有限元实验报告
有限元实验报告
有限元实验报告一、实验目的本实验旨在通过有限元方法对一个复杂的工程问题进行数值模拟和分析，从而验证理论模型的正确性，优化设计方案，提高设计效率。
二、实验原理有限元方法是一种广泛应用于工程领域中的数值分析方法。
它通过将连续的求解域离散化为由有限个单元组成的集合，从而将复杂的偏微分方程转化为一系列线性方程组进行求解。
本实验将采用有限元方法对一个具体的工程问题进行数值模拟和分析。
三、实验步骤1、问题建模：首先对实际问题进行抽象和简化，建立合适的数学模型。
本实验将以一个简化的桥梁结构为例，分析其在承受载荷下的应力分布和变形情况。
2、划分网格：将连续的求解域离散化为由有限个单元组成的集合。
本实验将采用三维四面体单元对桥梁结构进行划分，以获得更精确的数值解。
3、施加载荷：根据实际工况，对模型施加相应的载荷，包括重力、风载、地震等。
本实验将模拟桥梁在车辆载荷作用下的应力分布和变形情况。
4、求解方程：利用有限元方法，将偏微分方程转化为线性方程组进行求解。
本实验将采用商业软件ANSYS进行有限元分析。
5、结果后处理：对求解结果进行可视化处理和分析。
本实验将采用ANSYS的图形界面展示应力分布和变形情况，并进行相应的数据处理和分析。
四、实验结果及分析1、应力分布：通过有限元分析，我们得到了桥梁在不同工况下的应力分布情况。
如图1所示，桥梁的最大应力出现在支撑部位，这与理论模型预测的结果相符。
同时，通过对比不同工况下的应力分布情况，我们可以发现，随着载荷的增加，最大应力值逐渐增大。
2、变形情况：有限元分析还给出了桥梁在不同工况下的变形情况。
如图2所示，桥梁的最大变形发生在桥面中央部位。
与理论模型相比，有限元分析的结果更为精确，因为在实际工程中，结构的应力分布和变形情况往往受到多种因素的影响，如材料属性、边界条件等。
通过对比不同工况下的变形情况，我们可以发现，随着载荷的增加，最大变形量逐渐增大。
3、结果分析：通过有限元分析，我们验证了理论模型的正确性，得到了更精确的应力分布和变形情况。
有限元分析实验报告
有限元分析实验报告有限元分析实验报告引言有限元分析是一种广泛应用于工程领域的数值计算方法，它可以通过将复杂的结构划分为许多小的有限元单元，通过计算每个单元的力学特性，来模拟和预测结构的行为。
本实验旨在通过有限元分析方法，对某一结构进行力学性能的分析和评估。
实验目的本实验的目的是通过有限元分析，对某一结构进行应力和变形的分析，了解该结构的强度和稳定性，为结构设计和优化提供参考。
实验原理有限元分析是一种基于弹性力学原理的数值计算方法。
它将结构划分为许多小的有限元单元，每个单元都有自己的力学特性和节点，通过计算每个单元的应力和变形，再将其组合起来得到整个结构的力学行为。
实验步骤1. 建立有限元模型：根据实际结构的几何形状和材料特性，使用有限元软件建立结构的有限元模型。
2. 网格划分：将结构划分为许多小的有限元单元，每个单元都有自己的节点和单元材料特性。
3. 材料参数设置：根据实际材料的力学特性，设置每个单元的材料参数，如弹性模量、泊松比等。
4. 载荷和边界条件设置：根据实际工况，设置结构的载荷和边界条件，如受力方向、大小等。
5. 求解有限元方程：根据有限元方法，求解结构的位移和应力。
6. 结果分析：根据求解结果，分析结构的应力分布、变形情况等。
实验结果与分析通过有限元分析，我们得到了结构的应力和变形情况。
根据分析结果，可以得出以下结论：1. 结构的应力分布：通过色彩图和云图等方式，我们可以清楚地看到结构中各个部位的应力分布情况。
通过对应力分布的分析，我们可以了解结构的强度分布情况，判断结构是否存在应力集中的问题。
2. 结构的变形情况：通过对结构的位移分析，我们可以了解结构在受力下的变形情况。
通过对变形情况的分析，可以判断结构的刚度和稳定性，并为结构的设计和优化提供参考。
实验结论通过有限元分析，我们对某一结构的应力和变形进行了分析和评估。
