实验报告有限元应用基础

1《有限元应用基础》实验报告班级：13020241学号：1302024109姓名：段德虎学院：机械与动力工程学院适用专业：机械设计制造及其自动化指导教师：吴淑芳中北大学机械与动力工程学院2015年6月1实验一ANSYS软件熟悉和前处理一、实验目的：熟悉ANSYSWorkbench软件菜单、窗口等环境、软件分析功能及解题步骤。二、实验设备：微机（P4配置），ANSYSWorkbench软件（教学版）。三．实验内容1、实验原理及实验步骤（1）导入外部CAD文件（2）网格划分（a）ANSYS网络划分不能单独启动，只能在Workbench中调用分析软件或在【Mesh】组件启动(b)确定物理场（c）确定网格划分方法（d）网格控制全局网格设置通常用于整体网格划分的部署，包括网格尺寸函数、inflation、平滑度、模型简化、参数输入、激活等。局部网格控制（e）网格检查2、实验记录划分单元体：四面体。整体划分的单元体大小：0.01m。两个应力集中孔内表面划分单元体大小：0.005m。划分单元体：六面体。2整体划分的单元体大小：0.02m。两个应力集中孔内表面划分单元体大小；0.005m四、实验总结这次实验，让我了解了ANSYSWorkbenc分析软件的界面与基本使用方法。并练习了模型的导入和对模型划分不同类型的网格。通过实验，发现对同一模型划分同一类单元的网格时，划分单元越小，网格越细，生成速度越慢。当单元的大小一样时，六面体的网格比四面体的网格处理起来更慢。同一个模型的不同部位所受的应力应变大小不同，是通过软件对模型不同部位的网格大小划分来实现对应力集中部位更准确的分析。依照对模型不同部位的应力应变的不同，所划分的网格可以使计算更为简便和准确。3实验二约束、载荷施加以及求解和后处理一、实验目的：二、熟悉ANSYSWorkbench软件菜单、窗口等环境、软件分析功能及解题步骤。二、实验内容：（1）系统的掌握约束、载荷的分类以及施加和删除方法。（2）求解过程中的一些关键步骤。（3）后处理的使用和云图生成。三、实验设备：微机（P4配置），ANSYSWorkbench软件（教学版）。四、实验具体内容实验步骤1.导入模型并添加约束和载荷模型左侧两孔为完全固定约束，右侧孔受有轴承载荷，水平向右和竖直向下大小均为1000N。材料为结构钢。3.求解（1）插入结果（2）结果求解定义了材料，施加载荷和约束，添加结果后，模型便做好了求解的准备了，选择“Solve”后，出现一个插图，告诉用户已经开始求解。4.后处理求解完成后，用户可以查看到结果实验记录1．对模型进行4面体的划分41）网格的划分2）零件所受的外力53）位移4）应变65）应力2．对模型进行六面体的划分1）网格的划分72）模型所受的外力3）位移84）应变5）应力9五、实验总结这次实验中，我练习了在模型不同的地方进行约束和载荷的施加，同时了解了求解的方法，练习了求解器的使用，并用不同的方法对结果进行显示，也知道了如何看出各处变形和受力的大小和分布情况。这将对我以后的工作与学习提供巨大的帮助。在试验中我发现，通过对网格不同大小的划分会影响对最后结果的分析。划分的网格越小其结果越准确。所产生的模型上面显示的颜色越向红色其应变、应力、位移越大，反之，越向蓝色偏越小。10实验三平面应力问题的有限元分析一、实验目的：1、掌握ANSYS软件基本的几何形体构造方法、网格划分方法、边界条件施加方法及各种载荷施加方法。2、熟悉有限元建模、求解及结果分析步骤和方法。3、能利用ANSYS软件对平面结构进行静力有限元分析。二、实验设备：微机（P4配置），ANSYSWorkbench软件（教学版）三、实验内容如图所示的薄平板结构。平板中间有一个洞，并且该平板的角上受到集中载荷作用。假定E=70GPa，μ=0.25，t=0.02，P=20KN。用如图所示的有限元网格结构求解。四、实验具体内容实验步骤1.在Solidworks中建立模型。2.将模型导入ANSYSWorkbench中，并提取平面。3.确定分析类型4.定义材料属性(1)双击项目A中的A2栏EngineeringData项，进入下图所示的材料参数设置界面，11在该界面下即可进行材料参数设置。(2)在界面的空白处单击鼠标右键，弹出快捷菜单中选择EngineeringDataSources（工程数据源），此时的界面会变为如下图所示的界面。4.划分网格5、施加载荷并求解6.求解7.查看分析结果8.生成报告并保存实验记录1.单元格大小为0.3m的四边形网格1）网格划分122）位移3）应变134）应力2.单元格大小为0.6m的四边形网格1）网格划分142）位移3）应变154）应力3.单元格大小为0.6的三边形网格1）划分网格162）位移3）应变174）应力4.单元格大小为0.3的三边形网格1）划分网格182）位移3）应变194）应力五、实验总结通过这次实验，我学会了如何导入并提取3D模型的平面，学会了如何用2D分析模式去分析3D模型，并练习了划分三角形与四边形两种平面单元以及对模型点和边约束与载荷的施加，同时也知道了如何调整model模式里模型的厚度，最后还练习了如何导出报告。这将对我今后的工作与学习带来巨大的帮助。通过老师的演示我知道了如果错误地使用了3D分析模式进入model去分析模型，不能直接退出来修改成2D分析模式再进model分析，而是应该再拖入一个staticstructural模块，改成2D分析模式，并共享之前导入的模型，再进入model里去分析，不然分析时可能会发生意想不到的错误。20实验四三维模型的线性静力分析一、实验目的1.掌握具体的有限元分析的总体过程。2．了解对分析结果的评价方法。3．学习具体问题载荷的施加方法。二、实验环境与工具操作系统：WINDOWS98/2000/2003/XP编程工具：ANSYS三、实验要求：（1）建立相应的实体模型和有限元离散模型（2）说明使用的单元类型；（3）对比四面体单元和高精度六面体单元的计算精度。四、实验内容1、实验具体步骤如图所示支架，材料为结构钢，其架底座四孔完全固定，支架上部的圆柱面受有水平向右的轴承载荷1000N，分析其总变形和等效应力。2、实验记录（1）模型整体为四面体划分，应力集中的部分采用小网格划分。211）位移2）应力223）应变（2）模型整体为六面体划分，应力集中的部分采用小网格划分。231）位移2）应变243）应力五、实验总结经过上几次实验的学习和理解在这次实验中，我独立的练习了对具体的的模型用不同的网格进行划分，和在具体的模型中添加约束与载荷，以实现对模型的准确计算，得到模型在具体情况下所能承受的最大应力和变形。这将给我以后的工作与学习带来巨大的帮助。通过对模型网格采用不同的大小划分使得最后的计算结果略有差异，网格划分越小结果越精确，但花费的时间也就越长，所以依据不同的实际情况，对网格的的大小进行合理的选择。