有限元分析实验报告

现代机械设计理论及方法

——有限元分析

上机实验报告书

学 院：机械工程学院

年 级：2009级

专业班级：机械设计制造及其自动化4班

学 生：於军红

学 号：20092572

指导教师：张大可

报告日期：2012.12.19

重庆大学

机械工程学院 机械设计制造及其自动化系

二零一二年十一月制

《现代设计方法》有限元部分上机作业题

1题目概况

1.1基本数据:板长300mm，宽100mm，厚5mm，E 2 10N/mm52，泊松比0.27；a c 边固定，ab边受垂直于边的向下均布载荷p=20N/mm.

1.2分析任务：分析在板上开不同形状的槽时板的变形以及应力应

变的异同，讨论槽的形状对板强度以及应力集中的影

响。

2． 模型建立

2.1利用前处理器的moldling功能建立板的几何模型。

1）用create画出基本几何要素。

2）用moldling模块的布尔运算得出开方槽的板的几何模型。

2.2定义材料性质，实常数，单元类型，最后单元划分。

1）开方槽时的单元划分情况。

2）开半圆形槽的单元划分情况。

2.3定义载荷,将cd边位移设置为0（即将cd边固定），在ab边上施加均匀分布载荷p=20N/mm.

3． 计算分析。

3.1位移分析

1）开方槽时的变形情况

2)开圆形槽时的变形情况

3）分析：由上面ansys软件分析结果我们可以清楚地看到不管是方槽还是圆形槽，离固定边越远的地方位移越大，此外，开圆形槽时最

大位移为1.678mm，而开方形槽时最大位移为1.731mm。

3.2 应力应变分布

1）开方槽时的应力和应变：

2）开圆形槽时的应力和应变：

3)应力应变分析：

由以上分析运算结果我们可以清楚地看到在ab边上施加均布载荷时在离固定边较近的上下槽底部应力最大，应变也最大，即靠近约束的两个槽底部为危险截面，a，c点应力也比较大，在远离固定边的部位应力应变都很小几乎可以忽略。

对比开方形槽和圆形槽的应力应变分布图可以看到开方形槽时应力集中部位为方槽的两个底角，最大应变0.006787，最大应力1274N/mm；开圆形槽时应力应变最大的截面在半圆弧中点，最大应变0.005787，最大应力1157N/mm。可见开圆形槽能够能够减小应力集中，提高零件强度。

4．关于计算分析的体会

通过ansys上机实验，我深刻地体会到了有限元分析的思想和它在我们专业结构分析方面的优势。

有限元分析的基本思想是用较简单的问题代替复杂问题后再求解。它将求解域看成是由许多称为有限元的小的互连子域组成，对每一单元假定一个合适的(较简单的）近似解，然后推导求解这个域总的满足条件，从而得到问题的解。这个解不是准确解，而是近似解，但是

这个近似解是在相同的条件下用满足要求的微小单元替代求得的，所以它具有很高的精度。

从以上上机实验我们可以看到，有限元分析主要经过三步，也可用八个字概括：化整为零，集零为整。首先建立模型，将模型离散化，然后对每个单元按要求求解，最后由单元求解结果得出实际问题的整体结果。

上面实验实例分析让我们不难看出ansys求解结构问题相对于传统力学求解方法具有更高的优势，高效，直观，精确，可靠。传统力学求解时要根据条件列出力学微分方程，然后通过大量的数学计算最后得出结果，不但计算量大，而且对于数学能力不好的机械人员，分析相当困难，如果有一步出错将会使整个分析完全错误，而用ansys可以省略大量复杂的数学运算和避免数学能力不足的问题，而且计算机处理结果更加可靠和精确。