长江大学有限元大作业.pdf

评定成绩评阅人《机械结构有限元分析》课程大作业课程名称：机械结构有限元分析任课教师：张强学生姓名：贾东昌班级：机械 11004 班学号/序号：13完成日期：2013.4.20长江大学机械工程学院第一、大作业题目题目一. 设一平面桁架结构 ,如图所示 1 所示，由 7 根钢管铰接而成，每根钢管长度均为 1000mm，桁架两端为固定支承，每根钢管的横载面均为外径 160mm，内径 120mm已知钢管材料的弹性模量 E=2.1×105N/mm2, 许用应力[σ ]=190MPa, 载荷 F1=30000N, F2=20000N, F3=10000N,试校核强度 （本题要求用手算或编程计算）题目二.有一支座,如下图所示所示（铸造） ，底板上有四个直径为14mm 的圆孔，其圆面受到全约束，已知材料的弹性模量E=1.7×105N/mm2，泊松比μ =0.3，许用应力[σ ]=150MPa，右端φ 60 的孔端面 （A-B） 受到水平向左的分布力作用， 分布力的合力大小为 20000N，试分析支座内部的应力分布，并校核强度 （本题目用 Ansys 建模求解，要求写出每一步的操作及结果）图 1二、Ansys 建模求解题：1、建立底板Main Menu> Preprocessor>Modeling>Create>Volumes >Block>By 2 corners & z,弹出对话框, 输入数据, “OK” 。

WPX=0WP Y=0Width=140Height=140Depth=252、建立底板上 4 个 Ø14 的圆孔MainMenu>Proprocessor>Modeling>Create>Volumes>Cylinder>SolidCylinder弹出对话框，输入坐标值， “OK” WP XWP YRadiusDepth圆 130307 725圆 2110307 725圆 31101107 725圆 4301107 7253.减去 4 个 Ø14 的圆柱，生成圆孔MainMenu>Proprocessor>Modeling>Operate>Booleans>Subtract>Volumes 弹出对话框中后，用光标先点基体(即总体，此时总体颜色变红） ，点“OK” ，再点 4 个要减去的圆，再点“OK” 4.建立十字形肋板先计算出十字形肋板上下 16 个顶点坐标，在 ansys 中显示上面模型关键点编号，创建关键点显示关键点编号：Main Menu>PlotCtrls>Numbering >Keypoint numbersMain Menu>Plot>Keypoints >Keypoints5、创建关键点：Main Menu>Preprocessor>Modeling >Create>Keypoints >in Active CS,弹出下示对话框, 输入坐标值(点的顺序按上表中数值)。

点号50515253545556575859606162636465X6080140140806000608095.714395.7143806044.287544.2875Y0060801401408060202060801201208060Z2525252525252525180180180180180180180180创建的点如下图：6、用关键点建立十字形肋板：第一块板MainMenu>Preprocessor>Modeling>Create>Volumes >Arbitrary>Through KPs,弹出下示对话框，在 List of Items 框中输入关键点（顺序:50,51,54,55,58,59,62,63） “OK” 第二块板MainMenu>Preprocessor>Modeling>Create>Volumes >Arbitrary>Through KPs,弹出下示对话框，在 List of Items 框中输入关键点（顺序:52,53,56,57,60,61,64,65） “OK” 7、创建顶部圆柱体：1） 新建工作平面方法Utility Menu> WorkPlane> Display Working PlaneUtility Menu> WorkPlane> WP Settings弹出对话框, 设置数据，OK。

如下图：2）Utility Menu> WorkPlane> Offset WP by Increments将新的工作平面绕 y 轴逆时针旋转 90 度再向 z 轴移动 20，x 轴移动 253）建立顶部圆柱体MainMenu>Proprocessor>Modeling>Create>Volumes>Cylinder>SolidCylinder ，输入参数如上图：4）将创建的模型组合为整体MainMenu>Proprocessor>Modeling>Operate>Booleans >Add> V olumes弹出对话框中后，Pick All, ”OK“如下图：5）创建阶梯孔MainMenu>Proprocessor>Modeling>Create>Volumes>Cylinder>SolidCylinder ，输入参数右图：6）将两部分模型进行求差计算：MainMenu>Proprocessor>Modeling>Operate>Booleans>Subtract>Volumes ，弹出对话框中后，用光标先点基体(即总体，此时总体颜色变红） ，点“OK” ，再点要减去的圆柱体，再点“OK” 。

7）利用同样的方法改变参数建立完整的阶梯孔，最终效果如下：8、定义单元类型MainMenu>Proprocessor>ElementType >Add/Edit/Delete弹出对话框中后，点“Add” ，弹出对话框，选“ Solid”和“10node 92”,点“OK” ，退回到前一个对话框如右图：9、设置单元选项点“Element Type”对话框中的“Options”K5 处选：Nodal stree(表示需要额外输出单元节点应力)K6 处选：No extra output. 如下图所示10、定义材料属性Main Menu>Proprocessor>Material Props>Material Models.弹出对话框，双击 Structural>Liner>Elastic>Isotropic输入：弹性模量 E=1.7×105N/mm2泊松比μ=0.3如图所示：11、划分网格采用 MeshTool划分网格：Main Menu>Proprocessor>Meshing>MeshTool， 弹出对话框， 选中SmartSize，将游块向左移动，至单元长度为3,点击“Mesh” ，弹出对话框，选择“Pick All” 。

划分后如下图所示：12、 加载和求解1）定义分析类型MainMenu>Solution>AnalysisType>NewAnalysis,Static2）定义位移约束显 示 面 积 编 号 ：Utility Menu>PlotCtrls>Numbering >Area numbersUtility Menu>Plot>Areas在底板上 4 个 Ø14 圆孔的表面上施加约束：MainMenu>Solution>DefineLoads>Apply>Structural>Displacement>OnAreas 在弹出对话框中，输入底板上 4 个 Ø14 圆孔的面积编号：选择9,10,13,14,17,18,21,223）加载荷：Main Menu >Solution> Define Loads >Apply >Structural > Pressure >On Aeras, 弹出下面的对话框, 点压强作用面 （右端φ60 孔的端面） .点“OK”,弹出对话框后,输入压强值 P,点“OK” 4）求解 Main Menu >Solution> Solve >Current LS13、后处理：查看应力分布图： Main Menu >General Postproc >Plot Results >Contour Plot>Nodal Solution, 在弹出的对话框中选：Nodal Solution>Stress >von Mises stress，如图：查看应力： Main Menu >General Postproc >List Results >Nodal Solution在弹出的对话框中选：Nodal Solution> Stress >von Mises stress14、结果分析：由结果可知最大应力为 0.28MPa<150MPa， 在许用应力范围内， 安全。