伸成實(shí)體MainMenu:Preprocessor>Modeling>Operate>ExtrudeStep12通過(guò)鏡像操作生成完整模型MainMenu:Preprocessor>Modeling>Reflect效果如圖所示（通過(guò)Numbering開(kāi)啟了體的標(biāo)號(hào)，顏色效果比較好看）2、定義單元類(lèi)型和材料屬性Step1定義單元類(lèi)型執(zhí)行MainMenu>Preprocessor>ElementType>Add/Edit/Delete在14.0版本中，選擇的是Solid>Tet>10node187單元。熟悉了14.0的單元種類(lèi)之后，要找到合適的類(lèi)型替代指導(dǎo)書(shū)給出的單元也沒(méi)以前那么難了。Step2定義材料屬性為了定義材料的屬性，在ANSYS界面中執(zhí)行MainMenu>Preprocessor>MaterialProps>MaterialModels>Structural>Linear>Elastic>Isotropic彈性模量輸入30e6，泊松比輸入0.3。指導(dǎo)書(shū)沒(méi)有給出泊松比，在老師的指導(dǎo)下選用了0.3劃分網(wǎng)格打開(kāi)meshingtool，將智能網(wǎng)格劃分器設(shè)置為on，將滑動(dòng)條滑到“6”，指導(dǎo)書(shū)給出的是“8”，但為了獲得更好的效果，以及出于對(duì)電腦運(yùn)算速度的信心，我設(shè)置為6，后來(lái)發(fā)現(xiàn)網(wǎng)格其實(shí)還是比較大的。確認(rèn)各項(xiàng)為Volume、Free、Tet，單擊Mesh>pickall劃分網(wǎng)格，效果如圖：保存文件（為實(shí)驗(yàn)6做準(zhǔn)備）實(shí)驗(yàn)4：平面結(jié)構(gòu)有限元靜力學(xué)分析一、問(wèn)題描述如圖所示，這是一個(gè)簡(jiǎn)單的，單一載荷的角支架結(jié)構(gòu)靜力分析。在左上的銷(xiāo)孔的圓周施加約束（通過(guò)焊接），施加一個(gè)均布載荷作用于右下銷(xiāo)孔的底部。這個(gè)問(wèn)題的目的是展示典型的ANSYS有限元分析方法。采用的是美國(guó)常用單位制。已知條件角支架的尺寸如上圖所示。支架采用A36鋼，楊氏彈性模量是30*106，泊松比是0.27實(shí)驗(yàn)思路該分析將問(wèn)題假設(shè)為平面應(yīng)力。由于與它的x和y維度相比，支架在z方向上?。?.5英寸厚），并且由于壓力載荷作用在X-Y平面，所以這個(gè)假設(shè)可行。根據(jù)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)，我的方法是使用實(shí)體建模生成二維模型，再使用單元和節(jié)點(diǎn)自動(dòng)劃分網(wǎng)格。（ANSYS中的另一個(gè)選擇是直接創(chuàng)建節(jié)點(diǎn)和單元。）實(shí)驗(yàn)步驟總結(jié)實(shí)驗(yàn)過(guò)程可以概括為以下7個(gè)步驟：建立幾何體定義材料屬性定義單元類(lèi)型劃分網(wǎng)格施加約束和載荷獲得求解結(jié)果顯示結(jié)果實(shí)驗(yàn)步驟1、建立幾何體Step1:生成矩形MainMenu>Preprocessor>Modeling>Create>Areas>Rectangle>ByDimensions輸入X1=0，X2=6，Y1=-1，Y2=1點(diǎn)擊Apply完成第一個(gè)矩形的創(chuàng)建。繼續(xù)輸入X1=4，X2=6，Y1=-1，Y2=-3點(diǎn)擊OK完成第二個(gè)矩形的創(chuàng)建。Step2:移動(dòng)工作平面并建立第一個(gè)圓UtilityMenu>WorkPlane>WPSettings，點(diǎn)擊Polar，點(diǎn)擊GridandTriad，在snapincrement輸入0.1.點(diǎn)擊OK并且關(guān)閉對(duì)話框。MainMenu>Preprocessor>Modeling>Create>Areas>Circle>SolidCircle拾取中心點(diǎn):WPX=0，WPY=0，設(shè)置半徑為1Step3:移動(dòng)工作平面并且創(chuàng)建第二個(gè)圓UtilityMenu>WorkPlane>OffsetWPto>Keypoints拾取矩形左下角的關(guān)鍵點(diǎn)和右下角關(guān)鍵點(diǎn)，點(diǎn)擊OK關(guān)閉拾取菜單。