有限元大作业.doc

有限元法及其应用大作业院 系: 机械工程学院 学生姓名： 学 号： 20110130 专业班级: 年 月 日一、平面桁架系统静力分析。已知：桁架结构如图， 节点 D 作用载荷 F， a=30cm， b=50cm，各杆横截面均为 正方形，横截面积 A=1cm2， 材料为 45#钢， 外载荷 F=2000N。 要求： 给出有限元软件分析的主要步骤、 参数设置，加载前后变形图，轴力及轴 向应力图；并利用材料力学知识求出解析解，与有限元结果对比。求解：Ansys软件分析的主要步骤：1) 启动workbench并建立分析项目“Static Structural” ； 2) 在A3中创建和题目一致的几何体；3) 在A2中添加材料库；4) 在A4中设置模型材料的属性；5) 在A4中划分网格为最细，并在A、B、C三点在X、Y、Z三个方向上施加位移约束为0。在D点施加向下载荷为F=2000N；6) 在A6中添加总变形，主应力、应变etc.；7) 最后solve；8) 结果如下所述。a.加上负载前后的变形图:b.轴向力： 在图中可以得知两边轴的轴向力为650.4N，中间轴的轴向力为884.54N。c.轴向应力图：现在我们再利用材料力学知识求解验证一下上述结果的正确性:经过建立坐标系与公式推导得出（推导过程详见材料力学课本P40P41）两边两轴的轴向力中间轴的轴向力以上两式中，,因为截面积以及材料相同，所以所以不难看出用材料力学知识得出的结果与通过有限元方法得出的结果非常的接近，验证成功。2、 零件模型建立及静力分析已知： 零件如图所示， 底面矩形长 0.3m，宽 0.2m，高 0.04m； 两小孔直径 0.025m， 呈对称分布，两孔中心距为 0.2m；竖直方柱长 0.08m，宽 0.08m，高 0.2m；水 平方柱参数与竖直方柱相同。 材料的弹性模量 E=206GPa，泊松比 =0.3，密度=7800kg/m3。 底端为固定端。 重力加速度 g=9.8m/s2，外力作用于水平方柱右端 面且垂直端面向外，大小为 5000N。要求： 给出有限元建模和分析的主要步骤、 参数设置， 变形图， 应力及应变云图， 并指出危险点。解：Ansys分析的主要步骤说明：1、 利用Pro/e软件快速建立几何模型，通过导入窗口导入ansys workbench中；2、 建立Static Structural，如右图所示；3、 在A2中添加材料库并设置材料参数；4、 在A4中为模型设定材料，并添加约束底面固定，加速度为9.8m/s2来模拟重力；5、 在A4中划分网格并设定为最细，并施加载荷5000N；6、 在A4中添加总变形、应力、应变etc.；7、 Solve；8、 结果如下所示：a.总变形图：b.应力图：危险点c应变图：三、本课程学习心得体会、意见和建议。这一学期，上门学习了有限元分析及应用这门课，从一开始对这门课程的好奇与疑惑，到现在已经可以应用该技术解决一些简单的问题，这种成就感不言而喻。作为一名机械工程及自动化的学生，在大一到大三这三年学到了很多理论知识，但是对于这些知识一直都是停留在很表面的水平，并没有太多的感性认识，这使得学习效果并不是那么的理想。刚开始学Ansys的时候，之前学过的力学基础理论知识因为没有及时复习，导致很大部分的遗忘，这使得一开始感到有些吃力，也在一定程度上走了一些弯路，耽搁了一些时间，影响了这门课的学习进度。通过这半学期对有限元方法的学习，我深刻意识到提高建模能力是很有必要的。对于工程