有限元基础(期末考试题)

《有限元基础》期末测试

一、结构线性静力分析

如图所示的托架，其顶面承受2

lbf in的均匀分布载荷。托架通过有孔的表面

50/

ν=，托架尺固定在墙上，托架是钢制的，弹性模量6

=⨯，泊松比0.3

E psi

2910

寸如图，单位为英寸。试通过ANSYS求其变形图及von Mises应力分布图。

对题目分析。进行建模，网格划分

托架网格图

施加约束后，就可以对实体进行加载求解，

托架变形图

托架变形图输出的是原型托架和施加载荷后托架变形图的对比，

虚线部分即为托架的原型，托架变形图可看出，由于载荷的作用，托架上面板明显变形了，变形最严重的就是红色部分，这是因为其离托板就远，没有任何物体与其分担载荷，故其较容易变形甚至折断。这是我们在应用托架的时候应当注意的。

节点位移图

托架von Mises 应力分布图

上面两个图为托架的应力分布图，由图可看出主要在两孔处出现应力集中，也就是说这些地方所受的应力的最大的，比较容易出现裂痕。我们在应用托架的时候，应当注意采取一些设施，以便减缓其应力集中。特别是在施加载荷时，绝对不能够超过托架所能承受的极限，否则必将导致事故的发生。

二、动力分析

如图1有一梁板结构，板的四角由四根梁固定支撑，板质量集中于中央。梁板材料相关参数为弹性模量112210/E N

m =⨯，泊松比0.3ν=，密度

337.810/kg m ρ=⨯。板的厚度0.02t =，板长2000L mm =，宽1000B mm =，板的质量100M kg =。梁长1000h mm =，截面面积为42210A m -=⨯，惯性矩为

84210J m -=⨯，现在板的表面施加均匀压力载荷如图2。试研究该梁板结构的瞬

态动力响应。

图

1

图2

建立有限元分析模型并附加动力

节点146的位移时间历程结果

三、非线性屈曲分析

如图，一根长200L in =，截面高度0.5h in =，截面面积20.25

A in =，惯性矩24/120.0052083J Ah in ==的细长杆受轴向载荷的作用，若沿X 方向取10个主

自由度，求其屈曲模态。

变形图

进行建模，施加边界条件和载荷，进行分析得：

从输出窗口中，可查到屈曲荷载系数为 38.552928。

四、热分析

MCM的结构如图所示：其中大芯片热流密度60.1×106W/m3，小芯片为61.54×106W/m3，

周围空气温度25，对流换热系数10W/(m2.K)。

MCM截面图MCM俯视图

1、建模网格划分

MCM网格划分图

分析处理(温度云图)结果