有限元实验报告.docx
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有限元实验报告
有限元分析作业
1■问题描述
计算分析模型如图所示,分析坝体的应力、应变。
f*H
1m
2.建立有限元模型
1)选择单元
本问题中选用PLANE42单元。
PLANE42用于建立二维实体结构模型。
该单元既能用作平面单元(平面应力或平面应变),也能用作轴对称单元。
该单元由四个节点定义,每个节点有两个自由度:
节点坐标系x、y方向的平动。
该单元有塑性、蠕变、膨胀、应力刚化、大变形和大应变功能。
单元示意图如下图中所示。
2)定义材料参数
图2定义材料参数
3)生成几何模型
根据坝体截面尺寸现在ANSYS中生成各个关键点,在由关键点生成坝体截面。
坝体的实体模型如图3中所示。
4)网格划分
采用映射网格的方法来对截面进行划分。
划分好的实体模型如图4中所示
图3坝体截面模型图4网格模型
3.施加载荷并求解
1)定义约束
分别给下底边和竖直的纵边施加x和y方向的约束。
2)施加载荷
给斜边施加x方向的分布载荷,通过关于x的函数来施加。
如下图中所示。
图5施加函数载荷
3)求解
图6求解后模型
4.结果显示
1)变形图
如图7所示。
坝体的总变形为0.11e-08m
2)位移云图
如图8中所示。
坝体的x方向最大位移为0.103e-08m,y方向的最大位移为0.412e-09m。
3)应力云图
如图9中所示。
X方向的最大应力为-0.540837pa,发生在坝底处;y方向的最大应力为3.65pa,发生在坝底的两个底脚处;z方向的最大应力为0.932799pa。
图7坝体总变形云图
(a)(b)
图8坝体的位移云图
(a)x方向位移;(b)y方向位移
(b)
AN
(C)
图9坝体的应力云图
(a)x方向应力;(b)y方向应力;(c)z方向应力
1.问题描述
计算分析受内压作用的球体,截面模型如图所示,分析模型的应力、应变。
2.建立有限元模型
1)选择单元
本问题中选用PLANE42单元。
PLANE42用于建立二维实体结构模型。
该单元既能用
作平面单元(平面应力或平面应变),也能用作轴对称单元。
该单元由四个节点定义,每个节点有两个自由度:
节点坐标系x、y方向的平动。
该单元有塑性、蠕变、膨胀、应力刚化、大变形和大应变功能。
单元示意图如下图中所示。
图1PLANE42单元示意图
2)定义材料参数
3)生成几何模型
根据坝体截面尺寸现在ANSYS中生成各个关键点,在由关键点生成模型截面。
球体截面模型如图3所示。
4)网格划分
采用映射网格的方法来对截面进行划分。
划分好的截面模型网格如图4中所示。
3.施加载荷并求解
1)定义约束
分别给水平直边和竖直直边施加约束。
2)施加载荷
给内弧施加径向的分布载荷。
定义了约束与施加载荷后的模型如图5所示。
图5球体截面载荷模型
3)求解
4.结果显示
1)变形图
如图6所示。
坝体的总变形为0.156e-03m
图6球体总变形云图
2)位移云图
如图7中所示。
坝体的x方向最大位移为0.811e-04m,y方向的最大位移为0.142e-03m。
(a)(b)
图7球体位移云图
3)应力云图
如图8中所示。
X方向的最大应力为0.315e9pa,发生在球体内侧顶部;y方向的最大应力为0.259e9pa,发生在球体中部水平方向内侧;z方向的最大应力为0.315e9pa,发生在球体内侧顶部。
(b)
(c)
图8球体的应变云图
1■问题描述
如图所示,使用ANSYS分析平面带孔平板,分析在均布载荷作用下板内的应力分布。
已知条件:
F=20N/mm,L=200mm,b=100mm,圆孔半径r=20,圆心坐标为(100,50),E=200Gpa。
板的左端固定。
图1带孔平板模型
1■问题描述
实例类型:
ANSYS结构分析。
分析类型:
线性静力分析。
单元类型:
PLANE82
PLANE82为四边形一三角形混合自动网格划分提供了更精确的结果,而且能在不损失精度的情况下允许不规则形状的存在。
八节点单元具有相容的位移形状,非常适合模拟曲线
边界。
图2PLANE82单元的示意图
2.建立有限元模型
1)定义单元类型
(1)选择单元
本问题中选用PLANE82单元。
(2)定义单元实常数
本问题所用单元类型为带厚度平面应力分析,因此分析类型设定为Planestrsw/thk类型,
且单元厚度为20mm,如图3所示。
2)
定义材料属性
根据不同类型的应用,材料属性可以是线性或非线性的。
本问题只有一种材料,因此只需定义一种材料,而且只需定义弹性模量和泊松比。
如图4在对话框中键入
EX=200000(Mpa),PRXY=0.3
2)创建实体模型
根据已知条件分别创建一个矩形面和一个圆面,通过布尔运算,用矩形面减去圆面,即可得到所要求的实体模型。
如图5所示。
为使网格划分更均匀,用映射网格划分,在网格划分前需对模型进行切割处理,并对切割后的模型进行粘接,处理后模型如图6所示。
图5实体模型图6处理后模型
3)划分网格
(1)设定网格尺寸
在这里定义模型两条短边划分10份,两条长边划分15份,四条斜边划分15份。
(2)划分网格
采用映射面网格划分,划分好的网格如图7所示。
图7网格模型
3.施加载荷并求解
在这里首先定义模型约束,然后施加载荷,最后求解,为后处理查看结果提供数据。
1)定义约束
由已知得,需要固定(Fix)板左边线,即需要约束线上节点所有自由度(AllDOFs)。
2)施加载荷
在板右侧边施加均布载荷,载荷大小为-1Mpa(由于载荷方向离开板,为拉力所以为负值,反之为正)。
模型见图8。
图8加载后模型
3)求解
4.查看分析结果
1)显示模型的变形图
如图9所示。
最大变形量0.00124mm。
图9平板变形云图
2)显示位移等值线分布图
如图10所示。
最大的位移为0.00124mm。
图10平板总位移云图
3)显示等效应力等值线图
3.70202MPa。
如图11所示。
由图发现最大应力出现在孔的上下顶点,为
□C远4
图11平板的vonmiss应力云图
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