有限元实验报告T1013-5 20100130508 蔡孟迪ANSYS有限元上机报告（一）班级:T1013-5 学号:20100130508 姓名:蔡孟迪上机题目：图示折板上端固定，右侧受力F=1000N，该力均匀分布在边缘各节点上；板厚t=2mm 材料选用低碳钢，弹性模量E=210Gpa，μ=0.33.一、有限元分析的目的：1．利用ANSYS构造实体模型；2．根据结构的特点及所受载荷的情况，确定所用单元类型；正确剖分网格并施加外界条件；3．绘制结构的应力和变形图，给出最大应力和变形的位置及大小；并确定折板角点Ａ处的应力和位移；4．研究网格密度对Ａ处角点应力的影响；5．若在Ａ处可用过渡圆角，研究Ａ处圆角半径对Ａ处角点应力的影响。
二、有限元模型的特点：1．结构类型本结构属于平面应力类型2.单位制选择本作业选择N（牛），mm（毫米），MPa（兆帕）。
3.建模方法采用自左向右的实体建模方法。
4.定义单元属性及类型1）材料属性：弹性模量：EX=2.10E5MPa, 泊松比：PRXY=0.332）单元类型：在Preferences选Structural，Preprocessor>ElemmentType>Add/Edit/Delete中定义单元类型为：Quad4 node 182，K3设置为：平面薄板问题（Plane strs w/thk）3）实常数：薄板的厚度THK=2mm5.划分网格在MeshTool下选set,然后设置SIZE Element edge length的值，再用Mesh进行网格划分。
6.加载和约束过程：在薄板的最上端施加X、Y方向的固定铰链，在薄板的最右端施加1000N 的均匀布置的载荷。
三、计算结果：（Ⅰ）网格划分网格设置SIZE Element edge length为“3”每个单元节点上的力F=1000/11N施加边界约束条件(1)网格密度设置为“1”时应力图和位移图如下：A点应力330.093MPa应力图（最大应力：1408MPa 最小应力：0.279077MPa A点的应力：330.903MPa）A点位移0.19224mm位移图（最大位移：0.545532mm 最小位移：0 A点的位移：0.19224mm）2、网格划分网格设置SIZE Element edge length为“2”时应力和位移图如下：每个单元节点上的力F=1000/11N施加边界约束条件A点应力330.6635MPa应力图（最大应力：1412MPa 最小应力：0.199237MPa A点应力：330.6635 MPa）A点位移0.218713mm位移图(最大位移：0.81944mm 最小位移：0 A点位移：0.218713mm)(1).通过上图对比分析不同网格尺寸下A点的应力和位移数据如下：网格密度 1 2 A点应力(MPa) 330.903330.6635A点位移（mm）0.192240.218713（Ⅱ）、Ａ处圆角半径对Ａ处角点应力的影响1.当A处圆角半径为5mm，网格划分网格设置为“3”时，A点应力如下图每个单元节点上的力F=1000/11N施加边界约束条件A点应力314.271MPa应力图(最大应力1155MPa最小应力：0.214567 MPa A点应力：314.271MPa)2.当A处圆角半径为8mm网格密度为3时，A 点应力图如下：每个单元节点上的力F=1000/11N施加边界约束条件A点应力209.019MPa应力图（最大应力：1156MPa 最小应力：0.204355MPa A点应力：209.019MPa ）(2)对于不同圆角半径下A点的应力数据如下圆角半径（mm） 2 4A点应力（MPa）314.271209.019四、结论与分析：1. 由Ⅰ(1)表中数据可以看出：随着网格密度的增大，A点处应力也减少。
2.由Ⅱ(2)表中数据可以看出随着A处圆角半径的增大，A点处的角点应力随着减小。
由此得，在结构设计时应避免直角的情况,要有过渡圆角来减小应力集中.ANSYS有限元上机报告（二）班级：T1013-5 学号：20100130508 姓名：蔡孟迪题目：图示正方形平板，板厚t=0.1m,材料常数为：弹性模量E=210GPa,u=0.33，承受垂直于板平面的均布载荷p=20kN/m2,平板外缘各边采用固定的约束方式.1、属于那类力学问题：属于板壳弯曲问题2、单位制：N，m, pa单元类型：shell 4 node 63，每个单元有四个节点，每个节点4个自由度。
实常数：t=0.1m材料常数：E=210GPa=2.1e11pa u=0.331）Main Menu > Preferences>structural2）Main Menu > Preprocessor> Element Type>Add/Edit/Delete>Add> structural shell>4 nodes 63>OK3）Main Menu > Preprocessor>Real Constants>Add>只在no I框中输入0.1,下面的空格中都默认为0.14）Main Menu>Preprocessor>Material Props>Material Models>Structural>Linear>Elastic>IsotropicEX=2.1E11，PRXY=0.333、通过如下操作生成实体模型：1）Main Menu > Preprocessor>Modeling >Create>Areas>Rectangle>By Dimensions X1=-2,X2=2 Y1=-2,Y2=22）Main Menu > Preprocessor>Modeling >Create>Lines>Lines Fillet选择直线L1，L2 Apply，形成一个圆角，同样方式形成4个圆角Plot>lines3）Main Menu > Preprocessor>Modeling >Create>Areas>Arbitrary>By line 将四个圆角与直角间的部分形成面4）Main Menu > Preprocessor>Modeling >Create>Areas>Circle>Solid CircleWP X=0,WP Y=0 R=1 形成圆5）Main Menu > Preprocessor>Modeling>Opreate>Blooeans>Subtract>Areas通过布尔减运算形成实体如图4、执行网格划分：Main Menu > Preprocessor> Meshing>Mesh Tool >Size element edge longth0.2>Mesh>Pick All>OK网格划分图如下：5、施加载荷及边界条件：施加边界条件：Main Menu > Solution > Define-Loads>Apply > Structural>Displacement>On Lines>All DOF>OK施加载荷：Main Menu > Solution > Define-Loads>Apply > Structural>Pressure>On Areas>value=20000载荷施加图如下：6、求解并找出最大应力点及最大变形位置1）Main Menu > Solution>Solve>Current LS>OK2）Main Menu>General Postproc →Plot Results →Contour Plot →Nodal Solu →select:stress-von Mises3）Main Menu>General Postproc>Query Results>Subgrid Solu>Stress>von Mises SQEV>在对话框中点击max>OK应力变形图如下：最大应力点0.577e+07Pa最大应力值为0.577e+07Pa4）Main Menu>General Postproc →Plot Results →Contour Plot →Nodal Solu →select:DOF solution>Displacement5）Main Menu>General Postproc>Query Results>Subgrid Solu> DOF solution>USUM>在弹出的对话框中点击max>OK找出变形位置如图：最大位移值为0.145e-3m7、考虑对称性计算最大应力和位移：由于约束对称，载荷对称，所以取1/4研究，边界条件与约束施加如下图：最大位移点0.145e-3m此时解得的最大应力点如图：最大应力点0.142e+7pa最大应力值为0.142e+7pa 位移变形图如图最大位移值为0.363e-04m通过上述图形对比分析结果如下表：结构分析最大应力值（pa）最大位移值（m）整体结构0.577e+07 0.145e-03 取对称的1/4 0.142e+07 0.363e-048、结论：考虑对称与不对称应力和位移有误差存在，以整体分析结果要精确。
小结通过这次的有限元学习初步掌握了软件的基本用法并且提升了电脑功能的使用技巧，不足的是还是没弄清楚有限元的本质，希望以后有机会进一步学习，提升能力水平。