有限元課程設(shè)計(jì)

1、目錄：一.前言二問(wèn)題闡述三有限元設(shè)計(jì)說(shuō)明1.創(chuàng)建節(jié)點(diǎn)2.定義單元類(lèi)型和材料3.創(chuàng)建單元4.施加約束和載荷5.求解6.后處理7.退出程序8.結(jié)果分析四機(jī)械優(yōu)化設(shè)計(jì)說(shuō)明 1.問(wèn)題闡述 2.黃金分割法c語(yǔ)言程序 3.結(jié)果顯示 4.結(jié)果分析五心得六參考文獻(xiàn)二問(wèn)題闡述有一簡(jiǎn)支梁結(jié)構(gòu)如圖所示，其中q=2kn/m，f=3kn。對(duì)該梁進(jìn)行分析，畫(huà)出彎矩圖和剪力圖。用材料力學(xué)計(jì)算彎矩圖和剪力圖如下：剪力圖：彎矩圖： 三有限元設(shè)計(jì)說(shuō)明：將梁劃分為12個(gè)單元，13個(gè)節(jié)點(diǎn)，用beam3來(lái)建立單元，進(jìn)行靜力學(xué)分析。1 創(chuàng)建節(jié)點(diǎn)1.1創(chuàng)建梁的各個(gè)節(jié)點(diǎn)1main menu：preprocessormodelingcreat

2、enodein active cs。2在創(chuàng)建節(jié)點(diǎn)窗口內(nèi)，在node后的編輯框內(nèi)輸入節(jié)點(diǎn)號(hào)1，并在x，y，后的編輯框內(nèi)輸入0，0，0作為節(jié)點(diǎn)1的坐標(biāo)值。3 按下該窗口內(nèi)的apply按鈕。4 輸入節(jié)點(diǎn)號(hào)13，并在x，y，z后的編輯框內(nèi)輸入6，0，0作為節(jié)點(diǎn)13的坐標(biāo)值。5 按下ok按鈕。6 main menu：preprocessor-modeling-createnodefill between nds。7 在圖形窗口內(nèi)，用鼠標(biāo)選擇節(jié)點(diǎn)1和13。8 按下fill between nds窗口內(nèi)的apply按鈕。9 按下ok按鈕，完成在節(jié)點(diǎn)1到節(jié)點(diǎn)13之間節(jié)點(diǎn)的填充。1.2顯示各個(gè)節(jié)點(diǎn)1 utili

3、ty menu：plotctrlsnumberings2 將node numbers項(xiàng)設(shè)置為on。3 utility menu：plotnodes4 utility menu：listnodes5 對(duì)出現(xiàn)的窗口不做任何操作，按下ok按鈕。6 瀏覽節(jié)點(diǎn)信息后，關(guān)閉該信息窗口。2定義單元類(lèi)型和材料特性2.1定義單元類(lèi)型1 main menu：preprocessorelement typeadd/edit/delete2 按下element type窗口內(nèi)的add按鈕。3 在單元類(lèi)型庫(kù)中，選擇左側(cè)列表中的beam單元家族，及右側(cè)列表中2d elastic 3類(lèi)型。4 按下ok按鈕完成選擇。5 el

4、astic 3類(lèi)型。6 按下ok按鈕完成選擇。7 按下close按鈕關(guān)閉element type窗口。2.2定義材料特性1 main menu：preprocessormaterial propsmaterial models。2 在材料定義窗口內(nèi)選擇：structurallinearelasticisotropic。3 在ex后的文本框內(nèi)輸入數(shù)值207e5作為彈性模量。4 按下ok按鈕完成定義。2.3定義幾何參數(shù)1 main menu：preprocessorreal constantsadd/edit/delete。2 按下real constants窗口內(nèi)的add按鈕。3 按下real