MainMenu>Preprocessor>Modeling>Create>Areas>Circle>SolidCircle在此拾取中心點(diǎn):WPX=0，WPY=0，設(shè)置半徑為1Step4:用布爾操作合并面積MainMenu>Preprocessor>Modeling>Operate>Booleans>Add>Areas點(diǎn)擊PickAllStep5:創(chuàng)建圓角UtilityMenu>PlotCtrls>Numbering勾選linenumbering，點(diǎn)擊OK確認(rèn)改變控制，關(guān)閉對(duì)話框。UtilityMenu>WorkPlane>DisplayWorkingPlane(toggleoff)MainMenu>Preprocessor>Modeling>Create>Lines>LineFillet選取L17和L8，在選取菜單中點(diǎn)擊OK完成選取，在radius（半徑）中輸入0.4，點(diǎn)擊OKUtilityMenu>Plot>Lines顯示線Step6為圓角創(chuàng)建面積.MainMenu>Preprocessor>Modeling>Create>Areas>Arbitrary>ByLines選取線L4,L5,和L1，點(diǎn)擊OKUtilityMenu>Plot>Areas顯示面積Step7:再次使用布爾操作合并面積MainMenu>Preprocessor>Modeling>Operate>Booleans>Add>AreasStep8:創(chuàng)建第一個(gè)銷(xiāo)孔UtilityMenu>WorkPlane>DisplayWorkingPlaneMainMenu>Preprocessor>Modeling>Create>Areas>Circle>SolidCircle輸入圓心:WPX=0WPY=0設(shè)置半徑為0.4完成創(chuàng)建Step9:移動(dòng)工作平面并創(chuàng)建第二個(gè)銷(xiāo)孔先移動(dòng)坐標(biāo)平面，然后仿照第一個(gè)孔的步驟完成第二個(gè)銷(xiāo)孔的創(chuàng)建Step10:使用布爾操作減去銷(xiāo)孔MainMenu>Preprocessor>Modeling>Operate>Booleans>Subtract>Areas選取大平面作為減去的母體，點(diǎn)擊OK，選取兩個(gè)銷(xiāo)孔作為減去的部分點(diǎn)擊OKStep11:完成模型的創(chuàng)建并保存文件如圖所示：2、定義材料屬性 MainMenu>Preprocessor>MaterialProps>MaterialModels單擊打開(kāi)Structural,Linear,Elastic,Isotropic.在彈性模量EX輸入30e6.在泊松比PRXY輸入0.273、定義單元類(lèi)型MainMenu>Preprocessor>ElementType>Add/Edit/Delete選擇solid8-nodequad183.點(diǎn)擊\o"1.2.10.ElementOptions"Options，在elementbehavior選擇planestresswiththicknessoption點(diǎn)擊OK關(guān)閉對(duì)話框定義實(shí)常數(shù)MainMenu>Preprocessor>RealConstants>Add/Edit/Delete在\o"PLANE82"PLANE183點(diǎn)擊OK輸入.5到THK.點(diǎn)擊OK關(guān)閉對(duì)話框 4、劃分網(wǎng)格MainMenu>Preprocessor>Meshing>MeshTool設(shè)置GlobalSize.輸入0.5.選擇AreaMeshing.點(diǎn)擊Mesh.Pickall 完成網(wǎng)格的劃分 如圖所示：5、施加約束和載荷Step1:施加約束UtilityMenu>Plot>LinesMainMenu>Solution>DefineLoads>Apply>Structural>Displacement>OnLines依次選取左孔圓周的線L10,L9,L11,L12在選擇菜單中點(diǎn)擊OK選擇AllDOF.點(diǎn)擊OKStep2:施加載荷MainMenu>Solution>DefineLoads>Apply>Structural>Pressure>OnLines拾取L6，點(diǎn)擊Apply.在VALUE輸入50，在optionalvalue輸入500.點(diǎn)擊Apply.拾取L7，點(diǎn)擊Apply.在VALUE輸入500，在optionalvalue輸入50點(diǎn)擊OK.Step3：保存文件6、獲得求解結(jié)果MainMenu>Solution>Solve>CurrentLS點(diǎn)擊OK開(kāi)始求解，求解結(jié)束后關(guān)閉對(duì)話框顯示結(jié)果Step1：通過(guò)后處理查看結(jié)果.MainMenu>GeneralPostproc>ReadResults>FirstSetStep2:繪制變形形狀MainMenu>GeneralPostproc>PlotResults>DeformedShape選擇Def+undeformed.