有限元的上机报告材料一

1、实用标准文案有限元法基础及应用上机报告（一）班级：K1143-1学号： 20119430136姓名：任山葭精彩文档实用标准文案作业一：图示折板上端固定，右侧受力F=1000N，该力均匀分布在边缘各节点上；板厚 t=2mm，材料选用低碳钢，弹性模量 E=210GPa，=0.33 。一、有限元分析的目的：用较简单的问题代替复杂问题后再求解。它将求解域看成是由许多称为有限元的小的互连子域组成，对每一单元假定一个合适的( 较简单的）近似解，然后推导求解这个域总的满足条件( 如结构的平衡条件），从而得到问题的解。 这个解不是准确解，而是近似解， 因为实际问题被较简单的问题所代替。由于大多数实际问题难以得

2、到准确解， 而有限元不仅计算精度高， 而且能适应各种复杂形状，因而成为行之有效的工程分析手段。有限元模型的特点：1、单元类型本题属于平面应力问题单元分析类型；2、单位制毫米（ mm）、牛顿（ N）、MPa(兆帕 ) ；3、单元类型：对单元描述；材料；实常数。实体单元；选用 8 节点 4 面体单元（ plane82 ）；材料 : 低碳钢；弹性模量 E=2.1e55（ 2.1 ×10 ），杨氏模量 =0.33 ；THK厚度： 2。精彩文档实用标准文案二、实体建模：(1) 定义矩形(a)FileChange Title输入 K1143-1-36 RENSHANJIAOK；(b)Main M

3、enu Preprocessor Modeling Creat Areas Rectangle ByDimensions(c) 输入 X1=0,X2=30,Y1=0,Y2=-60.(d) 点击对话框上的 Apply 按钮创建第一个矩形(e) 输入 X1=30,X2=60,Y1=-30,Y2=-60 。点击对话框上的 OK按钮创建第二个矩形。(2) 改变显示控制并重新显示单元(a)Utility Menu Plot CtrlNumbering。(b) 在 AREA Area numbers 选项处打勾 ) 以便显示面元的编号。(c) 点击对话框上的 OK 按钮 ) 关闭对话框 ) 可以看到重新显

4、示的两个矩形的中心处有面图元的编号 A1 和 A2)结果如图：(3) 面图元的加运算(a)MainMenu Preprocessor Modeling Operate Booleans AddAreas 。(b)点击弹出的对话框中的Pick All按钮 ) 所有的面就被加在了一起；精彩文档实用标准文案(c)Utility MenuPlot Ctrl Numbering) 打开 Lines numbers选项 ) 点击 OK按钮 ) 模型自动显示线的编号。显示如图所示(4) 定义材料属性(a)MainMenu Preprocessor MaterialProps MaterialModels S

5、tructure line elasticIsotropic(b) 在 EX框中输入弹性模量 2.1e5)PRAY 框中输入比例 0.33) 按 OK完成 ;(5) 定义单元类型(a)Main Menu Preferences;(b) 勾选 Structural 选项 ( 表示作结构分析用 ) 再按 OK完成 ;(c) Preprocessor Element Type 点击 Add 按钮 ( 然后在单元类型库面板上左框内点击 Structural Solid( 右框内点击 Quad-8node(Plane82) 按 OK关闭单元精彩文档实用标准文案类型库面板或者直输ET,1，PLANE82;

6、(d) 在单元类型对话框上点击 Options 按钮 ( 在 ElementbehaviorK3 项的下拉框中选择 Plane strs w/thk ;(e) 按 OK完成按 Close 关闭对话框 ;(6) 定义实常数(a)Main MenuPreprocessor Real Constants;(b) 在弹出的对话框上点击 Add 按钮，在按 OK确认 Plane82 ;(c) 在弹出的对话框中输入厚度 2, 按 OK完成按 Close 关闭对话框 ;(7) 划分网格(a)Main MenuPreprocessor MeshingMesh Tool ;(b) 在 Mesh Tool 面板上

