有限元原理及應(yīng)用 課程設(shè)計(jì)

1、有限元課程大作業(yè)1、 問題描述銷和銷孔接觸問題，插銷半徑r=0.25cm，長(zhǎng)度L=2.5cm,插座寬度W=4cm，高度H=4cm，厚度t=1cm，插孔半徑r=0.49cm，插銷和插座材料彈性模量E=3.6*107N/cm2，泊松比0.3。計(jì)算插銷撥拉過程中插銷和插座體內(nèi)的應(yīng)力分布以及接觸壓力大小。2、 簡(jiǎn)化模型由于插孔的半徑比插銷的半徑要小，所以在插銷裝配到插座時(shí)插銷和插座內(nèi)都會(huì)產(chǎn)生裝配預(yù)應(yīng)力。要分析撥拉過程的應(yīng)力分析，首先要得到預(yù)應(yīng)力的分布。由于裝配體結(jié)構(gòu)的對(duì)稱性，我們可以取模型的四分之一來進(jìn)行分析，并分成兩個(gè)載荷步來求解。第一個(gè)載荷步時(shí)觀察擦汗小接觸面的應(yīng)力，第二個(gè)載荷步時(shí)觀察插銷撥拉過程

2、中的應(yīng)力，接觸壓力和反力等。3、 建立有限元模型實(shí)體建模首先生成插座：執(zhí)行直接生成塊命令，輸入相關(guān)參數(shù)生成插座立方體；生成圓柱體：執(zhí)行直接生成圓柱體命令，輸入?yún)?shù)生成圓柱體；生成插孔：執(zhí)行布爾操作，用生成的插座立方體挖去圓柱體，生成插孔；生成插銷：執(zhí)行直接生成圓柱體命令，輸入?yún)?shù)生成圓柱體；完成建模的幾何模型見圖1。切分掉模型1/4：通過設(shè)置工作平面，來切分模型；切分以后的幾何模型見圖2。圖1圖2劃分網(wǎng)格定義單元類型：選擇創(chuàng)建“Structural Solid”和“Brick8node185”兩種單元類型；定義材料（彈性模量，泊松比）：ANSYS Main Menu: Preprocessor

3、 Material Props Material Models Structural Linear Elastic Isotropic ；網(wǎng)格密度設(shè)置：插銷單元和插銷座單元網(wǎng)格密度分別設(shè)置；設(shè)置單元形狀和網(wǎng)格劃分方法，劃分網(wǎng)格后模型見圖3。圖34、 加載和求解 建立接觸單元 設(shè)置插銷孔的接觸面為第一個(gè)接觸面，圓柱插銷的接觸面為第二個(gè)接觸面，設(shè)置面面接觸，生成接觸面。 定義位移約束 施加對(duì)稱位移約束：在插座和插座銷被切分出來的四個(gè)面上施加對(duì)稱位移約束； 施加面約束：插座左側(cè)面添加面約束，固定該面所有自由度。3 對(duì)第一個(gè)載荷步求解 設(shè)置求解選項(xiàng)，求解插銷和插銷座的裝配預(yù)應(yīng)力。4 對(duì)第二個(gè)載荷步求解 設(shè)置求解選項(xiàng)，求解插銷和插銷座撥拉過程。5、 后處理設(shè)置擴(kuò)展模式 調(diào)用擴(kuò)展模式，擴(kuò)展后的模型見圖4。 圖4 裝配預(yù)應(yīng)力讀入第一個(gè)載荷步的計(jì)算結(jié)果；繪制裝配應(yīng)力圖見圖5，擴(kuò)展后的應(yīng)力圖見圖6。圖5圖6 讀入某時(shí)刻計(jì)算結(jié)果，繪制接觸面壓力云