如圖所示：Step3:繪制VonMises等效應(yīng)力MainMenu>GeneralPostproc>PlotResults>ContourPlot>NodalSolu選擇Stress，點(diǎn)擊vonMises(SEQV).點(diǎn)擊OK.應(yīng)力如圖如圖所示： Step4：繪制位移云圖MainMenu>GeneralPostproc>PlotResults>ContourPlot>NodalSolu選擇DOFSolution選擇Displacementvectorsum點(diǎn)擊OK位移云圖如圖所示：實(shí)驗(yàn)5：平面結(jié)構(gòu)有限元靜力學(xué)分析問(wèn)題描述：如圖所示，本實(shí)驗(yàn)需要完成的是一個(gè)簡(jiǎn)單的邊角支架的建模和靜力分析。該支架厚度為20mm，左邊兩孔受約束固定，右邊大孔受力的作用。該支架所用的材料是E=200GPa，泊松比0.25的A36鋼。實(shí)驗(yàn)步驟：1、建立模型Step1建立一個(gè)矩形MainMenu->Preprocessor->Modeling->Create->Areas->Rectangle->By2Corners.輸入如下數(shù)據(jù)：parametercircle2circle3WPX00WPY2080radius2020WPX=0，WPY=0，Width=80，Height=100Step2再建立一個(gè)圓形，選擇SolidCircle并輸入以下數(shù)據(jù)WPX=80，WPY=50，Radius=50用同樣的方法建立左邊兩個(gè)小圓，具體數(shù)據(jù)輸入如右邊表格所示：Step3再建立一個(gè)矩形，輸入如下參數(shù)：WPX=-20，WPY=20，Width=20，Height=60Step4進(jìn)行布爾操作Preprocessor->Operate->Booleans->Add->Areas.拾取所有已經(jīng)建立的面積點(diǎn)擊OK完成布爾運(yùn)算Step5建圓孔Preprocessor->Modeling->Create->Areas->Circle->SolidCircle.三個(gè)圓孔的參數(shù)如下表所示：parametercircle1circle2circle3WPX8000WPY502080radius301010Step6進(jìn)行布爾操作減去孔的面積Preprocessor->Modeling->Operate->Booleans->Subtract->Areas.拾取整個(gè)模型作為被減去的面積，點(diǎn)擊OK確認(rèn)拾取三個(gè)需要減去的圓孔，點(diǎn)擊OK確認(rèn)最終模型如圖所示：2、定義單元類(lèi)型和材料屬性Mainmenu->Preprocessor->ElementType->Add/Edit/Delete...選擇solidquad8node183單元然后點(diǎn)擊Options按鈕，在K3選擇Planestrsw/thk.點(diǎn)擊OK確認(rèn)Mainmenu->Preprocessor->RealConstants->Add在THK處輸入20，即厚度為20Mainmenu->Preprocessor->MaterialProps->Constant->Isotropic點(diǎn)擊OK定義彈性模量EX=200000（指導(dǎo)書(shū)上提示這個(gè)數(shù)值可能有問(wèn)題，我試了之后發(fā)現(xiàn)是可以的）泊松比PRXY=0.3點(diǎn)擊OK確認(rèn)新版的其他材料屬性的輸入位置和指導(dǎo)書(shū)上的舊版不同Mainmenu->Preprocessor->MaterialProps->Constant->Density輸入DENS=7.854e-6Mainmenu->Preprocessor->MaterialProps->Constant->Emissivity輸入EMIS=1Mainmenu->Preprocessor->MaterialProps->Constant->ShearModulus輸入GXY=80000劃分網(wǎng)格Mainmenu->Preprocessor->Meshing->SizeControl輸入Size=5Mainmenu->Preprocessor->Meshing->Mesh->Areas.Pickall4、施加約束和載荷MainMenu>Solution>Loads>Apply>Structural>Displacement.Utilitymenu>Plot>Nodes.