有限元分析和

    ANSYS实例报告

一、三维托架实体受力分析

二、地震位移谱分析

三．铸造热分析

四、MCM  多芯片组件加散热器(热沉)的冷却分析

           

             

三维托架实体受力分析

题目：1、三维托架实体受力分析：托架顶面承受50psi的均匀分布载荷。托架通过有孔的表面固定在墙上，托架是钢制的，弹性模量E=29×10⁶psi，泊松比v=0.3.试通过ANSYS输出其变形图及其托架的von Mises应力分布。

分析:先进行建模，此建模的难点在对V3的构建。建模后，就对模型进行网格的划分，实行Main Menu>Preprocessor>Meshing>MeshTool,先对网格尺寸进行编辑，选0.1，然后点Meshing，Pick all进行网格划分，所得结果如图1-1。划分网格后，就可以对模型施加约束，接着就可以对实体进行加载求解了，载荷是施加在三维托架的最顶上的表面的，加载后求解运算，托架的变形图如图1-2。

图1-2输出的是原型托架和施加载荷后托架变形图的对比，由于载荷的作用，托架上面板明显变形了，变形最严重的就是红色部分，这是因为没有任何物体与其承受载荷，故其较容易变形甚至折断。

图1-1托架网格图

    如图1-3所示是托架应力分布图，由图易看出主要在两孔处出现应力集中。在使用托架的时候，应当注意采取一些设施减缓其应力集中，特别是在施加载荷时，绝对不能够超过托架所能承受的极限，否则必将导致事故的发生。

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桌面受力有限元分析报告

班级：机自0805

姓名：刘刚

学号：200802070515

摘要：本报告是在ANSYS10.0的平台上，采用有限元静力学分析方法，对桌面受力进行应力与变形分析。

一、问题描述：

桌面长1500mm，宽800mm，厚50mm，桌脚长650mm,为空心圆管，外径70mm，内径60mm,桌面中央300mmX150mm的区域内承受2.5 Mpa的压力，四个桌脚完全固定，假设所有材料为铝合金，弹性模量E=7.071×10⁴  Mpa，泊松比μ=0.3。试用Shell63单元模拟桌面、Beam188单元模拟桌脚，分析此桌子的变形及受力情况。假设桌子的垂直方向最大变形量的许用值为0.5%（约7.5mm），该设计是否满足使用要求，有何改进措施？

二、定义类型：

  （1）定义单元类型 63号壳单元和188号梁单元

  （2）定义材料属性 弹性模量E=7.071×10⁴  Mpa

                    泊松比μ=0.3

  （3）定义63号壳单元的实常数，输入桌面厚度为50mm

       定义梁单元的截面类型为空心圆柱，内半径30mm,外半径35mm

   (4) 建立平面模型

  （5）划分网格 利用mapped网格划分工具划分网格

（6）施加载荷 将四个桌脚完全固定，在桌面中央300mmX150mm的区域内施加向下的2.5 Mpa压力

三、分析求解

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操作题一：

1、问题描述及有限元分析模型的建立

如图所示，长厚壁圆筒初始承受内压 p。

（一）请确定内表面的径向位移 δr ，内表面、外表面和厚壁中间处的径向应力σr, 和切向应力σt；

（二）去除内压力，厚壁圆筒绕中心轴线以角速度ω旋转，请确定内壁和内部位置在r = Xi处的径向应力σr和切向应力σt，材料参数、几何参数及载荷见下表，采用ANSYS软件进行分析，写清具体的分析思路，分析过程及数值模拟的结果。

有限元分析模型的建立：

（1）双击【Geometry】单元格，进入DM，长度单位选择in。

（2）【XYPlane】创建草图【Sketch1】，画圆环，内径为4in，外径为8in。

（3）用草图生成片体【SurfaceSk1】。菜单栏选择【Concept】→【Surfaces from Sketches】，导航树下选择草图【Sketch1】，明细窗口中【Base Objects】处单击Apply确认，工具栏单击【Generate】生成片体。

