有限元分析及优化设计实验指导..docVIP

《有限元分析及优化设计》 实验指导书 桂林电子科技大学机电工程学院 庄未 编 2012年 实验一:平面问题的结构分析计算 实验目的 了解ANSYS软件的基本功能与应用范围； 熟悉在计算机上运用ANSYS软件的基本步骤和方法,可对上述实例利用有限元方法进行计算，并与ANSYS计算结果进行分析比较. 实验内容 1. 结合具体平面问题实例,利用ANSYS软件进行计算分析； 2. 利用ANSYS软件进行建模，并施加约束和载荷； 3 对计算结果进行比较分析与讨论； 4. 时间许可,可对上述实例利用ANSYS的非交互模式（Batch Mode/命令流 的方式）再进行一次计算，并与用ANSYS交互模式的计算结果进行分 析比较. 实验预习报告内容要求 实验预习报告在实验前写好，其主要内容应包括： 复习有限元法基本方法步骤 对给定的平面问题实例的结果进行预估,以供计算后进行比较讨论用； 上机实践举例 一）如图1所示的6结点4单元平面应力平板问题.各三角形单元的直角边的长度为α=10mm,假设平板的厚度t=5mm,材料均匀,其弹性模量E=200GPa, 泊松比=0.3.今在结点1处,竖直向下作用一个力P=1,若不计平板重量( 即设容重 =0 ).利用ANSYS软件进行分析。 图1 二）、求解下图所示的平面问题。 图2 实验二：轴对称实体结构静力有限元分析 实验目的 了解ANSYS软件的基本功能与应用范围； 熟悉在计算机上运用ANSYS软件的基本步骤和方法,可对上述实例利用有限元方法进行计算，并与ANSYS计算结果进行分析比较. 实验内容 1. 结合具体实体问题实例,利用ANSYS软件进行计算分析； 2. 利用ANSYS软件进行建模，并施加约束和载荷； 3 对计算结果进行比较分析与讨论； 4. 时间许可,可对上述实例利用ANSYS的非交互模式（Batch Mode/命令流 的方式）再进行一次计算，并与用ANSYS交互模式的计算结果进行分 析比较. 实验预习报告内容要求 实验预习报告在实验前写好，其主要内容应包括： 复习有限元法基本方法步骤 对给定的实体问题实例的结果进行预估,以供计算后进行比较讨论用； 上机实践举例 实验三: 杆系结构有限元分析计算 实验目的 了解ANSYS软件的基本功能与应用范围； 熟悉在计算机上运用ANSYS软件的基本步骤和方法,可对上述实例利用ANSYS的非交互模式（Batch Mode/命令流的方式）再进行一次计算，并与用ANSYS交互模式的计算结果进行分析比较. 实验内容 1. 结合具体梁与刚架结构实例,利用ANSYS软件进行计算分析； 2. 利用ANSYS软件进行建模，并施加约束和载荷； 3 对计算结果进行讨论分析； 4. 对上述实例的计算结果, 与用其他方法进行计算得到的结果作分析比较。 实验预习报告内容要求 实验预习报告在实验前写好，其主要内容应包括： 复习有限元法基本方法步骤 对给定的实例的结果进行预估,以供计算后进行比较讨论用； 上机实践举例 用ANSYS求解如图所示三杆平面桁架的问题 图 三杆平面桁架 已知：各杆的面积为A1＝32.30e-4m2, A2=38.70e-4m2, A3=25.80e-4m2,各杆的弹性模量为E1=6.9E10N/m2, E2=E3=20.7e10N/m2 , 横杆与竖杆的长度a=2.54m P1x=111000N, P2x=22200N 用ANSYS求解的命令流： /UNITS,SI ！国际单位制 /TITLE,EXP1-2A:TRUSS STRUCTURAL ANASYS /PREP7 ！进入前处理器 ET,1, LINK1 R,1, 32.3E-4 ! A1＝32.30e-4m2 R,2, 38.7E-4 ! A2=38.70e-4m2 R,3, 25.8E-4 ! A3=25.80e-4m2 MP,EX,1, 6.9E10 ! E1=6.9E10N/m2 MP,EX,2, 20.7E10 ! E2=E3=20.7e10N/m2 N,1, 2.54, 2.54 ! 节点坐标 N,2, 2.54, 0 N,3, 0, 0 TYPE,1 ！单元信息 REAL,1 MAT,1 E, 2, 3 TYPE,1 REAL,2 MAT,2 E, 1, 2 TYPE,1 REAL,3 MAT,2 E, 1, 3 FINISH /SOLU ！进入求解处理器 ANTYE, STATIC ！静力分析