現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法之有限元上機(jī)作業(yè)(分析報(bào)告)

1、；現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法有限元部分上機(jī)作業(yè)（2017）分析報(bào)告題目：59號(hào)姓名：粟 東班級(jí)：2014學(xué)號(hào)：現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法有限元部分上機(jī)作業(yè)分析報(bào)告1上機(jī)題目矩形板尺寸如下圖1，板厚為5mm。材料彈性模量為 ，泊松比。其中向下均布載荷p=5N/mm，作用于ab邊，a b 點(diǎn)簡支，分析其位移、應(yīng)力分布的情況。圖1 計(jì)算簡圖（2）如下圖，討論板上開孔、切槽等對(duì)于應(yīng)力分布的影響。（載荷約束組合不變，仍同（1）中所選）圖2 開孔/切槽示例我選了以下三種情況進(jìn)行討論：第一種是只在（80,0）處加一個(gè)半徑為10mm的圓孔第二種是，在x坐標(biāo)（240,250），y坐標(biāo)（40，50）、（-40，-50）處開方槽（10x10m

2、m）第三種是在（80,0）處加一個(gè)半徑為10mm的圓孔，在x坐標(biāo)（240,250），y坐標(biāo)（40，50）、（-40，-50）處開方槽（10x10mm）2模型建立2.1 單元選擇 選擇solid單元大類的Quad 4node 42單元，選擇有厚度的平面應(yīng)力，其厚度為5mm。2.2 模型建立及網(wǎng)格劃分進(jìn)入ANSYS前處理，設(shè)置完單元類型、時(shí)常數(shù)和材料屬性完成后，在Modeling模塊中建立分析模型，然后借助Meshing模塊劃分網(wǎng)格，再用Solution模塊定義邊界條件并求解。2.3 載荷及約束處理 因?yàn)楸敬晤}目我設(shè)計(jì)了四種情況但約束都為ab點(diǎn)簡支，受力都為均布載荷分布于ab邊上因此這點(diǎn)的處理十分

3、簡單（每次施加都是一樣的），就是要注意在開完槽后加的載荷是不包括槽的內(nèi)邊界。3計(jì)算分析及結(jié)果處理3.1 按照題目的要求以及自定的要求求得單元的位移分布及其分析下面四張圖給出了四種結(jié)構(gòu)在同種邊界條件（ab點(diǎn)簡支，且ab邊受到5N/mm的均布載荷）下的位移云圖 結(jié)構(gòu)一位移圖 結(jié)構(gòu)二位移圖 結(jié)構(gòu)三位移圖 結(jié)構(gòu)四位移圖四種結(jié)構(gòu)的位移對(duì)比表見表一，由位移對(duì)比表可知，在開孔和開槽后的最大位移加大了，這說明板單元在開孔及槽后最大變形量會(huì)變大，但由位移云圖可以看出開孔及槽對(duì)位移變化的分布沒有很明顯的差別，最大的地方依舊是板的中間，因其受到均布載荷且ab點(diǎn)簡支，當(dāng)然中間位置變形量最大。而且開槽后的最大位移量比開

4、孔后要大，因?yàn)椴凼情_在載荷施加的邊上會(huì)對(duì)板單元產(chǎn)生的位移變化影響要大。表1 位移對(duì)比ab點(diǎn)簡支結(jié)構(gòu)一最大位移 m138.16結(jié)構(gòu)二最大位移（直徑20mm的圓孔） m142.23結(jié)構(gòu)三最大位移（兩個(gè)方形槽） m172.56結(jié)構(gòu)四最大位移（直徑20mm的圓孔加兩個(gè)方形槽） m174.33.2 應(yīng)力分布及其分析下面四張圖給出了四種結(jié)構(gòu)在同種邊界條件（ab點(diǎn)簡支、ab邊受5N/mm向下的均布載荷）下的等效應(yīng)力云圖結(jié)構(gòu)一應(yīng)力圖結(jié)構(gòu)二應(yīng)力圖 結(jié)構(gòu)三應(yīng)力圖 結(jié)構(gòu)四應(yīng)力圖結(jié)構(gòu)一、結(jié)構(gòu)二、結(jié)構(gòu)三、結(jié)構(gòu)四在ab點(diǎn)簡支的條件下的最大等效應(yīng)力對(duì)比見表2。在載荷和約束不變的情況下，由于在位移約束處存在應(yīng)力集中，因此兩簡

5、支點(diǎn)對(duì)板的最大等效應(yīng)力影響很大。其最大應(yīng)力就在兩簡支點(diǎn)處（因其被約束不會(huì)發(fā)生變形則位移小應(yīng)力大）而其他地方的應(yīng)力都比較小而且沒有應(yīng)力集中，這說明在實(shí)際工程中要保證簡支點(diǎn)的強(qiáng)度保證板單元不會(huì)失效。還有對(duì)比幾種結(jié)構(gòu)可以看出開孔后會(huì)使最大應(yīng)力減小一半左右，這說明開孔可以減小最大應(yīng)力，而邊界開槽對(duì)最大應(yīng)力沒有改變反而會(huì)加大。表2 應(yīng)力對(duì)比ab點(diǎn)簡支結(jié)構(gòu)一最大等效應(yīng)力 MPa459.244結(jié)構(gòu)二最大等效應(yīng)力（直徑20mm的圓孔） MPa211.618結(jié)構(gòu)三最大等效應(yīng)力（兩個(gè)個(gè)方形槽） MPa453.404結(jié)構(gòu)四最大等效應(yīng)力（直徑為20mm的圓孔加兩個(gè)方形槽） MPa494.9064心得體會(huì)本次進(jìn)行有限元

6、分析操作，利用ANSYS軟件對(duì)最簡單的平面四節(jié)點(diǎn)板單元進(jìn)行了在已知約束條件及外加載荷的作用下，板單元各部分的位移變化圖及應(yīng)力變化圖，這既讓我加深了對(duì)有限元分析的基本步驟也讓我掌握了ANSYS這樣一門強(qiáng)大的分析軟件（雖然我們做的只是最為簡單的有限元分析），不過有的事情一旦有了開始以后就會(huì)慢慢學(xué)到更加高級(jí)的操作畢竟熟能生巧自己做了才能體會(huì)到這其中的奧秘所在，其次是對(duì)單元分析的一些領(lǐng)悟，如果開的槽或者孔相對(duì)于整個(gè)板單元是比較小的那么對(duì)它的位移變化以及應(yīng)力変化是比較小的主要是在應(yīng)力集中的地方會(huì)比較大其余地方的變化與之前的板單元無大的差別，這樣就可以在工程實(shí)踐中明白該如何去進(jìn)行減少應(yīng)力集中怎樣布局才更加的經(jīng)濟(jì)又可以完美實(shí)現(xiàn)其使用性能不會(huì)失效，現(xiàn)在中國正朝著機(jī)械強(qiáng)國的路上慢慢前行，而推動(dòng)這一過程的就是向我們這樣的當(dāng)代大學(xué)生，因此要用實(shí)際行動(dòng)去展現(xiàn)自己而不是光學(xué)課本上的知識(shí)，要懂得運(yùn)用知識(shí)解決實(shí)際問題哪怕這只是一個(gè)很簡單的實(shí)際問題，都會(huì)讓我們明白這個(gè)過程中的艱辛體會(huì)到一件機(jī)械制造產(chǎn)品的加工是需要大量的工作才能完成的，搞工程的人必須以自己的實(shí)際行動(dòng)來設(shè)計(jì)好最優(yōu)