《有限元方法》實驗教學(xué)大綱

《有限元方法》實驗教學(xué)大綱課程代碼：092032課程名稱：有限元方法英文名稱：FiniteElementMethod課程學(xué)時（周數(shù)）：16學(xué)時實驗學(xué)時（周數(shù)）：16學(xué)時開設(shè)時間：五課程學(xué)分：2適用專業(yè)：（2020）車輛工程實驗課程的教學(xué)任務(wù)、要求和教學(xué)目的通過本實驗課程幫助學(xué)生進(jìn)一步領(lǐng)會和深化課堂上學(xué)到的有關(guān)有限元分析的基本概念和基本方法，逐步掌握ANSYS軟件實際操作，對一般的靜力學(xué)問題能獨立進(jìn)行分析，并能結(jié)合相關(guān)的力學(xué)理論知識對分析結(jié)果進(jìn)行正確評價。學(xué)生應(yīng)掌握的實驗技術(shù)及實驗?zāi)芰νㄟ^實驗要求學(xué)生能掌握ANSYS的分析流程及分析技能，對靜力學(xué)中的軸向拉壓、扭轉(zhuǎn)、彎曲等基本問題和組合問題、壓桿穩(wěn)定問題及疲勞問題具有實際分析能力。根據(jù)分析結(jié)果與理論值的比較，判斷吻合度，對吻合度不理想的結(jié)果能查找原因，從而逐步掌握和提高分析能力。主要儀器設(shè)備1、計算機(jī)35臺；2、ANSYS（11.0以上）開設(shè)實驗項目實驗一平面梁分析【實驗?zāi)康摹?、熟悉ANSYS（14.0版本）的界面及模塊組成。2、掌握簡單幾何模型的建立方法。3、掌握平面梁分析問題的分析技能?！緦嶒瀮?nèi)容】1、建立平面梁的幾何模型。2、進(jìn)入靜力學(xué)分析模塊，添加載荷及求解項（變形、應(yīng)力）。3、求解并對結(jié)果進(jìn)行評價。實驗二平面桁架分析【實驗?zāi)康摹?、掌握載荷的加載方法。2、掌握結(jié)果觀察平面的建立方法。3、了解自定義結(jié)果userdefinedresult的定義及柱坐標(biāo)系的應(yīng)用?！緦嶒瀮?nèi)容】1、建立平面桁架的幾何模型。2、進(jìn)入靜力學(xué)分析模塊，預(yù)加載及求解項（Stress——MaximumShear）。3、求得到最大切應(yīng)力后，計算其與許用值的比值，并推算合適的力矩。修改后重新加載并計算，并對結(jié)果進(jìn)行評價。實驗三高速旋轉(zhuǎn)光盤的應(yīng)力分析【實驗?zāi)康摹?、掌握慣性載荷的加載方法。2、掌握柱坐標(biāo)系的使用?！緦嶒瀮?nèi)容】1、建立旋轉(zhuǎn)光盤的幾何模型。2、進(jìn)入靜力學(xué)分析模塊，加載扭矩及求解項（NormalStress，ShearStress）。3、求解并評價結(jié)果。實驗四帶孔平面薄板分析【實驗?zāi)康摹?、掌握平面載荷的加載方法（remoteforce的特點和應(yīng)用）。2、掌握約束的處理方法。3、結(jié)合強(qiáng)度理論掌握應(yīng)力工具的使用。【實驗內(nèi)容】1、建立受彎曲與扭轉(zhuǎn)載荷的帶孔平面薄板的幾何模型。2、進(jìn)入靜力學(xué)分析模塊，加載徑向力和周向力（用remoteforce）及求解項（EquivalentStress）。3、添加應(yīng)力工具stresstool求解并評價結(jié)果。實驗五虎鉗底座的強(qiáng)度分析1【實驗?zāi)康摹?、掌握三維實體幾何模型的創(chuàng)建。2、掌握實體單元的使用。3、掌握鏡像分析的方法和步驟?！緦嶒瀮?nèi)容】1、建立虎鉗底座的幾何模型（linebody）。2、進(jìn)入靜力學(xué)分析模塊，設(shè)置約束并預(yù)加載一個軸向載荷。再添加LinearBuckling及求解項（TotalDeformation）。3、求解并計算臨界載荷。實驗六虎鉗底座的強(qiáng)度分析2【實驗?zāi)康摹?、掌握三維實體幾何模型的創(chuàng)建。2、掌握實體單元的使用。3、掌握鏡像分析的方法和步驟?！緦嶒瀮?nèi)容】1、完成實驗五的內(nèi)容基礎(chǔ)上進(jìn)行本實驗的改進(jìn)分析。2、改變虎鉗的每一個結(jié)構(gòu)參數(shù)后重新進(jìn)行分析并對比。實驗七渦輪殼模態(tài)分析【實驗?zāi)康摹?、掌握循環(huán)應(yīng)力的表示及加載方法。2、掌握S—N曲線的輸入方法。3、掌握模態(tài)分析的方法?！緦嶒瀮?nèi)容】1、建立或?qū)霚u輪殼的幾何模型。2、進(jìn)入靜力學(xué)分析模塊，加載約束及載荷。再添加fatigueTool（Life）為求解項。3、求解并評價結(jié)果。實驗八復(fù)雜平面桁架分析【實驗?zāi)康摹?、掌握桁架的表示及加載方法。2、掌握載荷的輸入方法。3、掌握分析復(fù)雜結(jié)構(gòu)的步驟和注意事項。【實驗內(nèi)容】1、建立或?qū)霃?fù)雜平面桁架的幾何模型。2、進(jìn)入分析模塊，加載約束及載荷。3、求解并評價結(jié)果。開設(shè)實驗項目一覽表序號實驗項目名稱實驗類型實驗性質(zhì)實驗學(xué)時每組人數(shù)首次開出年月1平面梁分析綜合性必做2352018092平面桁架分析綜合性必做2352018093高速旋轉(zhuǎn)光盤的應(yīng)力分析綜合性必做2352018094帶孔平面薄板分析綜合性必做2352018095虎鉗底座的強(qiáng)度分析1綜合性必做2352018096虎鉗底座的強(qiáng)度分析2綜合性必做2352018097渦輪殼模態(tài)分析綜合性必做2352018098復(fù)雜平面桁架分析綜合性必做235201809實驗教材或指導(dǎo)書或主要參考資料1.尹飛鴻主編，《有限元法基本原理及應(yīng)用》，高等教育出版社，2010年7月考核要求、考核方式及成績評定標(biāo)準(zhǔn)1、考核要求：實際操作、提交實驗報告；實驗報告要求：(1)提供實驗內(nèi)容的具體實驗過程或步驟；(2)提供原始分析記錄的圖片，并分析討論實驗結(jié)果。2、考核方式：采用實際操作與實驗報告相結(jié)合的原則；3、成績評定標(biāo)準(zhǔn)：實驗成績中實際操作占60%，實驗報告占40%；實驗成績占課程總成績的50%