南航塑形加工CAE大作业

1、塑件加工过程CAE作业 姓 名： 王超 学 号： 051130128 专 业： 飞行器制造工程 指导老师： 鲍益东 日 期： 2014,10,25 目录1.绪论11.1有限元分析源于力学11.2有限元分析的基本流程:11.3有限元分析的技术路线：21.4有限单元法处理弹性力学问题的基本思路是：21.5有限元分析的应用22.三角形常应变膜单元（CST）的基本理论43.有限元程序中单刚形成的子函数代码：43.1形成B矩阵的子函数代码43.2形成单刚矩阵的子函数代码54 有限元程序实现与验证74.1建立有限元分析的几何模型：74.2划分有限元网格74.3标注出位移约束信息和外力的加载方向和大小84.

2、4有限元计算85心得体会96参考文献101.绪论 有限元是一种将复杂对象进行合理的离散, 应用力学理论和计算机技术解决复杂问题的数值分析方法, 对于众多难以获得解析问题的分析具有明显的优点, 在科学研究和工程计算中得到广泛应用。11.1有限元分析源于力学 平均应力： 2米塞斯屈服准则： 3屈雷斯卡屈服准则： 41.2有限元分析的基本流程:化整为零（结构离散化）、单元分析、集零为整（整体分析）。通常对于简单模型，不同部件之间一般通过节点共用来连接；然而对于复杂模型，不同部件之间如果仍然运用节点共用的方式进行连接，网格划分将变得异常艰难，有时候甚至不可能。51.3有限元分析的技术路线：标准化（理论

3、研究：任意复杂问题 => 标准化分解，单元建模:有限种标准单元）规范化（前处理：CAD几何、力学建模、求解、后处理显示）计算机化（标准程序、模块）应用的规模化、普及性（可求解大型问题：108-1010自由度）1.4有限单元法处理弹性力学问题的基本思路是：（1）离散化将一个受外力作用的连续弹性体离散成一定数量的有限小的单元集合体。单元之间只在结点上互相联系，亦即只有结点才能传递力。（2）单元分析根据弹性力学的基本方程和变分原理建立单元结点力和结点位移之间的关系。（3）整体分析根据结点力的平衡条件建立有限元方程、引入边界条件、解线性力程组以及计算单元应力。6有限元强度折减法与有限元荷载增加法

4、统称为有限元极限分析法, 因为它们本质上都是采用数值分析手段求解极限状态的分析法。71.5有限元分析的应用 结构工程分析一般来说可分为两大类: 经典法和数值解法, 有限元法是数值法的一种。有限元素法通过采用多种规则形状的单元来处理实际上无限制的任何问题。这些单元可组合成近似的任何不规则几何形状。类似地, 任何类型的载荷和边界条件也可提供。有限元法适用于求解各类场问题- 包括结构分析, 热传导, 流体和电磁场等。8利用有限元分析的方法来指导开展工艺方法的研究,可以针对不同的产品实现快速的热变形分析,分析结果可以用来作为反变形工艺处理方法的定量指标,为反变形工艺方法的研究提供了直接的科学依据。9汽

5、车工业:机体系统缸体温度场分析、重力荷载下的底盘的应力分布、刹车制动时底盘的应力分布等。有限元理论和有限元法模拟了刚性墙正面碰撞保险杠实践, 并对不同厚度的保险杠发生碰撞时其变形状况、吸能特性进行了仿真分析, 得出了保险杠横梁和支架厚度比较合理的保险杠模型, 该模型既提高了保险杠吸能特性, 又减小了保险杠的变形。该模拟方法对企业设计保险杠时, 在缩短设计周期、减少试验次数、节约成本等方面具有非常重要的参考价值。10石油化工 :受内压圆筒斜接管、锥壳径向接管加工成型：圆锥管成型加工过程进行模拟与仿真、冲压成型的模拟、工字钢成形过程模拟高层建筑：民用住宅转换层抗震分析 电子行业：冲击和跌落问题 、

