现代设计方法实验报告

《现代机械设计方法学》实验报告

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实验一、有限元分析

（一）目的：

1、初步掌握有限元软件分析力学问题的过程，包括几何建模、网格划分等前处理功能，掌握各种计算结果的阅读。

2、掌握材料数据、载荷、约束的添加方法。

（二）要求：学生独立完成一个算例的有限元分析，并阅读其计算结果，提交一个算例的分析报告。

（三）计算实例

1、问题的描述

为了考察铆钉在冲压时，发生多大的变形，对铆钉进行分析。

铆钉圆柱高：10mm

铆钉圆柱外径：6mm

铆钉下端球径：15mm

弹性模量：2.06E11

泊松比：0.3

铆钉材料的应力应变关系如下：

应变0.003 0.005 0.007 0.009 0.011 0.02 0.2 618 1128 1317 1466 1510 1600 1610

应力

/Mpa

1、有限元模型。

3、应力云图，可选主应力或σx、σy、τxy、V on Mises应力、Tresca应力之一输出结果图片，指明你所选的应力的最大值及其位置。

（三）思考题：

1、如果要提高边界处计算精度，一般应如何处理？

答：在边界处划分网格

2、有限元网格划分时应注意哪些问题？

答：选取的时候要将编号显示出来，这样就可以更好的选择，网格尽可能的小，这样结果就越准确。

实验二、优化实验

（一）目的：

初步掌握利用ANSYS软件或MATLAB软件对问题进行分析。

（二）要求：

学生独立完成一个算例的分析，并给出算例的计算结果。。

（三）算例

1.实际问题

梁的形状优化，优化目的是使梁的体积最小，同时要求梁上的最大应力不

超过30000psi，梁的最大挠度不大于0.5in,沿长度方向梁的厚度可以变化，但梁端头的厚度为定值t，采用对称建模。

使用两种方法进行优化，两种方法优化结果。

子问题近视法目标ANSYS 百分比（TVOL）体积in3 3.60 3.62 1.004 （DEFL）挠度max in 0.500 0.499 0.998 (STRS)应力max,psi 30000 29740 0.991

第一阶法目标ANSYS 百分比（TVOL）体积in3 3.6 3.61 1.003 （DEFL）挠度max in 0.5 0.5 1.001 STRS)应力max,psi 30000 29768 0.992

2.数学模型：

3.优化结果：