有限元上机作业.doc

上机实验报告（1）实验题目：一个200mm200mm平板，中心有一个直径5mm圆孔，左右两边受面内均匀拉伸载荷1MPa。建立平面应力问题有限元模型，分别采用3节点三角形单元和8节点四边形等参元计算孔边应力集中，对两种单元的求解精度进行比较。注意优化模型单元网格布局和网格密度过渡。实验目的：比较3节点三角形与8节点三角形的求解精度建模概述：打开ansys，gui操作为Preprocessor-Modeling-Create-Rectangle-By Dimensions。输入参数如图1.1图1.1建立模型后采用PLANE45单元退化成三角形单元离散，得到图1.2，通过加载边界条件后计算得到结果。图1.4为其应力图。再采用PLANE183离散模型，如图1.3.图1.2 图1.3计算结果及结论：通过计算分别得到两种离散单元的应力图：图1.4为三角形单元离散，图1.5为四边形单元离散。图1.4图1.5通过比较两种单元离散模型算得结果，四角形单元求解比三边形单元求解得到的结果更加连续，求解的精度也更好一点。实验体会：只有选择合适的单元离散模型才可以得到正确的结果，否则计算出的结果出错。上机实验报告（2）实验题目：一个空心球的外半径，内半径。内壁受均匀压力。试用有限元法计算该空心球体的应力分布情况。要求分别应用轴对称二次等参单元建立轴对称模型、应用二次六面体等参单元建立三维模型求解，对两个模型计算结果进行对比分析。注意利用对称性简化建模。实验目的：学会对轴对称模型进行简化并采用合适的单元离散。建模概述：A：采用轴对称单元离散模型建立模型，把球体简化为四分之一圆且是平面，gui操作为Preprocessor-Modeling-Create-Areas-Circle-Partical Anunulus，输入参数如下图2.1：图2.1采用PLANE182单元离散模型，在Extra behavior选项中选择Axisymmetric，即对称，离散模型后如图2.2，加载边界条件后计算。B: 采用六面体单元离散模型建立模型，把模型简化为八分之一，采用SOLID95单元离散模型在Extra behavior选项中选择Axisymmetric，如图2.3，加载边界后计算。 图2.2 图2.3结果与结论图2.3、2.4分别为两种单元离散模型后计算结果：比较结果发现，两种单元计算结果一致，但是六面单元的模型比较复杂，计算时间远远大于轴对称模型。实验体会：对于对称的模型，适当的简化并选择合适的模型可以大大减少工作量，并且计算得到的结果跟使用完整模型无差别。上机实验报告（3）实验题目：一个矩形平板，长1000mm,宽100mm，厚度10mm。材料的E=200GPa， 。板的一侧短边固支，其它三边自由。在相同的较粗网格（厚度方向1层单元）下，分别用8节点六面体全积分等参元和二次六面体等参元计算其前六阶自由振动频率和振型。计算结果列在表中，对计算结果作对比和分析。实验目的：学会计算结构的振型。建模概述：建立模型，gui操作为Preprocessor-Modeling-Create-Volumes-By Dimensions。输入参数如图3.1.图3.1 分别用SOLID45和SOLID95离散，并加载边界条件，如下图：图3.2 图3.3结果与结论：计算结果如下：阶数SOLID45频率SOLID95频率1260.62260.221634.71630.332574.22569.744591.14566.1549644910.669043.18954.4两种单元计算出的各阶振型分别如下：第一阶：第二阶：第三阶：第四阶：第五阶：第六阶：