6、冲击和跌落问题 、显示器玻壳强度分析桥梁工程：桥梁施工过程模拟、美国金门桥地震响应分析、桥梁基础沉降分析 船舶工程：万吨集装箱船船体整体结构强度有限元分析、船舶的频率分析、水下爆炸核工业：预应力混凝土压力容器安全性分析、轻水反应堆中管道的安全分析2.三角形常应变膜单元（CST）的基本理论CST单元刚度矩阵为：式中：t为单元厚度，k为一个6×6的对称矩阵。B矩阵的显式表达式：3.有限元程序中单刚形成的子函数代码：3.1形成B矩阵的子函数代码/求B矩阵 void GetBMatrix(double xx,double yy,double areaElem,double B7) doubl

7、e b4,c4,Triaa; b1=yy2-yy3;b2=yy3-yy1;b3=yy1-yy2;c1=-xx2+xx3;c2=-xx3+xx1;c3=-xx1+xx2;Triaa=2.0*areaElem;B11=b1/Triaa; B12=0.0; B13=b2/Triaa; B14=0.0; B15=b3/Triaa; B16=0.0;B21=0.0; B22=c1/Triaa; B23=0.0; B24=c2/Triaa; B25=0.0; B26=c3/Triaa;B31=c1/Triaa; B32=b1/Triaa; B33=c2/Triaa; B34=b2/Triaa; B35=c

8、3/Triaa; B36=b3/Triaa; /求B矩阵的转置矩阵BT void GetBTMatrix(double B7,double BT4)for(int i=1;i<=6;+i)for(int j=1;j<=3;+j)BTij=Bji;3.2形成单刚矩阵的子函数代码 /求单元面积 areaElem=(xx1*yy2+xx2*yy3+xx3*yy1-xx1*yy3 -xx2*yy1-xx3*yy2)/2.0;/弹性矩阵Ddouble D44; D11=MatP.EE/(1.0-MatP.VV*MatP.VV);D12=D11*MatP.VV;D13=0.0;D21=D12;

9、D22=D11;D23=0.0;D31=0.0;D32=0.0;D33=MatP.EE/2.0/(1+MatP.VV);/矩阵相乘 返回 矩阵BTD=BT*D;double BTD74;int i,j,k; for(i=1;i<=6;+i) for(j=1;j<=3;+j) TempD=0.0; for(k=1;k<=3;+k) TempD+=BTik*Dkj; BTDij=TempD;/矩阵相乘 返回 AK=BTD*Bfor(i=1;i<=6;+i) for(j=1;j<=6;+j) TempD=0.0;for(k=1;k<=3;+k)TempD+=BTD

10、ik*Bkj;KEij=TempD; /单刚乘以系数 t为厚度 A单元面积 KE*t*A 形成单刚矩阵 for(i=1;i<=6;i+)for(j=1;j<=6;j+)KEij=KEij*areaElem*MatP.H0;4 有限元程序实现与验证4.1建立有限元分析的几何模型： 4.2划分有限元网格4.3标注出位移约束信息和外力的加载方向和大小拉力为40N4.4 有限元计算6心得体会通过对本门课程的学习我了解了有限元的一些基本知识，有限元的核心思想是结构的离散化。有限元是将一个整体的对象分割为若干个小单元，再对小单元进行分析，从而将复杂的问题简单化，大大降低了问题的难度，使得很多工程问题得以圆满的解决。 如今有限元在工程上已有广泛的应用，如机械制造、材料加工、航空航天、汽车、土木建筑、电子电器，国防军工，船舶， 铁道，石化，能源，科学研究等各个领域。7参考文献1陈中根,王慧.有限元分析软件在外伸梁的应用分析.工程技术.20062万胜狄.金属塑性成形原理.南京：南京航空航天大学，2009. p552刘鸿文.材料力学.北京：高等教育出版社，2004.p2454范钦珊.材料力学.北京：清华大学出版社，2004.p2185周新,代智军.多点约束在模型处理与有限元分析中的应用.汽车应用.20