5、constants for element type窗口內(nèi)的ok按鈕。4 依次輸入1，1，0.02088，0.5。5 按下ok按鈕完成定義。6 按下real constants窗口內(nèi)的close按鈕。3創(chuàng)建單元3.1創(chuàng)建單元1 main menu：preprocessorcreateelementsauto-numberedthru nodes。2 在圖形窗口內(nèi)，用鼠標(biāo)點(diǎn)選節(jié)點(diǎn)1和2。3 按下按下ok按鈕完成單元1的定義。4 main menu：preprocessormodelcopyelementsauto-numbered。用光標(biāo)選擇單元1，然后點(diǎn)apply。5 在itime后的編輯框內(nèi)

6、輸入12（包括被復(fù)制的單元1）作為要復(fù)制的單元總數(shù)。6 按下按下ok按鈕完成單元1到單元12的定義。3.2顯示單元資料1utility menu：plotctrlsnumberings2在第一個(gè)下拉列表中，選擇elements numbers選項(xiàng)。3utility menu：plotelements4utility menu：listelementsnodes+attributes5瀏覽單元信息后，關(guān)閉該窗口。4施加約束和載荷4.1節(jié)點(diǎn)自由度約束1 main menu：solutiondefine loads applystructural displacement on nodes。2 用鼠

7、標(biāo)在圖形窗口內(nèi)選擇節(jié)點(diǎn)4。3 按下選擇窗口內(nèi)的apply按鈕。4 選擇自由度ux和uy，并在value后為其輸入數(shù)值0。5 按下apply按鈕。6 用鼠標(biāo)在圖形窗口內(nèi)選擇節(jié)點(diǎn)13。7 按下選擇窗口內(nèi)的apply按鈕。8 選擇自由度uy，并在value后為其輸入數(shù)值0。9 按下ok按鈕。4.2 施加單元1到單元13上的的分布載荷q。1 main menu：solutiondefine loadsapplystructural pressure on beams。2 用鼠標(biāo)在圖形窗口內(nèi)選擇單元1到單元13。3 按下選擇窗口內(nèi)的apply按鈕。4 在lkey后的文本框內(nèi)輸入數(shù)值1。5 在vali和v

8、alj后的編輯框內(nèi)分別輸入2，6 按下ok按鈕。5求解5.1定義分析類(lèi)型1 main menu：solution anslysis type new analysis。2 選中static選項(xiàng)。3 按下ok按鈕。5.2求解1 main menu：solution solvecurrent ls。2 按下ok按鈕關(guān)閉solve current load step窗口。3 按下close按鈕關(guān)閉求解結(jié)束后出現(xiàn)的information窗口。4 瀏覽/status command窗口內(nèi)的信息后，將其關(guān)閉。6后處理6.1顯示梁變形結(jié)果1 main menu：general postprocplot re

9、sultscontour plot nodal solu. 選擇dof solution下的displacement vector sum2 不改變對(duì)話(huà)框內(nèi)的任何項(xiàng)，按下ok按鈕。6.2建立單元結(jié)果表6.2.1創(chuàng)建單元表，計(jì)算節(jié)點(diǎn)彎矩。1 main menu：general postprocelement tabledefine table。2 按下element table data窗口內(nèi)的add按鈕。3 在lab后的文本框內(nèi)輸入imoment。4 在左側(cè)列表中選擇by sequence num項(xiàng)。5 右側(cè)列表中選擇smics，項(xiàng)。6 在右側(cè)列表下的文本框內(nèi)輸入smics，6。7 按下app

10、ly按鈕。8 在lab后的文本框內(nèi)輸入jmoment。9 重復(fù)上面的步驟4和5。10右側(cè)列表下的文本框內(nèi)輸入smics，12。11按下ok按鈕。6.2.2創(chuàng)建單元表，計(jì)算節(jié)點(diǎn)剪力。1 main menu：general postprocelement tabledefine table。2 按下element table data窗口內(nèi)的add按鈕。3 在lab后的文本框內(nèi)輸入ishear。4 在左側(cè)列表中選擇by sequence num項(xiàng)。5 右側(cè)列表中選擇smics，項(xiàng)。6 右側(cè)列表下的文本框內(nèi)輸入smics，2。7 按下apply按鈕。8 在lab后的文本框內(nèi)輸入jshear。9 重復(fù)

