材料成型CAE综合实验课程设计.docVIP

学 号： 课 程 设 计 题 目 材料成型CAE综合实验 学 院 材料科学与工程学院 专 业 材料成型及控制工程 班 级 姓 名 指导教师 2011 年 12 月 16 日 实验课程名称：材料成型CAE综合实验一 实验项目名称 桁架的结构分析 实验成绩 实 验 者 专业班级 组 别 同 组 者 实验日期 2011年12月13日 一部分：实验预习报告（包括实验目的、意义，实验基本原理与方法，主要仪器设备及耗材，实验方案与技术路线等） 一）实验目的 掌握用ANSYS进行有限元结构分析的基本过程。 二）基本原理和方法 结构分析是有限元分析的基础内容，也是材料成型过程模拟的主要内容。 有限元法是一种离散化的数值计算方法。离散后的单元和单元之间只通过节点相联系，所有场变量（位移、应力、温度等）都通过节点进行计算。对于每个单元，选取适当的插值函数，使得在子域内部、子域分界面上以及子域与外界分界面上都满足一定的条件。然后把所有单元的方程都组装起来，就得到整个结构的方程组。求解方程组，就可以得到方程的近似解。 有限元刚度分析法的步骤：1）建立几何模型；2）对几何模型进行离散化处理；3）将单元节点位移作为基本未知量；4）选择位移模式；5）确定单元应变与位移、应力与应变的关系；6）根据虚功原理建立单元中节点力与节点位移的关系；7）根据作用力等效原则将每个单元所受的载荷移置到该单元的节点上；8）将各单元的刚度方程叠加，组装成整体刚度方程；9）根据边界条件修改刚度方程，消除刚体位移；10）求解整体刚度方程，得到节点位移；11）根据相应方程求解应力和应变；12）利用计算机图形方式，将计算结果以变形网格、等值线、彩色云图、动画等方式进行显示与分析。 从应用角度看（如用ANSYS分析软件），整个过程可分为： 前处理：步骤1）、2） 加载求解：步骤7）、9）、10）、11） 后处理：步骤12） 其余为软件自动进行。 三）实验内容 桁架结构如图所示，各节点等距离分布，1、2节点间距1m，集中力P=10KN，确定桁架各杆件内力。 第二部分：实验过程记录（可加页）（包括实验原始数据记录，实验现象记录，实验过程发现的问题等） 上机实验步骤（GUI法，参考） 建立文件： Utility MenuFileChange Directoryinto yoursOK Utility MenuJ FileobnametrussOK 定义单元类型： Main menuPreferenceStrucrturalOK Main MenuPreprocessorElement TypeAdd/Edit/DeleteAddLink 2D Spar 1OK Close Main MenuPreprocessorReal Constants Add/Edit/DeleteAddLINK 1OKAREA: 0.1OK Close 定义材料属性： Main MenuPreprocessorMaterial PropsMaterial ModelsStrucruralLinearElastic IsotropicEX: 30E6, PRXY: 0.3OK 生成节点： Main MenuPreprocessorModelingCreateNodesIn Active CSNode 1: 0,0,0Apply Node 2: 1,0,0Apply 同理：Node 3: 2,0,0Node 4: 3,0,0Node 5: 4,0,0Node 6: 3,1,0Node 7: 2,1,0Node 8: 1,1,0OK Utility MenuPlotCtrlsNumberingNODE Node Numbers OnOK 生成单元： Main MenuPreprocessorModelingCreateElementsAuto NumberedThru NodesPick 1,2ApplyPick 2,3Apply同理：3,44,55,64,63,63,72,81,87,86,7OK 施加位移约束和载荷： Main MenuSolutionDefined LoadsApplyStructuralDisplacementOn NodesPick 1,3Lab 2: UYApplyPick 5Lab 2: UX, UYOK Main MenuSolutionDefined LoadsApplyStructuralForce/MomentOn NodesPick 2,4,7Lab: FY, VALUE: -10000OK 求解： Main MenuSolutionSolveCurrent LSOKClos