通过对应力分布和变形情况的分析，我们可以判断结构的强度和稳定性，并为结构的设计和优化提供参考。
有限元分析实验报告(总16页)
有限元分析实验报告(总16页)
一、实验介绍
《有限元分析实验》是一门介绍有限元（Finite Element，FE）分析技术和其应用的
实验课程。
本实验关注有限元分析的模拟原理和方法。
实验的主要内容是用有限元的概念
在ANSYS软件中进行结构力学分析。
主要涉及载荷分析、屈曲、几何非线性及拓扑优化等
内容。
二、实验仪器及软件
1.仪器设备：绘图仪、计算机、网络线缆
2.软件：ANSYS 、AutoCAM
三、设计要求
1.以ANSYS软件进行结构力学分析。
2.针对给定结构，设计并进行一维载荷分析，并对多自由度系统非线性载荷进行考虑，考虑实验/实测材料材料屈曲与应变的变形行为。
3.由于结构的复杂性，需要进行拓扑优化，提高结构的刚度和强度，并最终获得合理
的设计。
四、实验结果
通过软件模拟的过程，获得了结构的建模、载荷变形、板材截面结构的优化和变形分
析等数据。
通过这些数据，结构的刚度和强度得到了大幅增强，可以很好地满足设计要求。
在材料变形分析方面，不论是应变还是屈曲方面，力与变形之间的关系也得到了明确的表示，用于进一步对其进行后续实验处理。
五、结论
通过本次实验，我们能够得出以下几个结论：
1.通过有限元（Finite Element，FE）分析的模拟，我们可以更有效地求解复杂的结
构力学问题，从而提高能源利用效率。
2.有限元分析不仅可以识别结构的局部变形行为，还可以用于优化结构，提高其刚度
和强度。
3.有限元可以用于几何非线性及拓扑优化方面的研究，具有重要的技术意义和应用价值。
有限元上机实验报告(董妍)
有限元实验报告
董妍-学号 5070309005
1000000，同时时间步长的控制采取根据温度自适应的方式控制步长。 将 Max # increments 设为 1000000，Initial Time Step 设为 0.01，Finish when exceed 设为 900， Max Temperature Change Allowed 设为 10。 前两个参数是在定义为自适应步长控制 时需要给出的希望完成给定时间长度内分析所需的最大时间增量步数和建议初始时间 步长。第三个是指定当所有节点的温度都高于这一指定的基准温度时，程序结束运行。 而最后一个参数是指最大允许的温度改变值——改变这个值可以控制计算结果的精度。
2 / 13
Hale Waihona Puke 有限元实验报告董妍-学号 5070309005
elements 为 0 则说明操作成功。 如果为 200， 则点击 Flip Elements 下的 All Selected 翻转 所有单元后再次检查。 在 SWEEP 命令下点击 ALL，Unused PTS 和 NODES，扫除一些重叠的损坏的点。 再次进入 CHECK 下点击 Cross Elements 察看，如果重叠元素为 0 则操作成功。 进入 RENUMBER 命令下查看目前的节点数和单元数，然后点击 Renumber All 为所有 的节点和单元重新编号以便后续操作。这样，一个有限元模型就建立好了（如图） 。
2 2 3
为了比较不同参数下对内部温度场分布的影响情况， 我计划在实验过程中将内部换热系数、材料导热系数、材 料比热以及模具尺寸作一些变化，考察这几个参数的变化 对温度场分布的影响。参数的选择会在“参数设计”部份 详细说明。
有限元实验报告
有限元实验报告
本次实验使用有限元解决线弹簧振幅特性的求解问题，以验证有限元的有效性。
本实
验采用ANSYS有限元软件作为工具，定义和处理线弹簧的模型，以完成特性曲线分析。
首先定义结构模型，将原有设计求解空间外及节点分布清晰地呈现，然后给出线弹簧
的模型定义。
设置一个约束外边界，定义在节点处的力，即离散的位移，并选择材料性质。
