有限元分析小論文.doc

三角形單元與矩形單元精細(xì)網(wǎng)格的計算精度比較 指導(dǎo)老師：一、摘要 本論文研究的是三角形單元與矩形單元的精細(xì)網(wǎng)格的計算精度比較，通過ANSYS進(jìn)行有限元法的程序?qū)崿F(xiàn)，最后得出四邊形網(wǎng)格的計算精度大于三角形網(wǎng)格的計算精度的結(jié)論。二、提出問題三角形單元與矩形單元的精細(xì)網(wǎng)格的計算比較 針對該問題，在ANSYS平臺上，進(jìn)行三角形單元與矩形單元的精細(xì)網(wǎng)格的劃分，完成相應(yīng)的力學(xué)分析。(a)采用三角形單元的劃分 (b)采用四邊形單元的劃分圖1基于ANSYS平臺的精細(xì)網(wǎng)格劃分(每邊劃分10段)三、解決過程對該問題進(jìn)行有限元分析的過程如下。 1 基于圖形界面(GUI)的交互式操作(step by step) (1) 進(jìn)入ANSYS（設(shè)定工作目錄和工作文件） 程序 ANSYS ANSYS Interactive Working directory（設(shè)置工作目錄） Initial jobname（設(shè)置工作文件名）: TrussBridge Press Run OK (2) 設(shè)置計算類型 ANSYS Main Menu: Preferences Structural OK (3) 定義分析類型 ANSYS Main Menu: Preprocessor Loads Analysis Type New Analysis STATIC OK (4) 定義材料參數(shù) ANSYS Main Menu: Preprocessor Material Props Material Models Structural Linear Elastic Isotropic EX: 1（彈性模量), PRXY: 0.25(泊松比) OK 鼠標(biāo)點擊該窗口右上角的“”來關(guān)閉該窗口 (5)定義單元類型 ANSYS Main Menu: Preprocessor Element Type Add/Edit/Delete. Add Structural Solid: Quad 4node 42 OK（返回到Element Types窗口） Close (6)設(shè)置為帶厚度的平面問題 ANSYS Main Menu: Preprocessor Real Constants Add/Edit/Delete Add Type 1 OKReal Constant Set No: 1 (第1號實常數(shù)), THK: 1 (平面問題的厚度) OK Close (7) 定義實常數(shù)以確定厚度 ANSYS Main Menu: Preprocessor Real Constants Add Type 1 Plane42 OK Real Constants Set No: 1（第1號實常數(shù)）, Thickness: 1（平面問題的厚度） OK Close(8) 構(gòu)造模型生成幾何模型 ANSYS Main Menu: Preprocessor Modeling Create Keypoints In Active CS Keypoint number：1，X，Y，Z Location in active CS：0,0,0 Apply （同樣方式輸入其余3個特征點坐標(biāo)，分別為 (1,0,0), (1,1,0), (0,1,0) ） OK 連接點生成面 ANSYS Main Menu: Preprocessor Modeling Create Areas Arbitrary Through KPs Min，Max，Inc： 1,4,1 OK (9) 設(shè)定模型材料 ANSYS Main Menu: Preprocessor Modeling Create Elements Elem Attributes MAT: 1 ,TYPE: 1 PLANE42 , REAL: 1 OK (10) 網(wǎng)格劃分 ANSYS Utility Menu: Select Entities Sele lines Sele All OK ANSYS Main Menu: Preprocessor Meshing Size Cntrls ManualSize Lines All Lines Element Sizes on All Seleceted Lines: NDIV: 10 (每一條線分為10段) ，SPACE: 1 OK ANSYS Main Menu：Preprocessor Meshing MeshTool Mesh：Areas，Shape：Tri，mapped Mesh Pick ALL (11) 模型加約束 ANSYS Utility Menu: Select Everything ANSYS Main Menu: Preprocessor Loads Define Loads Apply Structural Displacement On KeypointsMin，Max，Inc： 1 OK lab2：ALL DOF(約束1號特征點所有方向上的位移) Apply Min，Max，Inc： 4 OK lab2：UX(約束4號特征點X方向上的位移) OK (12) 施加載荷 在2號特征點上施加負(fù)X方向的外載： ANSYS Main Menu: Preprocessor Loads Define Loads Apply Structural Force/Moment On Keypoints Min，Max，Inc： 2 OK Direction of force/mom: FX , Force/moment value: -1 Apply 在3號節(jié)點上施加X方向的外載： ANSYS Main Menu: Preprocessor Loads Define Loads Apply Structural Force/Moment On Keypoints Min，Max，Inc： 3 OK Direction of force/mom: FX，F(xiàn)orce/moment value: 1 OK (13) 計算分析 ANSYS Main Menu: Solution Solve Current LS OK (14) 結(jié)果顯示 顯示變形前后的位移： ANSYS Main Menu: General Postproc Plot Results Deformed shape Def + undeformed OK ANSYS Utility Menu: Parameters Scalar Parameters Selection下輸入NB=NODE(1,0,0) Accept (以同樣方式輸入其余需要的結(jié)果參數(shù)表達(dá)式，分別為NB_UX=UX(NB)；NB_UY=UY(NB)；NC=NODE(1,1,0)；NC_UX=UX(NC) ；NC_UY=UY(NC)；STR_ENGY= 0.5*(NB_UX*(-1)+ NC_UX*(1)；POTE_ENGY=-0.5*(NB_UX*(-1)+ NC_UX*(1) ) Close ANSYS Utility Menu: List Status Parameters All Parameters（顯示所有計算結(jié)果） (15) 退出系統(tǒng) ANSYS Utility Menu: File Exit Save Everything OK圖二 劃分好的三角形網(wǎng)格圖三 三角形網(wǎng)格的部分計算結(jié)果圖四 三角形網(wǎng)格的displacement cart四、數(shù)據(jù)結(jié)果以下為計算結(jié)果： 采用三角形單元(每邊分為10段) NAME VALUE TYPE DIMENSIONS NB 2.00000000 SCALAR NB_UX -9.56063701 SCALAR NB_UY -9.36565959 SCALAR NC 12.0000000 SCALAR NC_UX 9.88621794 SCALAR NC_UY -10.0535107 SCALAR POTE_ENGY -9.72342747 SCALAR STR_ENGY 9.72342747 SCALAR 采用四邊形單元(每邊分為10段) NAME VALUE TYPE DIMENSIONS NB 2.00000000 SCALAR NB_UX -12.6893715 SCALAR NB_UY -12.6893715 SCALAR NC 12.0000000 SCALAR NC_UX 12.6893715 SCALAR NC_UY -12.6893715 SCALAR POTE_ENGY -12.6893715 SCALAR STR_ENGY 12.6893715 SCALAR五、分析討論1、根據(jù)上面計算的POTE_ENGY參數(shù)，有以下的結(jié)果。 采用如圖1(a)所