有限元实验报告.docx
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有限元实验报告
4)如图3.4」所示,这个模型由一个立方体和一个圆柱体组成,上面是长3m宽2米的,厚0・4m的立方体,下面是直径1.6m,高度0・6m的圆柱体,立方体和圆柱体是一个整体,材料参数都是。
现在立方体的上表面施加250的均布压强,圆柱体的下表面约束所有自由度。
尝试分析三维单元的应力应变的情况,要求用ANSYS软件建立相应的实体模型和有限元离散模型,同时说明所采用的单元的种类。
5)图3.5.1是一个方台的模型,台面是边长为Ini的正方形,厚度是0.1m,四个支柱是高度为0.6m,横截面是边长为0.04m的正方形,台面和支柱的材料参数都是,,现在台面上向下施加10的均布压强,支柱的下面的点施加所有自由度的约束。
学会使用梁单元和板壳单元,同时掌握不同类型单元如何在一起使用,要求用ANSYS软件建立相应的实体模型和有限元离散模型,同时说明所采用的单元的种类。
三、实验步骤
1定义文件名
2建模
3选用单元类型
4设定单元的厚度
5设定材料属性
6离散几何模型
7施加位移约束
8施加压强
9查看最后的有限元模型
10提交计算四、实验结果
(一)
X方向应力云图
NODAL.SOLUTION
STEP-1
SUB-1
TIME-1
SX RSYS-0 DMX■・867E-06SMN■-129669SMX-129669 r 41: 48 -129669-72038-1440843223 ・100854-432231^408 100854 72038129669 底线上各点X向应力图 限元实验报告 一、实验目的 通过上机对有限元法的基本原理和方法有一个更加直观、深入的理解;通过对本实验所用软件平台Ansys的初步涉及,为将来在设计和研究中利用该类大型通用CAD/CAE软件进行工程分析奠定初步基础。 二、实验设备 机械工程软件工具包Ansys 三、实验内容及要求 1)简支梁如图3.1.1所示,截面为矩形,高度h=200mm,长度L=1000mm,厚度t=10mmo上边承受均布载荷,集度q=lN/mm2,材料的E=206GPa,u=0.29o平面应力模型。 X方向正应力的弹性力学理论解如下: 6gZ? 2、yy23 图3.1.1 1在Ansys软件中用有限元法探索整个梁上b,,b、.的分布规律。 2计算下边中点正应力b,的最大值;对单元网格逐步加密,把b,的计算值与理论解对比,考察有限元解的收敛性。 3针对上述力学模型,对比三节点三角形平面单元和4节点四边形平面等参元的求解精度。 2)一个正方形板,边长L=1000mm,中心有一小孔,半径R=100mm,左右边 受均布拉伸载荷,面力集度q二25MPa,如图3.2.1所示。 材料是 E=206GPa,“=0.3,为平面应力模型。 当边长L为无限大时,x=0截面上理论解为: I“諾(2+佯+3$ 2rr 其中R为圆孔半径小为截面上一点距圆心的距离°x=0截面上孔边(r=/? ) 应力6=3—所以理论应力集中系数为3.0。 图3.2.1 用四边形单元分析x=0截面上应力的分布规律和最大值,计算孔边应力集中系数,并与理论解对比。 利用对称性条件,取板的四分之一进行有限元建模。 3)如图3・3・1所示,一个外径为0.5m,内径为0.2m,高度为0.4m的圆筒,圆筒的外壁施加lOOMPa的压强,圆筒的内部约束全部的自由度,材料参数是密度。 使用平面单元,依照轴对称的原理建模分析。 4)如图3.4.1所示,这个模型由一个立方体和一个圆柱体组成,上面是长3m宽2米的,厚0・4m的立方体,下面是直径1.6m,高度0.6m的圆柱体,立方体和圆柱体是一个整体,材料参数都是。 现在立方体的上表面施加250的均布压强,圆柱体的下表面约束所有自由度。 尝试分析三维单元的应力应变的情况,要求用ANSYS软件建立相应的实体模型和有限元离散模型,同时说明所釆用的单元的种类。 5)图3.5.1是一个方台的模型,台面是边长为lm的正方形,厚度是0・lm,四个支柱是高度为0.6m,横截面是边长为0.04m的正方形,台面和支柱的材料参数都是,,现在台面上向下施加10的均布压强,支柱的下面的点施加所有自由度的约束。 学会使用梁单元和板壳单元,同时掌握不同类型单元如何在一起使用,要求用ANSYS软件建立相应的实体模型和有限元离散模型,同时说明所采用的单元的种类。 