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緒論:力學(xué)-彈性力學(xué)-有限元法
Mechanics-Elasticity-FiniteElementMethod(FEM)內(nèi)蒙古科技大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院任元2015-03Elasticity-FEM&ANSYS-1彈性力學(xué)基礎(chǔ)及有限元法-1
Elasticity&FiniteElementMethod(FEM)Introduction:Outline課程概要1.Introductionofthiscourse2.Themechanicsandtheelasticity3.ThebasicproblemsandthemethodsoftheelasticityIntroduction:thecourse1.Goal(目的):ThestudyinUniversity1)TobuildatheoreticalbasisforstudentstolearnFEMsoftware;2)ToletstudentsmasterthebasicoperationsofANSYS2.Teachingmethod(教學(xué)方法)1)thecombinationoftheoreticalstudywiththeoperationsofANSYS2)Casestudy(案例教學(xué))3)PartialBilingual(部分雙語(yǔ))Introduction:thecourse3.Grading(考核)①Attendanceoflectureandrecitation10%;②Homeworkassignments,Labpracticeandtest20%;③Finalexam70%。4.要求認(rèn)真做筆記、復(fù)習(xí)、作業(yè)、練習(xí);掌握基本概念、總體思路、基本方法;掌握ANSYS的基本操作。Introduction:簡(jiǎn)要日程內(nèi)容方式學(xué)時(shí)彈性力學(xué)概念、方程組、解法授課10有限元法概念、方法、細(xì)節(jié)授課10ANSYS靜態(tài)分析:桁架、平面、軸對(duì)稱;動(dòng)態(tài)分析授課18上機(jī)16總復(fù)習(xí)考試82總學(xué)時(shí)64Introduction1.《彈性力學(xué)基礎(chǔ)及有限單元法》,任學(xué)平、高耀東主編,華中科技大學(xué)出版社,2007年10月第一版。2.《工程中的有限元方法》[英文版],T.R.Chandrupatla,A.D.Belegundu著,機(jī)械工業(yè)出版社,2005年4月第一版。3.《有限元法基礎(chǔ)及ANSYS應(yīng)用》,王新榮、陳永波主編,科學(xué)出版社,2008年第一版。4.《ANSYS機(jī)械工程應(yīng)用精華30例》,高耀東主編,電子工業(yè)出版社,2010年1月第二版。5.TheDocumentationforANSYS,including①BasicAnalysisGuide;②StructuralAnalysisGuide;③ANSYS,Inc.TheoryReference;④OperationsGuide;⑤CommandsReference;⑥ElementReference,andsoon.(這些資料包含在教學(xué)版ANSYS軟件中,學(xué)生可以隨時(shí)閱讀)。Mechanics:structure,interaction力學(xué):結(jié)構(gòu),作用關(guān)系力學(xué)
Mechanics力學(xué)
Mechanics
直徑通常是6μm~8μm
力學(xué)MechanicsQuestions1.Whatdidyoustudyinthetheoreticalmechanics(理論力學(xué))?Whatobjectshavebestudied?Theproperties?Themethodology?2.Whatdidyoustudyinthe
mechanicsofmaterials(材料力學(xué))?Whatobjecttobestudied?Theproperties?Themethodology?3.Whatdifferencesarebetweenthem?Mechanicsoverview固體力學(xué)(SolidMechanics)運(yùn)動(dòng)學(xué)(Kinetics):點(diǎn)的運(yùn)動(dòng);剛體運(yùn)動(dòng)剛體靜力學(xué)(Rigidbodystatics):力和力矩,力系;平衡條件,桁架,摩擦力剛體動(dòng)力學(xué)(Dynamics):牛頓定律,動(dòng)量守恒,能量守恒振動(dòng)(Mechanicalvibration):?jiǎn)巫杂上到y(tǒng),自由振動(dòng),強(qiáng)迫振動(dòng)材料力學(xué)(MaterialsMechanics),彈性力學(xué)(Elasticity):可變形物體(Deformablebody),應(yīng)力和應(yīng)變,胡克定律,典型變形(拉、壓、扭、彎)塑性力學(xué)(Plasticity):
屈服準(zhǔn)則,流動(dòng)規(guī)律流體力學(xué)(FluidMechanics)水動(dòng)力學(xué)(液體)氣體動(dòng)力學(xué)連續(xù)體力學(xué):還有熱力學(xué),電磁場(chǎng)力學(xué)非連續(xù)體力學(xué):原子級(jí),波動(dòng)方程,量子力學(xué)連續(xù)體力學(xué)非連續(xù)體力學(xué):原子級(jí),波動(dòng)方程,量子力學(xué)固體力學(xué):運(yùn)動(dòng)學(xué)
剛體靜力學(xué)
動(dòng)力學(xué)振動(dòng)
彈性力學(xué)
粘彈性力學(xué)流體力學(xué):液體力學(xué)