7、点击 Size Controls 模块内的 Global Set 按钮 ( 在弹出的对话框中输入 Element edge length( 单元边长值 ) 为 4, 按 OK完成 ;(c) 在 Mesh下拉框中选择 Areas ;(d) 点击 Mesh按钮执行网格划分 ( 在拾取对话框中点击 Pick All 按钮 ( 点击 Close 关闭 Mesh Tool 面板 ) 结果如图所示 ;(8) 加载位移约(a)Utility Menu Plot Multi-Plots ;(b)MainMenu SolutionDefineLoads-Apply Structural精彩文档实用标准文案-Di

8、splacement On Lines选取 L3;(c)按 OK完成 ( 在弹出的对话框中点选All DOF( 在 Displacement value处输入 0, 按 OK关闭对话框 ;（ 9）施加非均布载荷(a)MainMenu:Solution DefineLoads Apply StructuralForce/Moment OnNodes 利 用Box拾 取 右 边 节 点 OK Lab:Fx;Value:1000/17 OK；（ 10）求解(a)Main Menu Solution Solve-Current LS(b) 观看弹出的信息窗口 ; 在窗口的 File Close 退出该

9、窗口(c) 点击求解确认窗口上 OK按钮 ; 开始求解 ; 关闭“ Solution is done ”窗口三、计算结果1、绘制形图(a)Main Menu General Postproc Read Results-First Set；(b)Main Menu General Postproc Plot Results Deformed Shape ；(c)点选 Def+undeformed; 按 OK完成 ; 结果如图所示：精彩文档实用标准文案2、绘制应力图(a)Main MenuGeneral Postproc Plot Results Contour-Nodal Solu(b) 弹出的

10、对话框中的左下拉框内选择 Stress( 右下拉框内选择 von Mises) 按OK完成观察如图所示：3、A 点处应力(a)此时网格密度 4，general postproc query results subgrid soluzaistress vom mishe精彩文档实用标准文案4、绘制位移图(a) Main Menu General Postproc Plot Results Contour-Nodal Solunodal solutiondof solutiondisplacement vector sum5、A 点处位移(a)general postprocquery resul

11、tssubgrid solu(b)以下依次选 DOF soultion中的 UX,UY,UZ精彩文档实用标准文案四、网格密度不同当网格密度为 3 时；应力图：位移图：精彩文档实用标准文案当网格密度为 2 时：应力图：位移图：对于不同网格尺寸下A 点的应力和位移数据如下：智能网格密度432A点应力 ( N)50.27152.84452.278A 点 X 方向位移（ mm）0.0245350.0245410.024564后处理分析 , 根据上面的应力位移图知当随着网格密度的增大时 A 点处应力也增大。有限元的解出现了大的偏差属于不正常情况， 所以 A 点是一个折点， 属于应力奇异点。精彩文档实用标

12、准文案五、 A点用过渡圆角1、创建圆角(a)Main Menu Preprocessor Modeling-Create Lines-Line Fillet(b) 拾取 L10 和 L7, 点击 OK完成线的选取(c) 在弹出来的对话框中输入Fillet radius为 5, 点击 OK关闭对话框2、创建圆角面(a)Utility MenuPlot Ctrls Pan,Zoom,Rotate 点击 Zoom按钮 , 移动鼠标至刚才已经创建好的圆角处, 点击左键 , 放大。(b)MainMenu Preprocessor Modeling-Create Areas-Arbitrary ByLines 生成圆角面。(c) 点击 Pan,Zoom,Rotate 面板上的 Fit按钮。关闭面板3、面的相加 , 结果如图R=5时4、圆角应力分析图精彩文档实用标准文案R=3时圆角半径 RR=5R=3A 处应力22.00129.347由图和表对比可知， 随着 A 处圆角半径的增大， 此时 A 点处的角点应力随着减小。由此得出结论在结构设计时应避免折板的情况。六、实验小结：通过本次 ANSYS上机实验的操作和报告的完成实验收获很多，总结如下：1、建模：熟悉