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学号：《有限单元分析》大作业学生姓名：任课老师：所属学院：机电工程学院专业班级：作业题目：有限元分析静力学和流体分析2015年5月15日实验一ANSYSworkbench15.0静态结构实例分析问题描述：悬臂梁的有限元建模与变形分析图示为带方孔（边长为100mm）的悬臂梁，其上受均布面载荷（q=0.2MPa）作用，对图示两种结构进行有限元分析，并就方孔的布置（即方位）进行分析比较，如将方孔设计为圆孔，结果有何变化？（板厚为100mm，材料为钢）3005009004502502503005009004502502501KN1KN方案一：带圆孔悬臂梁1.1建立几何模型同时添加一点设置为：Pointload；添加面印记：imprintfaces，如图1图1几何模型1.2建立有限元模型选择材料：structuresteel材料属性设置如图2图2材料属性a)选择单元类型为Tetrahedrons,四面体划分法b)网格划分方案，如图3图3网格划分c)划分网格划分完成后如图4所示。图4网格划分效果d)载荷及边界条件处理添加固定约束A集中力C,大小为1KN均布面载荷，q=0.2MPa,如图5图5载荷加载1.3、后处理计算结果及结果分析1）应力和应变云图如图6和图7所示图6应力云图图7应变云图2）总变形云图图8总变形云图方案二：带方孔悬臂梁2.1建立几何模型，如图9所示。图9几何模型图10划分网格2.2建立有限元模型选择材料，选择单元和网格划分方案，与方案一相同。划分完成后如图10所示。载荷及边界条件处理，如图11图11载荷加载2.3后处理计算结果及结果分析分析1）应变云图，如图12；应力云图如图13图12应变云图图13应力云图3）总变形云图，如图14图14总变形云图3.两种方案计算分析比较通过两种方案的应力，应变分析，可知：带方形孔的悬臂梁，产生较大的应力集中，应变更大。通过总体变形量分析，带方形孔的悬臂梁变形更大一些。综上所述：带圆形孔的悬臂梁比带方形孔的悬臂梁在结构上更加可靠，可以承受更大的载荷，抵抗更大的变形。实验二ANSYSCFX15.0圆管内气体的流动实例分析问题描述：如图所示的圆管，其中一端为入口，速度为10m/s,另一端为出口，压力为0Pa,用ANSYSCFX求解出压力与速度的分布云图。1.在UG中建立几何模型，如图16图15UG几何建模2.ICEMCFD导入几何模型，如图16图16导入模型图17建立边界条件3.建立模型生成入口，出口，壁面边界条件，如图17所示4.划分网格4.1全局网格设置，如图18图18全局网格设置图19网格设置4.2计算网格，并且选择生成体网格选择网格类型：Tetra/Mixed，网格设置如图19网格生成如图20所示：图20网格生成4.3编辑网格4.3.1显示网格质量，如图21图21网格质量生成的网格质量为0.3到1之间，一般建议删除网格质量在0.4以下的网格。4.3.2平顺全局网格，结果如图22图22平顺网格4.4选择求解器在Outputsolver中选择ANSYSCFX，在CommonstructuralSolver中选择ANSYS,保存网格.5.启动CFX15.0，进入CFX-Pre15.0前处理界面，导入网格，如图23。图23导入网格图24入口边界条件6.边界条件6.1入口边界条件，入口速度为10m/s,设置如图246.2出口边界条件，压力为0Pa,设置如图25图25出口边界条件图26基本设置6.3基本设置，如图26应用效果如图27，图27设置效果图28初始条件7.初始条件,均保持默认值，如图288.求解控制,保持默认值如图29图29求解控制图30计算求解9.计算求解收敛曲线窗口将显示残差收敛曲线的即时状态，直至所有残差值达到1.0E-4，如图3010结果后处理压力云图，如图32;速度云图，如图33图31压力云图图34速度云图11.结果分析通过对压力和速度的分析，可知越远离几何中心，产生的压力越大，相应的速度也越大；在出口处，随径向距离的增加，速度越大。