把視圖放大到能看清楚節(jié)點(diǎn)Loads->Apply->Structural->Displacement->Onnodes拾取時(shí)使用circle選框拾取小孔內(nèi)第一圈所有節(jié)點(diǎn)選取點(diǎn)后點(diǎn)擊OK在對(duì)話框中選擇AllDOF，在VALUE鍵入0用同樣的方法約束另一個(gè)孔施加載荷Loads->Apply->Force/Moment->OnNodes.選擇右邊大孔底部中間的店點(diǎn)擊OK.在Y方向輸入-1000.5、求解UtilityMenu->Plot->ElementMainmenu->Solution->Solve->CurrentLS點(diǎn)擊OK進(jìn)行求解6、顯示結(jié)果變形圖如圖所示：應(yīng)力云圖如圖所示：位移云圖如圖所示：實(shí)驗(yàn)6：空間結(jié)構(gòu)有限元靜力學(xué)分析問(wèn)題描述：在實(shí)驗(yàn)3建模基礎(chǔ)上，對(duì)此空間結(jié)構(gòu)進(jìn)行約束、加載、求解，實(shí)現(xiàn)靜力學(xué)有限元分析。實(shí)驗(yàn)步驟（續(xù)實(shí)驗(yàn)三的步驟）施加約束MainMenu>Solution>Loads>Apply>Structural>Displacement>SymmetryB.C>OnAreas拾取四個(gè)孔的八個(gè)柱面，在這里學(xué)會(huì)了一個(gè)技巧，就是按住鼠標(biāo)左鍵可以改變選擇的對(duì)象施加ALLDOF約束然后再約束底部MainMenu>Solution>Loads>Apply>Structural>Displacement>Onlines拾取底部矩形的邊線，選擇UY施加載荷MainMenu>Solution>Loads>Apply>Structural>Displacement>Pressure>Onareas拾取小圓環(huán)面，施加1000N的力用同樣方法對(duì)軸承孔下半部分施加5000N的壓力求解Mainmenu->Solution->Solve->CurrentLS顯示結(jié)果變形圖如下：應(yīng)力云圖如下：位移云圖如下：作業(yè)1桿系結(jié)構(gòu)有限元分析一、問(wèn)題描述：2個(gè)桿件的材料參數(shù)均為E=10×106N/cm2，截面積均為A=1.5cm2。節(jié)點(diǎn)3承受Fx3=500N和Fy3=300N的載荷。對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行有限元靜力分析，手動(dòng)推導(dǎo)計(jì)算過(guò)程，求解節(jié)點(diǎn)位移、各支反力、各單元應(yīng)力。實(shí)驗(yàn)步驟：定義單元類(lèi)型，MainMenu>Preprocessor>ElementType>Add/Edit/Delete選擇Link180在RealConstant里定義截面面積A=1.5cm2=1.5*10-4m2在materialmodel里定義材料參數(shù)，彈性模量E=10*106N/cm2=1011Pa4、運(yùn)用在其他實(shí)驗(yàn)中學(xué)到的建立Keypoints的方法建立三個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)MainMenu>Preprocessor>Modeling>Create>Keypoints>InActiveCS單位換算后，坐標(biāo)分別為（0,0,0），（0,0.4,0）（0.4,0.4.0）5、利用上一步所建立的三個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)建立兩條直線，代表?xiàng)U1和桿26、劃分網(wǎng)格MainMenu>Preprocessor>Meshing>SizeCntrls>ManualSize>lines>Alllines。在對(duì)話框中的No.ofelementdivisions處輸入1，然后在點(diǎn)擊Mesh劃分單元7、對(duì)鉸點(diǎn)1和2施加約束MainMenu>Solution>Loads>Apply>Structural>Displacement>OnNodes選擇AllDOF施加載荷MainMenu>Solution>Loads>Apply->Force/Moment->OnNodes施加X(jué)方向500N，Y方向300N的力如圖所示：求解Mainmenu->Solution->Solve->CurrentLS查看結(jié)果在查看結(jié)果之前先進(jìn)行UnitMenu>PlotCtrls>Style>SizeandShape操作，輸入0.5，即以0.5的比例顯示實(shí)際桿件然后進(jìn)行MainMenu>GeneralPostproc>PlotResults>DeformedShape變形圖如下：MainMenu>GeneralPostproc>PlotResults>ContourPlot>NodalSolution位移云圖如下：作業(yè)2平面問(wèn)題有限元分析一、問(wèn)題描述：見(jiàn)教材P84習(xí)題5-1（b）?