定义执行方式及求解参数，完成对结构模型的定义。
随后根据定义的结构模型，通过分析解线性动力学问题，求解线弹簧振幅特性的曲线。
比较有限元解出曲线与理论值的一致性，并从有限元方式的曲线分析结构响应及耐久性问题。
本次实验中，得出了线弹簧振幅特性曲线，其与理论分析值较为接近，证明有限元确
实可以较好地解决本实验所涉及的线弹簧模型分析、求解等问题。
有限元在线性振动分析
等领域具有着良好的解决能力，也可以比较方便地求解结构性能分析以及耐久性设计问题，从而较好地加强结构的可靠性。
有限元分析试验报告
有限元分析试验报告
一、试验目的
本次试验的目的是采用有限元分析方法对某零部件进行应力分析，为零部件的优化和设计提供参考。
二、试验原理
有限元分析是采用数学方法对工程结构进行分析，以预测其在外载作用下的变形和应力，从而确定结构的强度和刚度。
分析时将结构划分为有限数量的小单元，利用元件所具有的基本物理特性和相应的数学方程式，计算出每个单元或整个结构的位移、变形、应力等基本的力学量。
三、试验步骤
1.了解零部件的结构和使用环境，建立有限元模型。
2.导入有限元软件，对建立的有限元模型进行网格划分。
3.分配材料性质和加载条件。
4.运行分析，得出计算结果。
5.对计算结果进行分析和评估，对零部件的设计进行改进。
四、试验结果
通过有限元分析，我们得出了零部件在不同工况下的应力云图和变形云图，可以清晰地看到零部件的应力集中区域和变形程度。
同时，我们对零部件的设计进行了改进，使其在承受外力时具有更好的强度和刚度。
五、结论
通过这次试验，我们了解了有限元分析在工程设计中的应用，掌握了分析流程和技术方法。
在实际工程设计中，有限元分析是一种非常重要的工具，有助于提高设计质量和降低成本，值得工程师们广泛运用。
有限元分析实验报告
学生学号1049721501301实验课成绩武汉理工大学学生实验报告书实验课程名称机械中的有限单元分析机电工程学院开课学院指导老师姓名学生姓名学生专业班级机电研1502班学年第学期2016—20152实验一方形截面悬臂梁的弯曲的应力与变形分析钢制方形悬臂梁左端固联在墙壁，另一端悬空。
工作时对梁右端施加垂直向下的30KN的载荷与60kN的载荷，分析两种集中力作用下该悬臂梁的应力与应变，其中梁的尺寸为10mmX10mmX100mm的方形梁。
方形截面悬臂梁模型建立1.1建模环境：DesignModeler15.0。
定义计算类型：选择为结构分析。
定义材料属性：弹性模量为 2.1Gpa，泊松比为0.3。
建立悬臂式连接环模型。
（1）绘制方形截面草图：在DesignModeler中定义XY平面为视图平面，并正视改平面，点击sketching下的矩形图标，在视图中绘制10mmX10mm的矩形。
（2）拉伸：沿着Z方向将上一步得到的矩阵拉伸100mm，即可得到梁的三维模型，建模完毕，模型如下图 1.1所示。
图1.1方形截面梁模型：定义单元类型1.2选用6面体20节点186号结构单元。
网格划分：通过选定边界和整体结构，在边界单元划分数量不变的情况下，通过分别改变节点数和载荷大小，对同一结构进行分析，划分网格如下图 1.2所示：图1.2网格划分1.21定义边界条件并求解本次实验中，讲梁的左端固定，将载荷施加在右端，施以垂直向下的集中力，集中力的大小为30kN观察变形情况，再将力改为50kN，观察变形情况，给出应力应变云图，并分析。
（1）给左端施加固定约束；（2）给悬臂梁右端施加垂直向下的集中力；1.22定义边界条件如图1.3所示：图1.3定义边界条件1.23应力分布如下图1.4所示：定义完边界条件之后进行求解。
图1.4应力分布图1.2.4应变分布如下图1.5所示：图1.5应变分布图改变载荷大小：1.3将载荷改为60kN，其余边界条件不变。
有限元基础与应用实验指导实验报告
南昌航空大学实验报告（一）课程名称：有限元基础与应用实验指导实验名称：建模练习一、实验目的及要求：1、熟悉ANSYS的界面。
