1、上海大學 2020 2021 學年 春 季學期試卷 A 上機操作題課程名： 有限元分析 課程號： 09A36012 學分： 3應試人聲明：我保證遵守上海大學學生手冊中的上海大學考場規則 ，如有考試違紀、作弊行 為，愿意接受上海大學學生考試違紀、作弊行為界定及處分規定的紀律處分。應試人 應試人學號 應試人所在院系六 上機操作題 （30 分）目標 ：使用接觸預測球（ Ball）和窩（ Socket）間的球形界面的壓力形貌。模型描述：球窩連接 2D 軸對稱模型和 球窩連接 3D 四分之一模型材料：鋼對鋼接觸：球形界面摩擦區域，摩擦系數 =0.25載荷和邊界條件：窩固定在頂部，球的下部在 -Y 方向施

2、加 1000N 力上機實驗報告要求：1、簡要寫出主要的分析過程；針對 2D 軸對稱模型和 3D 四分之一模型，哪些方面需要加 以注意（ 6 分）；2、針對球窩連接 2D 軸對稱模型，用總體單元尺寸分別為 1.0 和 0.5mm 劃分網格，給出劃 分網格后的有限元模型圖（ 4 分）；3、針對球窩連接 2D 軸對稱模型，分別給出兩種網格劃分方式下結構的 von- Mises 應力云 圖及位移云圖，并在云圖上標示出最大值所發生的位置；用 contact tool 給出兩種網格劃分 方式下接觸面的接觸壓力云圖。 （ 12 分）。4、針對球窩連接 3D 四分之一模型，用總體單元尺寸為 0.75mm 劃分

3、網格，并施加和 2D軸對稱模型相同的載荷和邊界條件，進行計算，給出劃分網格后的有限元模型圖，以及von-Mises 應力云圖及位移云圖，并在云圖上標示出最大值所發生的位置。 （6 分）5、簡單描述自己的心得體會。 （ 2 分）上機實驗報告 :1.2D 軸對稱模型分析過程：打開 workbench15.0，在左側選擇 static structurl ，材料為鋼， 在 unite 菜單中 選擇單位，然后鼠標右鍵點擊 geometry，選擇 properties ，在 analysis type 中選 擇 2D （在導入前設置為對稱界面）如圖：在 geometry 中導入 ball-socket2

4、D模型，并打開 model，啟動 Mechanical，將 作業單位制改為 Metric （ mm,Kg,s,mV,mA）改變部件特性為軸對稱，選中 Geometre，在 Details of Geometry 中把 2DBehavior 改為 Axisymmetric修改接觸行為， 在 contact of region 里面選擇 Behavior 為 frictional ，將 fiction Coefficient 修改為 0.25執行網格劃分， 總體單元尺寸分別為 1.0 和 0.5mm 劃分網格， 在 element size 填寫 0.5 和 1mm ，得到以下網格劃分：1mm0.

5、5mm選擇 static structural，右鍵選擇球窩上邊界，插入 fixed support，選擇球下 邊界插入 load/force ，在 define by 選擇 component，在 y 方向輸入 -1000選中 solution，插入 deformation total 還有 stress-equivalent （ von mise），再 插入 contact tool ，右鍵 contact tool 插入 pressure。最后進行 solve。1.2 分析過程注意事項：總體單元尺寸：relevence 拖動按鈕，但是輸不進 0.5， sizing 里面，并且單位要修改成

6、 mm 。一一開始添加總體單元尺寸，以為是在后面查資料后，才明白總體單元尺寸在開始 element size 還是缺省的，找不到，后面查資料把 use advenced size function修改成 off ，element size 才出現。對稱：在導入 2D 模型前，要在 properties 把 analysis typel 改成對稱界面，修改為 2D，不然導入模型后就不能夠修改了。2、針對球窩連接 2D軸對稱模型， 用總體單元尺寸分別為 1.0和 0.5mm劃分網格，給出劃分網格后的有限元模型圖（ 4 分）；1mm0.5mm3. 針對球窩連接 2D 軸對稱模型，分別給出兩種網格劃分方式下結構的von- Mises 應力云圖及位移云圖，并在云圖上標示出最大值所發生的位置；用contact tool 給出兩種網格劃分方式下接觸面的接觸壓力云圖。得到如下圖：0.5mm 位移云圖0.5mm 應力云圖0.5mm 接觸壓力云圖1mm 位移云圖1mm 應力云圖1mm 接觸壓力云圖4.3D 模型分析（ 有限元模型圖，以及 von-Mises 應力云圖及位移云圖 ）：導入模型，設置好單位后，修改連接方式：劃分網格設置：得到如圖網格：固定，添加受力：添加位移和應力進行 solve5. 簡單描述自己的心得體會。通過本次上機實驗，學會了用對稱分析法分析 2D,3D 模型