结构分析的计算机方法.doc

题目： 结构分析的计算机方法学 院:机械自动化专 业:机械工程学 号:学生姓名: 导 师: 日 期:2015年8月18 结构分析的计算机方法作业 -Autodesk Simulation Multiphysics 2013(Algor)有限元分析软件进行分析摘要：利用Algor有限元分析软件，对机架牌坊进行静力分析，求载荷下的应力和变形，进行强度校核和刚度分析，判断结构应力分布是否合理。姓名使用软件D1R1R2R3H1H2H3H4BB1B2L1P1李斯Algor1210201050040403404040402204.5t一、问题的描述1、机架牌坊的模型如图1所示，材料为铸铁（Q345），机架牌坊内壁上下表面受压。2、工作载荷：将压力p转换成为压强加载到上下面上。3、边界条件：牌坊下表面被完全固定。4、分析的目的和内容-静力分析：求载荷下的应力和变形，进行强度校核和刚度分析。图1 机架牌坊模型二、导入分析模型1、 启动ALGOR程序。2、 在“打开”对话框中，单击“open”。3、 按图2所示在查找范围中选择jijia.igs文件，单击“打开”按钮。打开的机架牌坊模型如图1所示。图2 导入分析模型4、 右击Analysis Type，如图3所示选择Static Stress with Linear Material Models。 图3 设置分析类型3、 定义单位制在左边树形视图区中，鼠标右键单击Unit Systems，选择“New”，按图4设置单位制，单击“OK”。图4 定义单位制4、 设置单元类型和材料特性1、 在左边的树形视图区中，右键单击Part 1的Element Type，选择“Brick”。2、 在左边的树形视图区中，右键单击Part 1的Element Definition。选择Edit Element Definition命令，弹出Element Definition-Brick对话框，如图5所示。3、 按图设置，单击OK，确认单元特性的选择。4、 在左边的树形视图区中，右键单击Part 1的Material。选择Edit Material. . .命令，弹出Element Material Selection窗口。单击Edit Properties按钮，按照图5输入弹性模量和泊松比。图5 Element Definition-Brick对话框5、 单击OK、OK，完成材料性能参数设置。图6 材料性能参数设置5、 网格划分1、 单击菜单栏中的Mesh按钮，选择3D Mesh Settings，弹出Model Mesh Settings窗口，如图7所示。在Mesh size中拖动滑块到100%，单击Mesh model。图7 网格设置2、 在View Mesh Results中单击Yes，弹出Meshing Results窗口，如图8所示。图8 Meshing Results窗口3、 网格划分后的模型如图9所示。图9 网格划分后的模型4、 单击菜单栏中的Mesh按钮，选择Enhance Surface Mesh弹出如图10窗口，按图设置后依次单击Mesh、Done。图10 表面增强5、 表面增强后的有限元模型如图11所示。图11 表面增强模型6、 施加边界条件1、 旋转模型，选择机架牌坊的底面（此时被选面变亮）。2、 鼠标右击，选择Add：Surface General Constraint. . .弹出图12所示窗口，单击“Fixed”。3、 单击OK，关闭窗口。4、施加约束后的模型如图13所示。图12 施加约束图13 施加约束后的模型7、 施加载荷1、 选中机架牌坊内壁上下表面。2、 鼠标右击，选择Add：Surface Pressure/Traction. . .弹出如图14所示的窗口。3、 在Pressure中输入6.125（压力转化后的压强），单击OK。 图14 施加压强图15 施加载荷后的模型8、 分析有限元模型在菜单栏中选择Analysis：Run Simulation，弹出图15窗口。图16 Structural-Static Stress with Linear Material Models窗口9、 结果后处理1、 模型的von Mises应力等值云图，如图17所示。 从图中可以看出，应力在模型上端开孔处最大，此处应力集中明显。最大应力为81MPa，小于Q345的许用应力345MPa，结构强度合理。 图17 模型von Mises应力等值云图2、 模型的位移等值云图 图 18模型的位移等值云图从图18可以看出，总体上模型位移由下往上逐渐增加，在上部分开孔处位移最大，其最大值为0.0652437mm。3、Z轴方向（主要方向）的位移等值云图 从图19可知，模型主要方向（Z轴方向）的位移分布，从数值上看由下到上同样是逐渐增加，最大值位于上部分开孔处，其值为-0.065237mm，负值表示位移方向于Z轴反向。 图19 Z轴方向的位移等值云图 4、 沿牌坊窗口内表面应力迹线（路径）图 选择View:Visual Style:Shaded with Mesh显示网格，选择Results Inquire:Create Path Plot。选择模型内表面节点，如图20所示。 图20 模型内表面节点路径单击Path Plot Definition 窗口中“Add Selected”定义路径，单击“Close”关闭窗口。 图21 Path Plot Definition 窗口选择Results Inquire