2、联系创建基本的图形元素。
3、掌握创建实体的方法，工作平面的平移及旋转及其三维模型。
4、进行典型实例的练习，自下而上建立连杆模型，自上而下创建车轮实体。
二、实验步骤：EX1：/PREP7PCIRC,1.4,1,0,180, PCIRC,1.4,1,45,180, RECTNG,-0.3,0.3,1.2,1.8, RECTNG,-1.8,-1.2,0,0.3, FLST,2,1,8FITEM,2,6.5,0,0 WPAVE,P51XCSYS,4PCIRC,0.7,0.4,0,180, PCIRC,0.7,0.4,0,135, FLST,2,6,5,ORDE,2 FITEM,2,1FITEM,2,-6 AOVLAP,P51XFLST,2,6,5,ORDE,2 FITEM,2,7FITEM,2,-12 AOVLAP,P51XFLST,2,6,5,ORDE,3 FITEM,2,7FITEM,2,-11FITEM,2,14 AOVLAP,P51XFLST,2,4,5,ORDE,4 FITEM,2,7FITEM,2,9FITEM,2,11FITEM,2,14 AOVLAP,P51X CSYS,0K, ,2.5,0.5,,K, ,3.25,0.4,,K, ,4,0.33,,K, ,4.75,0.28,, CSYS,1FLST,3,8,3 FITEM,3,6FITEM,3,5FITEM,3,7FITEM,3,21FITEM,3,24FITEM,3,23FITEM,3,23FITEM,3,22BSPLIN, ,P51X, , , , ,1,135,,1,45,,FLST,3,6,3FITEM,3,5FITEM,3,6FITEM,3,7FITEM,3,21FITEM,3,24FITEM,3,22BSPLIN, ,P51X, , , , ,1,135,,1,45,,LSTR, 1, 18GPLOTGPLOTGPLOTFLST,2,4,4FITEM,2,1FITEM,2,25FITEM,2,2FITEM,2,37AL,P51XLFILLT,36,44,25, ,LFILLT,36,44,0.25, ,LFILLT,44,31,0.25, ,LFILLT,30,43,0.25, ,GPLOTFLST,2,3,4FITEM,2,3FITEM,2,5FITEM,2,6AL,P51XFLST,2,3,4FITEM,2,10FITEM,2,12FITEM,2,7AL,P51XFLST,2,3,4FITEM,2,13FITEM,2,15FITEM,2,17AL,P51XFLST,2,12,5,ORDE,4FITEM,2,1FITEM,2,-4FITEM,2,7FITEM,2,-14AADD,P51XCSYS,0FLST,3,1,5,ORDE,1FITEM,3,5ARSYM,Y,P51X, , , ,0,0FLST,2,2,5,ORDE,2FITEM,2,1FITEM,2,5AADD,P51XWPSTYLE,,,,,,,,0EX2:/PREP7RECTNG,5,5.5,0,5, RECTNG,5.5,7.5,1.5,2.25, RECTNG,7.5,8.0,0.5,3.75, FLST,2,3,5,ORDE,2 FITEM,2,1FITEM,2,-3AADD,P51XLFILLT,14,7,0.25, , LFILLT,7,16,0.25, , LFILLT,5,13,0.25, , LFILLT,5,15,0.25, , LARC,12,11,10,0.4, LARC,9,10,11,0.4, FLST,2,3,4FITEM,2,6FITEM,2,8FITEM,2,19AL,P51XFLST,2,3,4FITEM,2,6FITEM,2,8FITEM,2,19AL,P51XFLST,2,3,4FITEM,2,6FITEM,2,8FITEM,2,2AL,P51XFLST,2,3,4FITEM,2,20FITEM,2,21FITEM,2,19AL,P51XFLST,2,3,4FITEM,2,24FITEM,2,23FITEM,2,22AL,P51XFLST,2,3,4FITEM,2,17FITEM,2,18FITEM,2,12AL,P51XFLST,2,2,4FITEM,2,11FITEM,2,25AL,P51XFLST,2,2,4FITEM,2,9FITEM,2,26AL,P51XFLST,2,7,5,ORDE,2 