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有限元实验报告
学院：机械科学与工程学院
专业：机械工程及自动化
班级：411207班
姓名：石承钢
学号
目录
实验1：杆系结构有限元静力学分析----------------------3
实验4：平面结构有限元静力学分析---------------------7
实验6：空间结构有限元静力学分析--------------------10
作业1：杆系结构有限元分析 ---------------------------14
作业2：平面问题有限元分析 ---------------------------20
作业3：空间问题有限元分析----------------------------25
附加作业：工字梁的应力分析----------------------------30
实验1：杆系结构有限元静力学分析——订书针
1.问题描述：上图所示为订书钉，尺寸见图中标注。材料弹性模量为 E=2.1×105MPa，泊松比为 0.3，横截面积尺寸为宽 B=0.64mm，高H=0.402mm。当订书钉被压入纸张时，约需要 120N 的载荷，载荷均匀分布在订书钉上部。就以下两种情况进行有限元分析：
(1). 钉入时 A、B 为铰支； (2) .钉入时 A、B 为固支。
2.建模过程：
2-1.选择单元类型：单元类型选择为Beam188.
2-2.定义单元截面：
2-3.定义材料属性：弹性模量E=210E3,泊松比为0.3.
2-4建模并划分网格：创建关键点、利用lines建立beam单元，划分网格。
2-5.施加载荷：
2-6.施加约束：
3.求解及后处理：
3-1.求解：
3-2.后处理：各种应力、位移图：
3-2-1：铰接的后处理图：
3-2-2.固定的后处理图：
实验4：平面结构有限元静力分析
问题描述：这是一个简单的角支架结构静力分析，如其所示：左上角的销孔的有一约束，右下销孔有一约束。
建模过程:
2-1.创建平面、圆弧面，并用布尔操作连接为以整体：
2-1.对直角处进行倒角：
2-3.创建两个孔：先创建两个圆，再利用布尔操作去除
单元选择、材料选择、划分网格、施加约束和载荷等，得到如下图的模型：
后处理：求解后，查看后处理图形：
实验6：空间结构有限元静力学分析——轴承座
问题描述：熟悉Ansys的建模操作过程，分析轴承座的受力。
建模过程：
2-1.创建底座模型：
2-2.创建支撑部分：
2-3.镜像模型：
有限元分析：
3-1.定义单元、划分网格：
3-2.划分网格后的图形：
3-3.位移云图：
3-4.等效应力图：
作业1：杆系结构有限元分析——两杆件的受力
问题描述：2 个杆件的材料参数均为 E=10×106N/cm2，截面积均为 A=1.5cm2。节点3承受 Fx3=500N 和 Fy3=300N 的载荷。对结构进行有限元静力分析，手动推导计算过程，求解节点位移、各支反力、各单元应力。
手动推导过程：
因为：Fx2*40+Fx3*40=Fy3*40
所以：Fx2=-200N.
同理：Fx1=-300N，Fy1=-300N
Fy2=0
故杆1的轴力为300N，杆2的轴力
为200N。
应变为：2=5.33×10-3cm v3=1.731×10-3cm
应力为：σ1=300/1.5=283N/cm2
σ3=200/1.5=133N/cm2
有限元分析过程：
3-1.选择单元类型、定义实常数和材料属性：单元类型选择link188。
3-2.建立关键点和分析模型：关键点为（0,0,0），（40,40,0）（0,40.0）
3-3.划分网格：
3-4.创建约束和施加载荷：
3-5.求解及后处理：
3-5-1.前后变化比较：
3-5-2.节点位移：
3-5-3.总位移矢量云图：
3-5-4.轴力输出表：
3-5-5.应力表：
3-5-6.
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