（4）【XYPlane】上创建草图【Sketch2】，画圆，半径为6in。

（5）【XYPlane】上创建草图【Sketch3】，画圆，半径为5.43in。

先对问题（一）进行建模：

（6）用【Sketch2】创建拉伸特征【Extrude1】，拉伸属性设置【Operation】=Imprint Faces，【Extent Type】=Through All，工具栏单击【Generate】生成。

（7）菜单栏中选择【Tools】→【Symmetry】创建2个对称特征，对称面分别为

【ZXPlane】及【YZPlane】，工具栏单击【Generate】，最后生成的片体包含2个面，如图1-1所示。

图1-1

（8）完成问题（一）的后续分析步骤后，删除【Extrude1】，用【Sketch3】创建拉伸特征【Extrude2】，其余步骤与6）、7）相同。生成模型如图1-2所示。

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有限元上机实验报告

姓名 **

学号 **

实验一

一 已知条件

简支梁如图所示，截面为矩形，高度h=200mm，长度L=1000mm，厚度t=10mm。上边承受均布载荷，集度q=1N/mm2，材料的E=206GPa，μ=0.29。平面应力模型。

X方向正应力的弹性力学理论解如下：

二 实验目的和要求

（1）在Ansys软件中用有限元法探索整个梁上，的分布规律。

（2）计算下边中点正应力的最大值；对单元网格逐步加密，把的计算值与理论解对比，考察有限元解的收敛性。

（3）针对上述力学模型，对比三节点三角形平面单元和4节点四边形平面等参元的求解精度。

三 实验过程概述

（1） 定义文件名

（2） 根据要求建立模型：建立长度为1m，外径为0.2m，平行四边行区域

（3） 设置单元类型、属性及厚度，选择材料属性：

（4） 离散几何模型，进行网格划分

（5） 施加位移约束

（6） 施加载荷

（7） 提交计算求解及后处理

（8） 分析结果

四 实验内容分析

（1）根据计算得到应力云图，分析本简支梁模型应力分布情况和规律。主要考察和，并分析有限元解与理论解的差异。

由图1看出沿X 方向的应力呈带状分布，大小由中间向上下底面递增，上下底面应力方向相反。由图2看出应力大小是由两侧向中间递增的，得到X 方向上最大应力就在下部中点，为0.1868 MPa。根据理论公式求的的最大应力值为0.1895MPa。由结果可知，有限元解与理论值非常接近。由图3看出Y的方向应力基本相等，应力主要分布在两侧节点处。

图 1 以矩形单元为有限元模型时计算得出的X方向应力云图

图 2 以矩形单元为有限元模型时计算得出的底线上各点x 方向应力图

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《计算机辅助工程分析技术》读书报告

姓 名：

学 号：

专业班级：

昆明理工大学机电工程学院

弹性力学和有限元基本理论

【摘要】：随着CAD/CAE/CAM技术的日益成熟以及计算机技术的不断发展，产品的设计与制造方法、方式也随之发生了根本性的改变。为了更好地满足使用者的需求，现代企业越来越关注产品质量、-产品的开发周期和开发成本，有限元法及其软件作为产品开发的重要技术之一，其应用价值日益显现。

1、基本理论的综合和总结

1.1弹性力学

1.1.1弹性力学的概念

弹性力学是固体力学的重要分支，它研究弹性物体在外力和其它外界因素作用下产生的变形和内力，也称为弹性理论。它是材料力学、结构力学、塑性力学和某些交叉学科的基础，广泛应用于建筑、机械、化工、航天等工程领域。

弹性体是变形体的一种，它的特征为：在外力作用下物体变形，当外力不超过某一限度时，除去外力后物体即恢复原状。绝对弹性体是不存在的。物体在外力除去后的残余变形很小时，一般就把它当作弹性体处理。