三、实验步骤 1定义文件名 2建模 3选用单元类型 4设定单元的厚度 5设定材料属性 6离散几何模型 7施加位移约束 8施加压强 9査看最后的有限元模型 10提交计算 四、实验结果 (一) X方向应力云图 底线上各点X向应力图 POST1 STEP-1 SUB-1 TIME-1 PATHPLOT NOD1-1 NOD2-2 MAY2€201215: 44: 59 129C 1177 1O5« 93Q 343 224 DIST (二) 位移云图 AN MAY26201215: 43: 40 .137E・D4 -223E ・483E ・288B-04 .548E-04・678E-04 ・613E-04・743E-04 ・353E-D4 X向应力云图 NODALSOXXJTION MAy2620121S: 4«>: OB STEP-1 SUB-1 TIME-1 2X Ftsys-o CMX■・743£・04SMN■・・140E*073MX-.840E^08 .17CC«0B・2CSE*0a・.74%S: «D ・•0flK*O7.271E«0ft.4COK«Ofl.6SOE«Oft・a«OK«OB X向的应力图 (三) 位移云图 >? ODXLSOLUTION STEP=1 SUB=1 TXME=1/EXPANDED VSUXR7G>RSY3=3 DMX=.143E-03 9MX=.143E-03 MAY26: C12 15: 51: 58 0.319E-C4.628E-C4.957E-04.128E-03 ・159E-C4.47SE-C4.797E-04.112E-0S.143E-03 X向应力云图 NODALSOLUTION 3TEP=1 SUB=1 TIME=1/EXPANDED SEQV(AVG) DM: -: =.143E-033MN=.74CE+083MX=.1C6E+O9 AN MAY262012 15: 52: ^2 .7405+03 .7985+03 .855E+0S.969E+0S.1032*09.1C0Z+09 .912E+0S.103E+09.114E+09.126E4-09 (四) 位移云图 NODALSOLUTION SUB=1 TIKE=1 MAY26201*15: 53: 48 □SUM(AVG) .009642•019296 .004824・014472・0二41.二 .028944・032592 ・03376S.043416 应力云图 NCDALSOLUTION SUB=1 TIM£=1 MAY262012 15: 55: 19 SINT D«X=.043416 .957E4-07.2L2E-10.423E+10.635E-*10.S46S*10 -107E*10.318£>10-529E+10・740E*10.951Eti3 (五) 位移云图 NCDALSOLUTION 262012 15: 53: 05 STEP=1SUB=1TIMZ=1USUM ・003902.007804.011706.015608 .001951・0C5S53.009755.013€57・O17559 应力云图 NODALSOLUTZCK AN 3TE? =i 沁262012 15: 53: 33 .1281-09.799Z-C9.14^10.2C2E*10.263£*10 .494H-C9.1101410.172E4-10.232E-10.: 94£*10 五.数据分析 I)由X方向应力云图可知简支梁上边受压,下边受压,且上下边沿应 力达到最大值,由边沿到中间应力逐渐减小;由y方向应力图可知简支梁y方向受力很小,几乎可以忽略,只在约束点附近稍大。 随着网格尺寸减小理论解与真实解差异缩小,趋于收敛。 由三角形和四边形应力图可以看出三角形单元精度明显低于四边形。 2)有x方向应力云图和y轴上各点x方向应力图可以看出弧形区域有应力集中的现象。 由用力云图有•最大值为80.82mpao 3)由于轴对称,所以可已用平面单元来进行建模分析把三维问题二维化,使问题简单化;由实验云图可知圆筒外部受压内部位移为零,内部应力中间小两边大、上下对称。 4)题目模型是面对称结构,由应力云图可以看出圆柱体与平板的接触点有应力集中现象,圆柱体内部位移为零。 5)题目模型同时使用了梁单元与板单元,由应力云图可以看出四条腿与台面接触点内侧有应力集中现象。 六、实验体会 第一次接触ANSYS,感觉还比较陌生,对照着打印课件进行实验虽然显得有些生硬模仿,但对于上手还是有很大帮助的。 软件只是一个工具,对基础知识的理解尤为重要。 实验前先认真复习书本,对基础知识理解了,才能更好地掌握这个软件。 遇到问题要耐心去解决,实在不行再求助,这样得到的解决办法才是自己的。 经过这次有限元上机实验,我对有限元这门课程又有了更进一步的理解。 0908320152朱天 2012/5/30 《有限元法基础》 上机实验报告 学号: 0908320152 姓名: 朱天
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