有限元ANSYS应用实验报告书.docx
5tGu111nUniversityofTechno1ogy机械与控制工程学院有限元基础理论与ANSYS应用实验报告书专业：机械设计制造及其自动化班级：机械08T班姓名：龙超务3080444129（组长）罩云天30804441283080444130一、问题描述确定图示单搭搭接接头中的应力，材料1为E=210Gpa,=0.3,连接剂材料为E=3.80Gpa,=O.38,假设搭接板长IOomm,宽度为25mm,厚度为4mm,连接剂厚度为0.5mm,拉伸载荷为IOoMPa。试分析连接剂为连续和不连续情况的应力分布（剪应力），分析采用何种结构截面可降低应力集中。二、数学建模与分析由于搭板两头结构及载荷均对称，假设搭板两头由若干个平面组成，则在每一个平面内受力也相同，即可将问题转换为平面受力分析。其材料参数：钢弹性模量E=3e11pa,泊松比=0.3连接剂弹性模量E=3.80Gpa,泊松比=0.38三、有限元建模本题将采用常应变三角形单元和六节点三角形单元分析连杆小头的应力分布。1)设置计算类型：两者因几何条件和载荷条件均满足平面应变问题，故均取PreferenCeS为StnICtUra12)选择单元类型：三节点常应变单元选择的类型是P1ANE42(Quad4no<1e42),该单元属于是四节点单元类型，在网格划分时可以对节点数目控制使其蜕化为三节点单元；六节点三角形单元选择的类型是P1ANE183(Quad8node82),该单元属于是八节点单元类型，在网格划分时可以对节点数目控制使其蜕化为六节点单元。因研究的问题为平面应变问题，故对EIementbehaVior(K3)设置为PIaneSIrain。3)定义材料参数：搭板材料为钢，设定：ANSYSMainMenu:Preprocessor-*Materia1Props-*Materia1Mode1s-*Structura1-*1inear-*E1astic-*Isotropic-*inputEX:2.1e11,PRXY:0.3OKo4)生成几何模型：绘制矩形ANSYSMainMenu:PrePrOCeSSor-*Mode1ing-*Create-*Areas-*Rectang1efByDimensions分别输入X1,X2=(Uo0;Y1,Y2=0,45-*app1y。在输入50,150；-0.5,-4.55)连接剂材料设定：ANSYSMainMenu:Preprocessor-*Materia1Props-*Materia1Mode1s-*Structura1->1inear-*E1astic-*Iso1ropic-*inputEX3.8e11,PRXY:0.38OK。6)生成几何模型：绘制矩形ANSYSMainMenu:PrePrOCeSSOrMode1ing-*Create-*Areas-*Rectang1e-ByDimensionsf分别输入X1,X2=50,100;Y1,Y2=0,-0.5ok7)执行面相加操作ANSYSMainMenu:PrePrOCeSSOr-*Mode1ing-*Operate-*Boo1eans-*Add->Areas-*picka11,点击OK,生成如图1所示模型。保存几何模型：单击ANSYSToo1bar中的SAVE-DB.8)网格化分：ANSYSMainMenu:Preprocessor-*Meshing-*MeshToo1-Mesh:Areas,Shape:Tri,Free-*Mesh-*PickA11(inPickingMenu)->C1ose(theMeshToo1window)<>网格划分如图2所示。9)采用拖动生成3D网格(I)改变单元类型：单击划分网格工具栏的Set按钮，在弹出的MeshingAttribUtes对话框。在E1ementTypeNUmber下拉菜单中“SO1ID95”选项，单击Ok(2)设置拖动方向的单元数目：执行MainMenu:Preprocessor)Mode1ing)Operate)Extrude)E1emExtOptso在E1ementExtrudeOptions中设VA11的值为3。(3)拖动生成3D网格：执行MainMenu:PreprocessorMode1ing)Operate)Extrude)Areas)A1ongNorma1命令，拾取所有元素，在弹出的对话框中D1ST中输入“25”，单击Ok(4)执行命令显示结果，如图3所示10)模型施加约束施加约束条件：执行MainMenu>So1ution>Define1oads>App1y>Structrua1>Disp1acement>SymmetryBC>OnAreaS命令，弹出一个拾取框。拾取约束平面，单击OK按钮，选择“A11Ods”选项，单击OK按钮。施加载荷：执行MainMenu>So1ution>Define1oads>App1y>Structrua1>PressuroOnAreas4,弹出一个拾取框。拾取搭板两头平面，单击OK按钮,在I1oadPRESva1ue】文本框中输入“1e8”，单击OK按钮，生成结果如图4所示。求解分析，浏览计算结果。显示变形如图5所示。浏览节点上的VonMises应力值，如图6所示。J1也JrX图1：有限元建模模型。图2：有限元网格划分结果图。图3：3D网格效果图mrAU丸图6：受力变形分析图。四、结果分析由以上分析结果可知：(I)随着单元数目的减少，最大位移变化减少，应力变化范围逐步减少；(2)随着单元数目的减少，即网格划分越粗，分析的结果准确度将会降低；但是单元数目的较少和节点数目的减少都会造成计算量的改变和计算速度的下降的问题。(3)对于本次计算结果，仍可能存在虚假应力，应力的准确值无法准确得出，只是网格划分越密，计算结果越精确。所以减少虚假应力影响的措施之一就是增加单元的数目，提高网格划分的密度。(4)所定义的约束条件以及所施加的力的方式的不同,所得的分析结果也会有很大的差别。五、总结和建议通过本次分析，我深切的体会到作图的正确性、精度，以及约束定义和载荷施加的正确性对分析结果的影响，一个正确的分析结果是建立在正确的作图、材料的定义的基础上的。本题如果将载荷施加在左侧上尖角处，由于划分网格比实际模型小很多，故该处应力非常大，而根据实际情况来看，施加的力不会集中在一个网格单元内，因此必须将载荷分散到其他节点上，以保证结果的正确性。
