有限元大作業(yè).doc

有限元法及其應(yīng)用大作業(yè)院 系: 機械工程學(xué)院 學(xué)生姓名： 學(xué) 號： 20110130 專業(yè)班級: 年 月 日一、平面桁架系統(tǒng)靜力分析。已知：桁架結(jié)構(gòu)如圖， 節(jié)點 D 作用載荷 F， a=30cm， b=50cm，各桿橫截面均為 正方形，橫截面積 A=1cm2， 材料為 45#鋼， 外載荷 F=2000N。 要求： 給出有限元軟件分析的主要步驟、 參數(shù)設(shè)置，加載前后變形圖，軸力及軸 向應(yīng)力圖；并利用材料力學(xué)知識求出解析解，與有限元結(jié)果對比。求解：Ansys軟件分析的主要步驟：1) 啟動workbench并建立分析項目“Static Structural” ； 2) 在A3中創(chuàng)建和題目一致的幾何體；3) 在A2中添加材料庫；4) 在A4中設(shè)置模型材料的屬性；5) 在A4中劃分網(wǎng)格為最細，并在A、B、C三點在X、Y、Z三個方向上施加位移約束為0。在D點施加向下載荷為F=2000N；6) 在A6中添加總變形，主應(yīng)力、應(yīng)變etc.；7) 最后solve；8) 結(jié)果如下所述。a.加上負載前后的變形圖:b.軸向力： 在圖中可以得知兩邊軸的軸向力為650.4N，中間軸的軸向力為884.54N。c.軸向應(yīng)力圖：現(xiàn)在我們再利用材料力學(xué)知識求解驗證一下上述結(jié)果的正確性:經(jīng)過建立坐標系與公式推導(dǎo)得出（推導(dǎo)過程詳見材料力學(xué)課本P40P41）兩邊兩軸的軸向力中間軸的軸向力以上兩式中，,因為截面積以及材料相同，所以所以不難看出用材料力學(xué)知識得出的結(jié)果與通過有限元方法得出的結(jié)果非常的接近，驗證成功。2、 零件模型建立及靜力分析已知： 零件如圖所示， 底面矩形長 0.3m，寬 0.2m，高 0.04m； 兩小孔直徑 0.025m， 呈對稱分布，兩孔中心距為 0.2m；豎直方柱長 0.08m，寬 0.08m，高 0.2m；水 平方柱參數(shù)與豎直方柱相同。 材料的彈性模量 E=206GPa，泊松比 =0.3，密度=7800kg/m3。 底端為固定端。 重力加速度 g=9.8m/s2，外力作用于水平方柱右端 面且垂直端面向外，大小為 5000N。要求： 給出有限元建模和分析的主要步驟、 參數(shù)設(shè)置， 變形圖， 應(yīng)力及應(yīng)變云圖， 并指出危險點。解：Ansys分析的主要步驟說明：1、 利用Pro/e軟件快速建立幾何模型，通過導(dǎo)入窗口導(dǎo)入ansys workbench中；2、 建立Static Structural，如右圖所示；3、 在A2中添加材料庫并設(shè)置材料參數(shù)；4、 在A4中為模型設(shè)定材料，并添加約束底面固定，加速度為9.8m/s2來模擬重力；5、 在A4中劃分網(wǎng)格并設(shè)定為最細，并施加載荷5000N；6、 在A4中添加總變形、應(yīng)力、應(yīng)變etc.；7、 Solve；8、 結(jié)果如下所示：a.總變形圖：b.應(yīng)力圖：危險點c應(yīng)變圖：三、本課程學(xué)習心得體會、意見和建議。這一學(xué)期，上門學(xué)習了有限元分析及應(yīng)用這門課，從一開始對這門課程的好奇與疑惑，到現(xiàn)在已經(jīng)可以應(yīng)用該技術(shù)解決一些簡單的問題，這種成就感不言而喻。作為一名機械工程及自動化的學(xué)生，在大一到大三這三年學(xué)到了很多理論知識，但是對于這些知識一直都是停留在很表面的水平，并沒有太多的感性認識，這使得學(xué)習效果并不是那么的理想。剛開始學(xué)Ansys的時候，之前學(xué)過的力學(xué)基礎(chǔ)理論知識因為沒有及時復(fù)習，導(dǎo)致很大部分的遺忘，這使得一開始感到有些吃力，也在一定程度上走了一些彎路，耽擱了一些時間，影響了這門課的學(xué)習進度。通過這半學(xué)期對有限元方法的學(xué)習，我深刻意識到提高建模能力是很有必要的。對于工程