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陕西大学排名重庆大学有限元第二次作业(刘静老师)

作者:高考题库网
来源:https://bjmy2z.cn/daxue
2020-11-24 11:15
tags:有限元

清华大学杨燕绥-清华大学杨燕绥

2020年11月24日发(作者:屈守元)




【有限元分析技术】第二次作业





目:

有限元分析技术

师:


名:

号:


级:

别:

学术型


上课时间:

2016

11

月至

2017

1



绩:


卷面成绩



平时成绩



课程综合成绩



阅卷评语:



阅卷教师

(

签名

)



重庆大学研究生院



第一章


题目概况



1.1

原始数据


矩形板尺寸如下图,板厚为

5mm

,弹性模量为


E

?

2.0

?

10


5


N

/

mm


2


,泊松比为


?


?

0.27




1.1

原始计算简图


1.2

工况选择


< p>1

)试按下表的载荷约束组合,任选

2

种进行计算,并分析其 位移、应力分布的异同。


1

两种不同工况的载荷及约束


序号


1


2


3


4


5


6


7


8


9


10


11


12


载荷

约束


c

d

点固定


a

b

点固定


a

c

边固定


c

d

点简支


a

b

点简支


a

c

边固定


c

d

点简支


a

b

点简支


a

c

边固定


c

d

点简支


a

b

点简支


a

c

边固定


备注



< p>
还可讨论

a

c

点固定




还可讨论

a< /p>

c

点固定




还可讨论

a

c

点固定




还可讨论

a

c

点固定


向下均布载荷

P=5N/mm,

作用于

a b


向下均布载荷

P=5N/mm,< /p>

作用于

ab


向下均布载 荷

P=5N/mm,

作用于

ab


向下均布载荷

P=5N/mm,

作用于

c d


向下均布载荷

P=5N/mm,< /p>

作用于

cd


向下均布载 荷

P=5N/mm,

作用于

cd


向下集中载荷

F=1000N,

作用于

a b

边中点


向下集中载荷

F=1000N ,

作用于

ab

边中点


向 下集中载荷

F=1000N,

作用于

ab

边中点< /p>


向下集中载荷

F=1000N,

作用于< /p>

cd

边中点


向下集中载荷

F=1000N,

作用于

cd

边中点

< p>
向下集中载荷

F=1000N,

作用于

cd

边中点


1.3

工况选择结果及分析任务


1

)工况选择结果

< br>根据表

1

的工况,选取工况

1

< p>2

8

进行对比分析,选取结果如表

2

所示,为了方便下文中分别


将序号

1

2

8

的工况称为工况一、工况二、工况三。


2

分析工况的载荷及约束


序号


1


2


8



载荷

约束


c

d

点固定


a

b

点固定


a

b

点简支


备注


工况一


工况二


工况三


向下均布载荷

P=5N/mm,

作用于

ab

< p>边


向下均布载荷

P=5N/mm,

作用于

ab


向下集中载荷

< p>F=1000N,

作用于

ab

边中点


2

)任务分析


根据实验任务原始模型为等厚薄板,且受力均沿平行面的不变载荷,因此可知该问题为平面应力


问题。分析开孔的大小、形状、数量,分布位置变化引起的应力和位移的变化等,开孔实例如图

1.2


所示。



1.2

挖孔后的矩形板




第二章


模型建立



2.1

单元选择及分析


在选择 单元时,首先应该遵循的原则是要能正确的计算模型,根据模型的几何形状选定单元的


大 类,面状结构则只能用“

Plane

Shell

”这类单元去模拟;根据模型结构的空间维数细化单元的


类别,如确定为“

Beam

”单元大类之后,在对话框的右栏中,有

2D

3D

的单元分类,则根据结


构的维数继续缩小单元类型选择的范 围;确定单元的大类之后,又是也可以根据单元的阶次来细分


单元的小类,如确定为“< /p>

Solid-Quad

”,此时

ANSYS 16.2

中两种单元类型:

Quad 4node 182

Quad


8node 183

前一个为低阶单元

PLANE182

,后一个为高阶单元

PLANE183

。本次上机实验选择四节


点四边形平面板单元

PLANE182

,实验对象为带厚度的平面应力,因此设置单元行为方式设置为


Plane

stress

w/thk

,厚度实常数为

5

PLANE182

几何形状如 图

2.1

所示,其输出力方向如图

2.2


示。


PLANE182

用于划分二 维实体结构模型。该单元既能用作平面单元(平面应力、平面应变和广


义平面应变)

也能用作轴对称单元。

该单元由四个节点定义,

每个 有两个自由度:

节点坐标系

x


y

方向的平动。

该 单元有塑性、

蠕变、

应力刚化、

大变形和大应变功能。

< p>它还具有混合公式化能力,


用于模拟几乎不可压缩的弹性材料和完全不可压缩的超弹 性材料的变形。

PLANE182

输入数据包


括:节点位 置、自由度数、实常数(厚度)、材料属性和载荷等。输出数据包括:各节点位移、各


方 向应力应变和等效应力等。



2.1

平面

182

单元几何图

2.2

平面

182

单元应力输出方向



2.2

模型建立及网格划分


2.2.1

模型建立


进入< /p>

ANSYS

经典版前处理

,

设置完单元类型、

实常数和材料属性后,

Modeling

模块中进行模 型


建立。根据任务要求,本实验模型建立包括原始矩形板,中心孔

R=2 0mm

R=30mm

对比模型,

中心

< p>

R=20mm

和边长

C=20mm

的方形孔对比模型,半径

R=20mm

的两个孔和孔数量为

4

对比模型,中


心开圆形孔半径

R=20mm

和 边上开半圆孔对比模型,各类型结构模型如图

2.1

2.5

所示:



1

)原始矩形板模型



2.1

原始矩形板模型


2

)矩形板开孔大小模型对比



R=20mm

R=30mm


2.2

矩形板开孔大小模型对比





3

)矩形板开孔形式模型对比



2.3

矩形板开孔形式模型对比



4

)矩形板开孔数量模型对比



2.4

矩形板开孔数量模型对比



5

)矩形板开孔位置模型对比



2.5

矩形板开孔位置模型对比



2.2.2

网格划分


手动控 制平面单元尺寸,

单元边长控制为

5mm

选用< /p>

Free

网格划分方式。

各类型有限元模型如图

2.6

2.10

所示:


1

)原始矩形板有限元模型



2.6

原始矩形板有限元模型



(< /p>

2


矩形板开孔大小有限元模型对比




R=20mm

R=30mm


2.7

矩形板开孔大小有限元模型对比



3

)矩形板开孔形式有限元模型对比



2.8

矩形板开孔形式有限元模型对比










4

)矩形板开孔数量有限元模型对比



2.9

矩形板开孔数量有限元模型对比



5

)矩形板开孔位置有限元模型对比



2.10

矩形板开孔位置有限元模型对比



2.3

载荷处理


按照有限元离 散化的假设,单元之间只在节点产生联系,因此作用在结构上的力必须是节点载


荷。因此 ,作用在结构上的力需按静力等效的原则向节点移置,化为等效载荷。


工况一:

ab

边均布

5N/mm

载荷在

< p>ANSYS

中可转化为在有限元模型中对

ab

边施加大小为< /p>


5N/mm

的线压力;

c

d

点固定在

ANSYS

中可转化为约束

c

d

位置所对应节点的

X

Y

Z

三个


自由度。

< /p>


工况二:

ab

边均布

5N/mm

< p>载荷在

ANSYS

中可转化为在有限元模型中对

ab

边施加大小为


5N/mm

的线压力;

a

< p>、

b

点固定在

ANSYS

中可转化为约束

a

b

位置所对应节点的

X

< p>、

Y

Z

三个


自由度 。


工况三:

ab

中点向下集中力

1000N

ANSYS

中可转化为在有限元模型中对< /p>

ab

边的中间节点


施加大小为

1000N< /p>

的集中力;

a

b

点简支在

ANSYS

中可转化为约束

a

点位置所对应节点的

X

Y


两个自由度,约束

b

点位置所对应节点的

Y

一个自由度。

< br>各类模型的具体边界条件施加结果如图

2.11

2.25

所示:



2.3.1

原始模型载荷处理


1

)工况一



2.11

原始矩形板工况一加载模型



2

)工况二



2.12

原始矩形板工况二加载模型



1

)工况三



2.13

原始矩形板工况三加载模型





2.3.2

矩形板开孔大小有限元模型载荷处理


1

)工况一



2.14

矩形板开孔大小工况一加载模型



2

)工况二



2.15

矩形板开孔大小工况二加载模型



3

)工况三



2.16

矩形板开孔大小工况三加载模型




2.3.3

矩形板开孔形式有限元模型载荷处理


1

)工况一



2.17

矩形板开孔形式工况一加载模型



2

)工况二



2.18

矩形板开孔形式工况二加载模型



3

)工况三



2.19

矩形板开孔形式工况三加载模型



2.3.1

矩形板开孔数量有限元模型载荷处理



1

)工况一



2.20

矩形板开孔数量工况一加载模型



2

)工况二



2.21

矩形板开孔数量工况二加载模型



3

)工况三



2.22

矩形板开孔数量工况三加载模型



2.3.1

矩形板开孔位置有限元模型载荷处理


1

)工况一



2.23

矩形板开孔位置工况一加载模型



2

)工况二



2.24

矩形板开孔位置工况二加载模型



3

)工况三



2.25

矩形板开孔位置工况三加载模型



第三章

计算分析


3.1

位移分布及分析


由于< /p>

ANSYS

中无法直接查看被分析构件的位移,

但是可以通过查看分 析构件的等效弹性应变,


因此各模型的位移分布均是通过查看其

von

Mises

elastic

strain

。各 模型及工况的位移结果如图


3.1-3.15

所示:

甘肃农业大学工学院-甘肃农业大学工学院


东南大学考研成绩查询-东南大学考研成绩查询


在校大学生参军政策-在校大学生参军政策


香港大学集体欺凌-香港大学集体欺凌


大学外语教学网-大学外语教学网


安徽财经大学安庆-安徽财经大学安庆


宫城教育大学-宫城教育大学


大学数学编辑部-大学数学编辑部



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