有限元分析小论文

1、三角形单元与矩形单元精细网格的计算精度比较 指导老师：一、摘要 本论文研究的是三角形单元与矩形单元的精细网格的计算精度比较，通过ansys进行有限元法的程序实现，最后得出四边形网格的计算精度大于三角形网格的计算精度的结论。二、提出问题三角形单元与矩形单元的精细网格的计算比较 针对该问题，在ansys平台上，进行三角形单元与矩形单元的精细网格的划分，完成相应的力学分析。(a)采用三角形单元的划分 (b)采用四边形单元的划分图1基于ansys平台的精细网格划分(每边划分10段)三、解决过程对该问题进行有限元分析的过程如下。 1 基于图形界面(gui)的交互式操作(step by step) (1)

2、 进入ansys（设定工作目录和工作文件） 程序 ansys ansys interactive working directory（设置工作目录） initial jobname（设置工作文件名）: trussbridge press run ok (2) 设置计算类型 ansys main menu: preferences structural ok (3) 定义分析类型 ansys main menu: preprocessor loads analysis type new analysis static ok (4) 定义材料参数 ansys main menu: preproce

3、ssor material props material models structural linear elastic isotropic ex: 1（弹性模量), prxy: 0.25(泊松比) ok 鼠标点击该窗口右上角的“”来关闭该窗口 (5)定义单元类型 ansys main menu: preprocessor element type add/edit/delete. add structural solid: quad 4node 42 ok（返回到element types窗口） close (6)设置为带厚度的平面问题 ansys main menu: preproces

4、sor real constants add/edit/delete add type 1 okreal constant set no: 1 (第1号实常数), thk: 1 (平面问题的厚度) ok close (7) 定义实常数以确定厚度 ansys main menu: preprocessor real constants add type 1 plane42 ok real constants set no: 1（第1号实常数）, thickness: 1（平面问题的厚度） ok close(8) 构造模型生成几何模型 ansys main menu: preprocessor m

5、odeling create keypoints in active cs keypoint number：1，x，y，z location in active cs：0,0,0 apply （同样方式输入其余3个特征点坐标，分别为 (1,0,0), (1,1,0), (0,1,0) ） ok 连接点生成面 ansys main menu: preprocessor modeling create areas arbitrary through kps min，max，inc： 1,4,1 ok (9) 设定模型材料 ansys main menu: preprocessor modeling

6、 create elements elem attributes mat: 1 ,type: 1 plane42 , real: 1 ok (10) 网格划分 ansys utility menu: select entities sele lines sele all ok ansys main menu: preprocessor meshing size cntrls manualsize lines all lines element sizes on all seleceted lines: ndiv: 10 (每一条线分为10段) ，space: 1 ok ansys main m

7、enu：preprocessor meshing meshtool mesh：areas，shape：tri，mapped mesh pick all (11) 模型加约束 ansys utility menu: select everything ansys main menu: preprocessor loads define loads apply structural displacement on keypointsmin，max，inc： 1 ok lab2：all dof(约束1号特征点所有方向上的位移) apply min，max，inc： 4 ok lab2：ux(约束4号

8、特征点x方向上的位移) ok (12) 施加载荷 在2号特征点上施加负x方向的外载： ansys main menu: preprocessor loads define loads apply structural force/moment on keypoints min，max，inc： 2 ok direction of force/mom: fx , force/moment value: -1 apply 在3号节点上施加x方向的外载： ansys main menu: preprocessor loads define loads apply structural force/m

9、oment on keypoints min，max，inc： 3 ok direction of force/mom: fx，force/moment value: 1 ok (13) 计算分析 ansys main menu: solution solve current ls ok (14) 结果显示 显示变形前后的位移： ansys main menu: general postproc plot results deformed shape def + undeformed ok ansys utility menu: parameters scalar parameters sel

10、ection下输入nb=node(1,0,0) accept (以同样方式输入其余需要的结果参数表达式，分别为nb_ux=ux(nb)；nb_uy=uy(nb)；nc=node(1,1,0)；nc_ux=ux(nc) ；nc_uy=uy(nc)；str_engy= 0.5*(nb_ux*(-1)+ nc_ux*(1)；pote_engy=-0.5*(nb_ux*(-1)+ nc_ux*(1) ) close ansys utility menu: list status parameters all parameters（显示所有计算结果） (15) 退出系统 ansys utility me

11、nu: file exit save everything ok图二 划分好的三角形网格图三 三角形网格的部分计算结果图四 三角形网格的displacement cart四、数据结果以下为计算结果： 采用三角形单元(每边分为10段) name value type dimensions nb 2.00000000 scalar nb_ux -9.56063701 scalar nb_uy -9.36565959 scalar nc 12.0000000 scalar nc_ux 9.88621794 scalar nc_uy -10.0535107 scalar pote_engy -9.72

12、342747 scalar str_engy 9.72342747 scalar 采用四边形单元(每边分为10段) name value type dimensions nb 2.00000000 scalar nb_ux -12.6893715 scalar nb_uy -12.6893715 scalar nc 12.0000000 scalar nc_ux 12.6893715 scalar nc_uy -12.6893715 scalar pote_engy -12.6893715 scalar str_engy 12.6893715 scalar五、分析讨论1、根据上面计算的pote_engy参数，有以下的结果。 采用如图1(a)