FITEM,2,1FITEM,2,-7AADD,P51XK,50,,,, K,51,,6,,FLST,2,1,5,ORDE,1FITEM,2,8FLST,2,1,5,ORDE,1FITEM,2,8FLST,8,2,3FITEM,8,19FITEM,8,15VROTAT,P51X, , , , , ,P51X,,22.5, ,FLST,2,1,5,ORDE,1FITEM,2,8FLST,8,2,3FITEM,8,17FITEM,8,14VROTAT,P51X, , , , , ,P51X,,22.5, ,FLST,2,1,5,ORDE,1FITEM,2,8FLST,8,2,3FITEM,8,11FITEM,8,9VROTAT,P51X, , , , , ,P51X,,22.5, ,FLST,2,1,5,ORDE,1FITEM,2,8FLST,8,2,3FITEM,8,20FITEM,8,16VROTAT,P51X, , , , , ,P51X,,22.5, ,FLST,2,1,5,ORDE,1FITEM,2,8FLST,8,2,3FITEM,8,13FITEM,8,18VROTAT,P51X, , , , , ,P51X,,22.5, ,FLST,2,1,5,ORDE,1FITEM,2,8FLST,2,1,5,ORDE,1FITEM,2,8K,51,,6,,FLST,2,1,5,ORDE,1FITEM,2,8FLST,8,2,3FITEM,8,51FITEM,8,50VROTAT,P51X, , , , , ,P51X,,22.5, ,FLST,2,2,3,ORDE,2FITEM,2,14FITEM,2,16KWPAVE,P51Xwprot,0,-90,0CYLIND,0.45, ,1,-2,0,360,VSBV, 1, 2WPCSYS,-1,0WPCSYS,-1,0FLST,3,1,6,ORDE,1FITEM,3,3VSYMM,Z,P51X, , , ,0,0wprot,0,-90,0wprot,22.5,0,0CSWPLA,11,1,1,1,FLST,3,2,6,ORDE,2FITEM,3,1FITEM,3,3VGEN,8,P51X, , , ,45, , ,0/TITLE,130612班11061228鲜子皓三、实验结果：EX1:EX2:四、实验总结：因为是全英文的操作，刚接触ANSYS是非常困难的。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
矩形截面棒横震动下基频的有限元
法求取与校验
所在班级05010701
指导老师邱克鹏
学生名单：
高欢欢（2007300008）
张辉有（2007301061）
吴晓东（2007300019）
提交时间2011-03-22
摘要
零件机械零件总是在工作中存在机械震动，由于工作环境复杂，震动很厉害。
当周围的震动达到零件的基本频率时，它就会发生共振，此时振幅极大，破坏也会达到最大。
在航空航天中，共振是需要尽量避免的。
为此，我们要尽量使零件的固定频率远离机器的工作频率。
有时，我们也要利用共振现象，以得到我们想要的装置，如共振筛。
因此，我们需要建立基频的求取模型。
零件的基频可以在实验中求取，但这种方法浪费时间成本很高，且需要的环境复杂，准备时间长，所以在一般情况下不采用此方法。
可以对于集合结构简单，内部组分均匀的工件，我们有具体的求取模型；但对于结构或组分复杂件，此时简单的模型误差极大。
