有限元大作业.docx

有限元大作业.docx

《有限元大作业.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《有限元大作业.docx（21页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。

有限元大作业

攀枝花学院

机械工程学院

实验报告

科目：

有限元技术

教师：

班级：

姓名：

学号：

摘要

薄板类零件在生活中应用非常广泛，如车辆工程中的车体地板、高速车辆的顶板及墙板，发动机缸体、齿轮箱箱体，建筑结构的楼板、桥梁桥面等都属于薄板弯曲结构。

本文通过运用有限元技术，结合受力模型，对薄板零件在不同节点，不同单元的情况下进行受力变形分析，如：

应力，变形，应变。

关键字：

薄板有限元变形分析

Sheetpartsiswidelyappliedinlife,suchasvehicleengineeringinthebodyworkfloor,highspeedvehicleroofandwallpanels,enginecylinderblockandthegearboxhousing,constructionoffloorslabandbridgedeckarebendingplatestructure.Inthispaper,byusingthefiniteelementtechnology,combinedwiththemechanicalmodel,thesheetpartsindifferentnodesofdifferentunitunderthesituationofstressdeformationanalysis,suchasstress,deformationandstrain.

Keywords:

sheetdeformationfiniteelementanalysis

图示薄板左边固定，右边受均布压力P=100Kn/m作用，板厚度为0.3cm；试采用如下方案，对其进行有限元分析，并对结果进行比较。

（1）三节点常应变单元；（2个和200个单元）

（2）

（3）四节点矩形单元；（1个和50个单元）

（4）

（3）八节点等参单元。

（1个和20个单元）

一，建模

由题可知，此薄板长和宽分别为2m和1.5m，厚度仅为0.3cm，本题所研究问题为平面应力问题。

经计算，平板右边受均匀载荷P=33.33MPa，而左边被固定，所以要完全约束个方向的自由度，如图2-2所示。

取弹性模量E=2.1×11Pa，泊松比μ=0.3。

1设置单元类型：

选择solid四节点矩形单元选择的类型是Quad4node182，因研究的问题为平面应变问题，故对ElementbehaviorK3设置为planestrsw/thk。

2设置实常数：

厚度为0.3cm。

realconstants→add→选择单元类型→厚度设为0.3.

3设置泊松比和弹性模量

按以上假设薄板材料为钢MaterialProps→MaterialModels→Structural→Linear

→Elastic→Isotropic→inputEX:

2.1e11,PRXY:

0.3→OK

4生成几何模型

选择面，长方体，直接生成面。

Modeling→create→areas→rectangle→bycentr&cornr输入长方体中心左边x=0.75，y=1；输入长width=1.5，宽height=2。

点ok完成模型。

二网格划分

3节点2单元划分；meshing→meshtool→选择面→tir三节点→映射选择面生成网格。

三分析

首先施加约束和力。

左端全约束和右端受力

Solution→defineloads→apply→structural→displacement→onlines点击左边，选择全约束。

Solution→defineloads→apply→structural→pressure→onlines点击右边，施加力33330000.

2个三角形单元的位移云图

2个三角形单元的应力云图

2个三角形单元的变形图

3节点200单元与3节点2单元建模类似，只需改变网格划分，meshing→meshtool→划分线→上边和左边和分为10份，选择3节点映射。

生成网格。

受力和约束与3节点2单元一样。

200个三角形单元的位移云图

200个三角形单元的应力云图

200个三角形单元的变形图

三节点结论

单元数

最大位移

最大应力

最小应力

三节点常应变单元

2

0.247E-3

33.6

28.7

200

0.246E-3

36.8

28.8

对于三节点常应变单元,两种网格划分情况的最大位移,最大应力和最小应力在数值上都差别不是很大,但是应力分布却存在较大的差别。

2单元的最大位移位于薄板的右边角附近。

而200个单元的最大位移分布在整个右边上。

最大应力两单元的位于左边的上角点处，而200单元的位于薄板左边的上下角点处。

最小应力2单元的位于左下角处，而200单元的位于左边的中部。

2单元网格划分的网格结构也不具有对称性，模型存在较大的误差。

四节点

四节点建模参照三节点，网格划分出选择4节点1单元时选择4节点直接划分出1个单元，50单元时，上边分为5份，左边分成10份，选择4节点映射生成网格。

1个四边形单元的网格划分图

1个四边形单元的位移云图

1个四边形单元的应力云图

1个四边形单元的变形图

四节点50单元

50个四边形单元的网格划分图

50个四边形单元的网格的位移云图

50个四边形单元的网格的应力云图

50个四边形单元的网格的变形图

四节点分析

单元数

最大位移（m）

最大应力（Mpa）

最小应力（Mpa）

四节点常应变单元

1

0.243E-3

36.1

29.6

50

0.244E-3

37.6

28.2

结论

对于四节点矩形单元,两种网格划分情况的最大位移,最大应力和最小应力在数值上差别不是很大。

两种划分方式下的最大位移都位于薄板的右边。

最大应力1单元的位于右边上，而50单元的位于薄板左边的上下角点处。

但是最小应力1单元的位于左边上，而50单元的位于左边的中部。

另外，应变和应力对于1个单元的从右至左呈均匀分布，而50个单元的却不是均匀分布的。

八节点

八节点建模参照三节点，选择单元类型时选择Quad8node183，其他一致。

实常数设置板厚为0.3m

材料属性

1个八节点等参单元的网格划分图

载荷图

1个八节点等参单元的位移云图

1个八节点等参单元的应力云图

1个八节点等参单元的变形图

八节点20单元

20个八节点等参单元的网格划分图

八节点20单元的网格划分

八节点20单元的位移云图

八节点20单元的应力云图

八节点20单元的变形图

八节点分析

单元数

最大位移（m）

最大应力（Mpa）

最小应力（Mpa）

八节点常应变单元

1

0.242E-3

35.1

32.7

20

0.244E-3

43.7

27.4

对于八节点矩形单元,两种网格划分情况的最大位移,最小应力在数值上差别不是很大。

最大应力却有着些许的不同，这大概是对于高阶的单元更能准确的模拟上下左边角处的应力集中现象。

两种划分方式下的最大位移都位于薄板的右边。

最大应力1单元的位于右边上，而20单元的位于薄板左边的上下角点处。

但是最小应力1单元的位于左边上，而20单元的位于左边的中部。

另外，应变和应力对于1个单元的从右至左呈均匀分布，而20个单元的却不是均匀分布的。