；贏NSYS軟件進(jìn)行有限元靜力學(xué)分析，計(jì)算結(jié)構(gòu)最大位移和最大應(yīng)力。要求給出相應(yīng)前處理、求解和后處理的關(guān)鍵步驟、圖片和結(jié)果。建模思路：我認(rèn)為本題的建模難點(diǎn)在于用布爾操作做出帶圓角的矩形孔，采用的方法是建立多個(gè)圖形拼湊出帶圓角的矩形的輪廓，再用布爾操作減去。單元類(lèi)型和材料屬性參考的是書(shū)本的例題。三、實(shí)驗(yàn)步驟：定義單元類(lèi)型，MainMenu>Preprocessor>ElementType>Add/Edit/Delete選擇8node183，在options里選擇K3的Planestrsw/thk設(shè)置材料屬性：MainMenu>Preprocessor>MaterialProps>MaterialModels>Structural>Linear>Elastic>Isotropic，EX輸入2.1e11,PRXY輸入0.3定義實(shí)常數(shù)，在RealConstants里的THK輸入0.01建立模型：Step1創(chuàng)建矩形MainMenu>Preprocessor>Modeling>Create>Areas>Rectangle>By2Corners輸入：WPX=0，WPY=0，Width=8，Height=8重復(fù)上述步驟，創(chuàng)建中心小矩形，原點(diǎn)為（3，3），寬2，高2Step2以中心小矩形的頂點(diǎn)創(chuàng)建四個(gè)圓，可先創(chuàng)建一個(gè)，再?gòu)?fù)制三個(gè)MainMenu>Preprocessor>Modeling>Create>Areas>Circle>SolidCircle輸入圓心為（3,3），半徑為1通過(guò)COPY的命令，沿Y方向偏移2復(fù)制一個(gè)圓形，再選擇兩個(gè)圓形，沿X方向偏移2完成四個(gè)圓形的創(chuàng)建Step3創(chuàng)建四個(gè)矩形：步驟與Step1相似，以其中一個(gè)圓的圓心為原點(diǎn)，創(chuàng)建一個(gè)1*2的矩形，再?gòu)?fù)制沿坐標(biāo)軸對(duì)稱(chēng)的另一個(gè)。再以另一個(gè)圓心為原點(diǎn)，創(chuàng)建一個(gè)同樣大小的矩形，繼續(xù)復(fù)制，完成四個(gè)矩形的創(chuàng)建。Step4進(jìn)行布爾操作，減去step2、3創(chuàng)建的面積MainMenu>Preprocessor>Modeling>Operate>Booleans>Subtract>Areas劃分網(wǎng)格Mainmenu->Preprocessor->Meshing->SizeCntrls>ManualSize>Area>AllAreas在Size中輸入0.05，然后運(yùn)行Mesh>Areas>Free劃分網(wǎng)格施加約束MainMenu>Solution>Loads>Apply>Structural>Displacement>Onnodes，選擇長(zhǎng)方形底邊的頂點(diǎn)，選擇AllDOF，點(diǎn)擊OK完成，重復(fù)步驟選擇施加另一個(gè)點(diǎn)的約束施加載荷Loads->Apply->Force/Moment->OnNodes.拾取矩形上邊的中點(diǎn)，施加5000N向下的力求解Mainmenu->Solution->Solve->CurrentLS結(jié)果顯示MainMenu>GeneralPostproc>PlotResults>DeformedShape變形圖如下：MainMenu>GeneralPostproc>PlotResults>ContourPlot>NodalSolution應(yīng)力云圖如下：位移云圖如下：作業(yè)3空間問(wèn)題有限元分析一、問(wèn)題描述：見(jiàn)教材P107習(xí)題7-1。基于ANSYS軟件進(jìn)行有限元靜力學(xué)分析，計(jì)算結(jié)構(gòu)最大位移和最大應(yīng)力。要求給出相應(yīng)前處理、求解和后處理的關(guān)鍵步驟、圖片和結(jié)果建模思路本題的建模思路是先通過(guò)一系列布爾操作建立一個(gè)平面圖形，再將其旋轉(zhuǎn)拉伸成體，在旋轉(zhuǎn)時(shí)發(fā)現(xiàn)了一個(gè)問(wèn)題，不能與軸線交叉，所以我又把圖形減去了