开孔薄板有限元分析报告

一、有限元分析的目的

通过对两种模型（一个上边开口的和另一个上下两边开口的模型）的静力分析，比较与其对应的理论解的不同，了解有限元仿真软件与理论计算存在的，进一步熟悉workbench求解有限元问题的一般步骤。

二、实体建模（两个模型）

建立如下所示的模型，其中，边长300mm，宽80mm，厚5mm，边缘为半径是10mm的半孔。

上边开口的实体模型（模型A）

上下两边开口的模型（模型B）

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1.模型采用的单元类型、单元和节点的个数、绘出有限元模型图 模型

A

模型B

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模型采用的单元类型 模型A：

1 3862 LID186 (20 Node Quadratic Hexahedron) 2 3858 SOLID186 (20 Node Quadratic Wedge)

3 112 CONTA174 (Quadratic Quadrilateral Contact) 4 112 TARGE170 (Quadratic Quadrilateral Target) 5 64 SURF154 (3D Quadratic Quadrilateral) 模型B：

1 3856 SOLID186 (20 Node Quadratic Hexahedron) 2 3866 SOLID186 (20 Node Quadratic Wedge) 3 100 CONTA174 (Quadratic Quadrilateral Contact) 4 100 TARGE170 (Quadratic Quadrilateral Target)

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5 64 SURF154 (3D Quadratic Quadrilateral)

2.载荷与约束的施加方法（绘图表示并说明）； 两模型施加的载荷与约束相同

约束：单击static structural，选择长方体的左侧面，鼠标右键选择“insert>fixed support”

载荷：选择长方体的左侧面，鼠标右键选择“insert>force”，大小为50N。

四、计算结果；（变形图，应力等色线图,约束反力列表等） （1）模型A的求解结果：

总的变形位移图

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von mises应力图

接触面正应力

119

（1） 模型B的求解结果：

总的变形位移图

von mises应力图

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接触面正应力

五、分析与结论

(注意将利用材料力学理论求解的结果与有限元分析结果进行比较) A模型的最大正应力为0.４２２２６MPa，

理论计算值:

FM5050*5

max 0.204

5*(80 10)^2AW5*(80 10)

6

bh2

W

6

B模型的最大正应力为0.３７８３６MPa， 理论计算值:

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MAX

FM50 AW5 (80 2*10)

50 5

5*(80 2*10)2

6

0.25MPa

比较求解的结果与有限元分析结果，可以看出，理论解与仿真解是有差异的。这与有限元分析结果与所选单元类型、节点数等因素有关。

模型A的仿真解与理论解的差要比模型Ｂ的仿真解与理论解的差大， B模型是在A模型的基础上多挖了一个孔，减小了截面面积，并且原来的直边消减为半圆曲边，增加了应力集中的效果

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