氣體力學(xué)熱力學(xué)電磁動(dòng)力學(xué)質(zhì)點(diǎn)剛體理論力學(xué)材料力學(xué)應(yīng)力-應(yīng)變胡克定律拉、壓、彎、扭屈服準(zhǔn)則流動(dòng)規(guī)律研究對(duì)象不可變形研究對(duì)象可變形宏觀尺度微觀尺度力學(xué)ContinuummechanicsContinuummechanics
ThestudyofthephysicsofcontinuousmaterialsSolidmechanics
Thestudyofthephysicsofcontinuousmaterialswithadefinedrestshape.Elasticity
Describesmaterialsthatreturntotheirrestshapeafteranappliedstress.Plasticity
Describesmaterialsthatpermanentlydeformafterasufficientappliedstress.Rheology
(流變)
Thestudyofmaterialswithbothsolidandfluidcharacteristics.Fluidmechanics
Thestudyofthephysicsofcontinuousmaterialswhichtaketheshapeoftheircontainer.Non-NewtonianfluidsNewtonianfluids(滿足牛頓粘性定律的流體,比如水和空氣)
Elasticity–彈性力學(xué)Theobjectstudied
(被研究物體):變形體彈性變形體TheGoal(目的):研究彈性體由于外力作用或溫度改變等原因而發(fā)生的應(yīng)力、形變和位移。Thebasichypothesis:1.連續(xù)性:
保證可微分2.均勻和各向同性:彈性常數(shù)(E、μ)不隨坐標(biāo)方向而變化3.完全彈性、理想線彈性:物體完全服從胡克(Hooke)定律,應(yīng)力與應(yīng)變間成線性比例關(guān)系4.小變形:使求解的方程線性化5.初始無(wú)應(yīng)力應(yīng)變狀態(tài)Themethodology:Differentialmethod,
InfiniteelementmethodElasticity–基本定義載荷(Loads):分布載荷(thedistributedforceactingonsurfaceperunitarea,)體力(thebodyforceperunitvolume,)集中載荷(theloadactingonapoint,P)點(diǎn)的位移(Thedisplacements:u,v,w)應(yīng)力:受力物體截面上內(nèi)力的集度,即單位面積上的內(nèi)力一點(diǎn)的應(yīng)力狀態(tài):通過該點(diǎn)的各個(gè)面上應(yīng)力狀況的集合。應(yīng)變:物體內(nèi)任一點(diǎn)因各種作用引起的相對(duì)變形,以百分?jǐn)?shù)(%)表示,無(wú)量綱。
TheanalysisModelUnderwhatconditions?
ThesteadyloadsThefixeddisplacementsTheconcerteditemsThedisplacements:u,v,wThehigheststressandstressdistributionThelargeststrainandstraindistributionTheobjecttobestudied:elasticbodyElementalvolumeElasticityFEM–theoreticalmethodFEM--ANSYSElasticity:unknownvaluesElementalvolume位移/displacements
u,v,w應(yīng)變/strains
應(yīng)力/stress
StaticanalysisElementalvolumexyz平衡方程-Stress&loadsxyz平衡方程:Stress&loads幾何方程:Strain-Displacement幾何方程:Strain-DisplacementStress&EquilibriumTheequilibriumequationsStrain-DisplacementRelation
幾何方程(變形協(xié)調(diào))Strain-DisplacementRelation
幾何方程Stress-strainrelationship
物理方程(廣義胡克定律)Conclusion
1.Thiscourse:objective,contents,method2.Themechanicsandtheelasticity3.ThebasicproblemsandthemethodsoftheelasticityHomework
1、簡(jiǎn)述彈性力學(xué)理論分析的主要任務(wù)和主要內(nèi)容(研究對(duì)象、研究問題、基本假設(shè)、研究方法、平衡微分方程、幾何方程、物理方程等)。2、推導(dǎo)平衡微分方程、幾何方程、物理方程。謝謝!Thanksforyourattention!問題和討論(Thequestionsanddiscussion)內(nèi)蒙古科技大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院任元2015-03知識(shí)分子的人格和修養(yǎng)知識(shí)分子的責(zé)任1、精于專業(yè),推動(dòng)人類文明發(fā)展能力、素質(zhì)、品德2、社會(huì)擔(dān)當(dāng)1)實(shí)踐仁義,傳播道德2)批評(píng)政治、捍衛(wèi)道義、為民請(qǐng)命3)批評(píng)異端、喚醒民眾知識(shí)分子的人格理想1、大丈夫精神居天下之廣居(仁),立天下之正位(禮),行天下之大道(義)。得志,與民由之;不得志,獨(dú)行其道。富貴不能淫,貧賤不能移,威武不能屈,此之謂大丈夫。頂天立地、一身正氣、剛正不阿。2、浩然正氣其為氣也,至大至剛,以直養(yǎng)而無(wú)害,則塞于天
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