重 庆 大 学 学 生 实 验 报 告
实验课程名称
弹性有限元法及应用
开课实验室
DS1442 材料学院 年级 08 号 专业班 材控 1 班
学
院
学 生 姓 名
杨 阳 2009 2010
学
20084062 2 学期
开 课 时 间
至
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
学年第
总 成 绩 教师签名
材料学院制 材料学院制
《有限单元法上机实验》实验报告 有限单元法上机实验》
开课实验室： DS1442 开课实验室： 学院 课程 有限单元法实验 名称 教 师 评 教师签名： 语 年 一、实验目的 1、掌握有限单元法分析原理；知道如何进行有限元离散、单元分析和整体分析，并得出 月 日 名 称 材料学院 年级、专业、班 实验项目 I-deas 的熟悉与初步使用 指导教师 徐戊娇 08 级材控 1 班 姓名 2010 年 杨 阳 成绩 5 月 25 日
五、实验过程原始记录(数据、图表、计算等) 实验过程原始记录(数据、图表、计算等) 模拟载荷实验过程的一些截图： 模拟载荷实验过程的一些截图： 实验过程的一些截图
模型构建的一些截图：
六、实验结果及分析 悬臂梁模拟载荷，有限元分析结果： 悬臂梁模拟载荷，有限元分析结果：
模型建立，实例构建结果： 模型建立，实例构建结果：
三、使用仪器、材料 使用仪器、 EDS 下 I-DEAS10 软件
四、实验步骤 （一）对 I-DEAS 软件进行初步介绍: 1.介绍软件界面的不同分区，包含图形区、执行命令输出信息区、提示区和功能按钮区。 2.介绍软件的不同模块，主要介绍设计和模拟分析模块可以实现的基本功能。 （二）学习 CAD 的基本知识和 3D 建模的基本步骤，为 CAE 分析做好模型准备 （三）有限元分析的一般格式： 1.对结构进行离散化，选择恰当的单元和适当的单元尺寸划分结构网络； 2.定义性函数 N，进行通过单元节点量描述单元域内连续的变量； 3.行程单元矩阵，建立单元与外界环境的平衡关系； 4.集成，将覆盖结构全域的所有单元的刚度矩阵和节点外力对平衡的贡献集成，建立整体结构 的平衡方程； 5.求解平衡方程，求解已知位移的节点反作用力和未知的节点位移； 6.回带，根据计算出的节点变量，带入第二步的表达式中，获得单元应变、应力或热流等量。 (四)用 I-DEAS 软件进行构造有限元分析的步骤： 1.运用软件的设计模块构建所分析结构的 3D 实体模型，为结构 FEM 做准备； 2.前处理部分： *划分网络，确定单元类型和单元的结构尺寸； *构建边界条件集，包含载荷集、约束集、接触集和温度分布等结构； *确定求解类型，是线性静态问题、非线性静态或动态问题等。 3.模型求解； 4.后处理部分：显示求解结果，分析结构的位移、应力和应变分布云图。
相应的分析结果。
2、学会用 I-DEAS 建模并进行有限元的分析。通过上机练习，让学生学习 3D 实体建模的
基本知识。了解有限元法作为一种数值计算方法解决工程实际问题的全过程。
二、实验原理 用 I-deas 软件进行结构偶有限元分析的步骤 前处理程序：前处理程序的功能是根据一个实际问题的物理模型，用尽可能接近自然语言的方式，向 计算机输入尽可能少的定义有限元模型和控制分析过程的数据， 自动生成有限元分析主体程序所需要 的全部输入文件。 几何造型：几何造型是指在选定的坐标（常用的是直角坐标系、圆柱坐标系和球坐标系）内通过几何 元素（点、线、面、体）的生成和对他们的编辑，生成有限元分析对象的几何构造和图形。 网格生成： 1. 转换生成法：这是直接将几何元素的点、线、面和体直接转化成有限元的结点、线单元、面单元 和体单元。 2. 自动生成法：这是在商业软件中常被采用的方法。他在任意形状的平面或空间裁剪曲面上可生成 三角形或四边形单元;对单元几何实体或由曲面围成的封闭空间，可生成四面体或六面体实体单 元。 后处理程序： 后处理程序的功能是对用户在前处理程序中指明需要输出的计算结果进一步处理和图形 显示。主要计算结果中通常需要处理的物理量是位移（矢量或各个分量） 、应力（等效应力或各个分 量） 和温度等。 为了清晰地观察变形图和未变形图对比的显示结果， 变形图可以由用户给出放大倍数。