有限元的发展，使以上问题得到解决。
为了评估有限元方法的有效性，本文以矩形截面棒的横震动频率为目标，分别采用有限元法和理论法进行求解，具体分析有限元法的特点。
1基本条件与假设
矩形截面板的横震动是最简单的实体震动，通过固定一端，在另一端施加一个与惟一成正比，方向相反的力，使棒发生谐振。
假设棒材料均匀，令棒长l，宽B，厚h，材料弹性模量系数为E，泊松比δ，密度ρ，且棒宽和厚与长具有可比性。
2有限元法
指定结构分析：
新建定义单元类型：
设置材料属性：
设置材料密度：
生成点：
绘制线段：
建立区域：
拉伸成体：
定义线段的单元尺寸：
网格划分：
选择图像像素：
选择节点图像像素：
约束设置：
显示所有图像像素：
选择分析模型：
设置分析选项：
分析及分析结果：
生成振动模型：
3理论法
3.1棒的横震动方程
棒的横震动方程为：
其中有：x是棒自由状态时任意界面距固定端的距离；
是棒距离为x处截面的横向位移；
t为时间；
c为；
K是截面回转半径，对于此矩形截面，，h为厚度。
3.2边界条件
按照实验条件与假设，此棒一端为刚性钳定，棒在该端点处横向位移为零；此外，该点棒的切线同钳定界面垂直，由此可知边界条件可表示如下：
3.3共振频率的求取
利用分离变量法和未知系数法，通过边界条件和横震动方程，可知一端固定
一端自由的棒其共振频率为：
其中：f为共振频率；
为一次简正值。
联立求解可知：
对于厚与长具有可比性的棒，其，故可知
4实验结果对比分析
4.1验证思想
保持长度不变，改变一个变量，固定其他变量，可以得出频率关于其中单一变量的辩证关系。
4.2验证结果
4.2.1频率-泊松比关系验证
初始条件：
L=1.0m，B=0.4m，h=0.1m，E=21e10Pa，ρ=7890kg/。
改变泊松比δ，其有限元法得到的频率数值如下：
δ0.15 0.21 0.24 0.30 0.33 0.39
f（Hz）98.554 99.006 99.338 100.280 100.930 102.890 理论法做出曲线，与有限元法得到值同在对比图中，如下：
结果基本吻合，关系复杂。
4.2.2频率-密度关系验证
初始条件：
L=1.0m，B=0.4m，h=0.1m，E=21e10Pa，δ=0.27。
改变密度ρ，其有限元法得到的频率数值如下：
4560 5670 6780 7890 9000 ρ（kg/）
F（Hz）115.720 103.780 94.905 87.976 82.372 理论法做出曲线，与有限元法得到值同在对比图中，如下：
都是递减，模拟效果非常好。
4.2.3频率-杨氏模量关系验证
初始条件：
L=1.0m，B=0.4m，h=0.1m，δ=0.27，ρ=7890kg/。
改变杨氏模量E，其有限元法得到的频率数值如下：
E（Pa）9e10 15e10 21e10 27e10 33e10
F（Hz）57.594 74.353 87.976 99.755 110.280 理论法做出曲线，与有限元法得到值同在对比图中，如下：
都递增，模拟效果非常好。
4.2.4频率-厚度关系验证
初始条件：
L=1.0m，B=0.4m，E=21e10Pa，δ=0.27，ρ=7890kg/。
改变厚度h，其有限元法得到的频率数值如下：
h（m）0.05 0.10 0.15 0.20 0.25
F（Hz）48.705 87.976 126.920 165.86 197.76 理论法做出曲线，与有限元法得到值同在对比图中，如下：
模拟效果非常好。
4.2.5频率-宽度关系验证
初始条件：
L=1.0m，h=0.1m，E=21e10Pa，δ=0.27，ρ=7890kg/。
改变宽度，其有限元法得到的频率数值如下：
B（m）0.1 0.2 0.3 0.4 0.5
F（Hz）86.243 87.195 87.681 87.976 88.088 理论法做出曲线，与有限元法得到值同在对比图中，如下：
基频和宽度没关系，模拟效果非常好。
5参考文献。