1.1.2基本内容

弹性力学所依据的基本规律有三个：变形连续规律、应力-应变关系和运动(或平衡)规律，它们有时被称为弹性力学三大基本规律。弹性力学中许多定理、公式和结论等，都可以从三大基本规律推导出来。

连续变形规律是指弹性力学在考虑物体的变形时，只考虑经过连续变形后仍为连续的物体，如果物体中本来就有裂纹，则只考虑裂纹不扩展的情况。这里主要使用数学中的几何方程和位移边界条件等方面的知识。

求解一个弹性力学问题，就是设法确定弹性体中各点的位移、应变和应力共15

个函数。从理论上讲，只有15个函数全部确定后，问题才算解决。但在各种实际问题中，起

主要作用的常常只是其中的几个函数，有时甚至只是物体的某些部位的某几个函数。所以常常用实验和数学相结合的方法，就可求解。

数学弹性力学的典型问题主要有一般性理论、柱体扭转和弯曲、平面问题、变截面轴扭转，回转体轴对称变形等方面。

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成都理工大学环境与土木工程学院

教 学 实 习 报 告

题名和副题名 有限元基础上机实验报告

ANSYS14.0应用

学 号 **

学 生 姓 名 **

专业（方向） 地质工程（钻掘工程）

指 导 教 师 *

实 习 地 点 环工院XH108

实 习 日 期 20**.10----20**.12

提 交 日 期

一、

结构线性静力分析

有一T型梁，结构如图所示，现将其一端固定，在另一端上端面中心施加5000N的集中力P，求此时T型梁内部的应力、应变场分布及挠度。改T型梁的弹性模量E=120GPa，泊松比为0.26，凉的跨度为1000mm。

整体分析过程：

分析：该问题属于线性静力学中梁的弯曲问题，由于该T型梁伟非标准T型梁，同时要求解梁内部的应力，应变场，因此在分析过程中需要建立立体模型进行求解。

1 建立几何立体模型。

2 定义单元，材料属性。

3 划分网格。

4 定义边界条件施加约束和载荷。

5 对所建立模型进行求解分析。

6 后处理，显示分析结果。

详细操作步骤：

1 定义工作名和工作标题

2 建立几何模型

再进行面相加操作

3 定义单元类型

4 定义材料属性，输入如图材料属性参数：

边做边保存：

5 划分网格（此处通过设置网格的数目来进行划分）

对线划分网格后的图形如下：

对面网格划分：

对2D模型进行拖动操作，输入拖动长度1，如图：

生成3D模型如图：

保存3D模型：

6 定义边界条件并施加约束，荷载：

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上机报告一

姓名：王辉 班级：T1143-2 学号：20110430202 作业一：

图示折板上端固定，右侧受力F=1000N，该力均匀分布在边缘各节点上；板厚t=2mm，材料选用低碳钢，弹性模量E=210GPa，μ=0.33。

1、本实验属于平面应力问题单元分析类型。

2、本实验采用的单位制是mm、N、Mpa

3、单元：Structural/Solid/Quad-8node(Plane82)

Optains/Elementbehavior K3/Plane strs w/thk

材料：低碳钢，弹性模量E=210GPa，泊松比u=0.33

实常数：板厚t=2mm

4、网格划分设置：Element edge length：2

单元数：Element/ Maximum：652

节点数：Nodes/ Maximum：2077

5、加载描述：

设置固定端：Solution/Define Loads-Apply/Structural-Displacement/On Lines然后用箭头选中最上面的那条线。

施加载荷：Solution/Define Loads-Apply/ForceMoment/On Nodes然后用plot/nodes显示出所有的点，用Box选中要加载荷的那排点，共31个，在弹出的窗口中VALUE填入数值1000/31。

6、后处理

A点MISIS应力：52.317 A点位移：0.0288

最大MISIS应力：232.47（左上角顶点） 最大位移：0.0818（右下角顶点） 应力图：

变形图：

7、研究网格密度对MISIS应力和变形的影响

（一）网格划分设置：Element edge length：2

单元数：Element/ Maximum：652

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