有限元上机报告

有限元上机报告

一、有限元分析的目的

1、进行结构的最优方案设计

2、分析结构破坏的原因，寻找改进途径

二、有限元模型的特点

1、实体建模

两个矩形的尺寸分别为 X1=0 X2=30 Y1=-30 Y2=30

X1=30 X2=60 Y1=0 Y2=-30 创建如下的实体模型

X

Y Z

并进行面图元的加运算，将两块矩形加起来形成一个整体，如下图

X

Y Z

NOV 28 2012

实体建模完成。

2、网络划分

（

1）定义材料属性： 在EX 框中输入杨氏模量210e6，PRXY 框中输入比例0.33 如下图

按OK 完成材料属性的定义。

在Main menu-Preferences 中勾选Structural 选项，表示作结构分析。

（2）定义单元类型： 选择183号单元（Plane183），并在Elementbehavior K3项的下拉框中选择Plane strs w/thk 。分别如下图

点击OK完成单元类型的选择。

（3）定义实常数：输入厚度为2，如下图

点击OK完成实常数定义。

（4）划分网络：定义单元边长值（Element edge length）为2，如下图

点击Mesh按钮执行网络划分，选择Pick All,如下图

完成单元网络的划分。

三、加载和求解

加载位移约束：左上端为全约束。Main Menu>Solution>Define Loads-Apply>Structural-Displacement>On Lines,拾取左上端边，点击OK，在弹出的对话框中点选All DOF,在Displacement value处输入0，点击OK完成位移约束。

施加均布载荷：右下端为均布载荷。Main Menu>Solution>Define Loads-Apply>Structural-Pressure>On Lines,拾取右下端边，在Load Pres Value处输入-1000/60，点击OK，完成载荷的施加。如下图

把施加到实体模型上的载荷转换到有限元模型上，并显示施加在有限元模型上的载荷，确认是否为线性分布载荷。并求解。

四、后处理。绘制结构的应力和变形图，并确定折板角点A处的位移和应力。

如下图。变形图

应力等色线图

应变图

其中A点的应力值为55.7769MPa。位移为0.028848mm。

五、研究网络密度对A处角点应力的影响。

当定义单元边长值（Element edge length）分别为1和3时，即单元网络密度分别增大和缩小，网络划分分别对应如下

单元边长值为1

单元边长值为3

单元边长值为1时，即单元密度增大时应力等色线图如下，且A点应力为64.7832MPa,

单元边长值为3时，即单元密度减小，应力等色线图如下，且A点应力为52.888MP

结论：由以上对比可以看出，随着网络密度的增大，A处角点应力也在增大。

六、当A处为过渡圆角时，A处半径对A处角应力的影响。

分别取A处的圆角半径为5、15、其余条件不变，对应的实体建模和应力等值线图如下

半径为5时，如下图，A 处的应力为19.2932MPa.

X

Y Z

MX

NODAL SOLUTION A 处的应力为19.2932MPa.

当半径为15时，如下图，A 点出的应力为14.7551MPa.

X

Y

Z NODAL SOLUTION 结论：由以上对比可见，圆角可以明显减少A 处角点的应力且半径越大，应力值越小。