11、上面的步驟4和5。10右側(cè)列表下的文本框內(nèi)輸入smics，8。11按下ok按鈕。6.3列出所有表格資料6.3.1列出資料1 main menu：general postproclist resultselement table data。2 在list element table data窗口內(nèi)選擇imoment，jmoment，ishear和jshear。3 按下ok按鈕并在瀏覽資料窗口內(nèi)的信息后，將其關(guān)閉。6.3.2畫(huà)剪力圖1 main menu：general postprocplot resultsline elem res2 在第一個(gè)下拉列表中選擇ishear，在第二個(gè)下拉列表中選擇

12、jshear。3 按下ok按鈕。46.3.3畫(huà)彎矩圖1 main menu：general postprocplot resultsline elem res2 在第一個(gè)下拉列表中選擇imoment，在第二個(gè)下拉列表中選擇jmoment。3 按下ok按鈕。彎矩圖及其相應(yīng)數(shù)據(jù)如下（圖形已經(jīng)過(guò)反色處理）：剪力圖及其相應(yīng)數(shù)據(jù)如下（圖形已經(jīng)過(guò)反色處理）：7退出程序1 toolbar：quit。2 選擇quit-no save！3 按下ok按鈕。8果分析：按材料力學(xué)原理計(jì)算的結(jié)果與用ansys軟件運(yùn)行出的結(jié)果進(jìn)行比較，可以看出兩者有一定的偏差，但是偏差不大。再將元格分成32個(gè)進(jìn)行對(duì)比如下圖：兩者在各個(gè)受

13、力點(diǎn)處值幾乎一樣。四機(jī)械優(yōu)化設(shè)計(jì)說(shuō)明：1問(wèn)題闡述：利用黃金分割法求佛f（x）= x2-6x+9的最優(yōu)解。設(shè)初始點(diǎn)x0=0,初始步長(zhǎng)為1.02129，去迭代精度=0.4初步計(jì)算得近似最優(yōu)解為 x*=2.91811 f(x*)=0.00672黃金分割法c語(yǔ)言程序#include#include#include#define e 0.4#define tt 1.02129float function(float x )float y= pow(x,2)-6 * x+9;return(y);void finding(float a3,float f3)float t=tt,a1,f1,ia;a0=0;

14、f0=function(a0);for(int i=0; ;i+)a1=a0+t; f1=function(a1);if(f1=e)t=-t;a0=a1;f0=f1;elseif(ia=1) return;t=t/2;ia=1;for(i=0; ;i+)a2=a1+t;f2=function (a2);if(f2f1) break;t=2*t;a0=a1;f0=f1;a1=a2;f1=f2;if(a0a2)a1=a0;f1=f0;a0=a2;f0=f2;a2=a1;f2=f1;return;float gold(float * ff)float a13,f13,a4,f4;float aa;f

15、inding(a1,f1);a0=a10;f0=f10;a3=a12;f3=f12;a1=a0+0.382*(a3-a0);a2=a0+0.618*(a3-a0);f1=function(a1);f2=function(a2);for(int i=0; ;i+)if(f1=f2)a0=a1;f0=f1;a1=a2;f1=f2;a2=a0+0.618*(a3-a0);f2=function(a2);elsea3=a2;f3=f2;a2=a1;f2=f1;a1=a0+0.382*(a3-a0);f1=function(a1);if(a3-a0)e) aa=(a1+a2)/2; * ff=function(aa);break;return(aa);void main()float xx,ff;xx=gold(&ff);printf(nthe optimal design result is:n);printf(ntx*=%fntf*=%f,xx,ff);getch();3運(yùn)行結(jié)果：4 結(jié)果分析程序運(yùn)行結(jié)果與實(shí)際計(jì)算結(jié)果有一定偏差，這是因?yàn)槌踹x迭代步長(zhǎng)不同而引起的。五設(shè)計(jì)心得通過(guò)本次課程設(shè)計(jì)，使我了解到熟練掌握各種工程軟件的重要性，通過(guò)運(yùn)用ansys的內(nèi)部接口