實(shí)驗(yàn)?zāi)康耐ㄟ^上機(jī)對(duì)有限元法的基本原理和方法有一個(gè)更加直觀、進(jìn)一步的理解;通過對(duì)本實(shí)驗(yàn)所用軟件平臺(tái)Anｓys的初步涉及,為將來在設(shè)計(jì)和研究中運(yùn)用該類大型通用CAD/CＡE軟件進(jìn)行工程分析奠定初步基礎(chǔ)。實(shí)驗(yàn)設(shè)備機(jī)械工程軟件工具包Ansys實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及規(guī)定簡(jiǎn)支梁如圖３．１.1所示,截面為矩形,高度h＝２00mm，長(zhǎng)度L=1０00mm,厚度t=1０mm。上邊承受均布載荷,集度q=1Ｎ/mm２，材料的E=2０6GPa，μ=0．２9。平面應(yīng)力模型。?X方向正應(yīng)力的彈性力學(xué)理論解如下：圖3.1.1①在Aｎsys軟件中用有限元法探索整個(gè)梁上，的分布規(guī)律。②計(jì)算下邊中點(diǎn)正應(yīng)力的最大值；對(duì)單元網(wǎng)格逐步加密,把的計(jì)算值與理論解對(duì)比，考察有限元解的收斂性。③針對(duì)上述力學(xué)模型，對(duì)比三節(jié)點(diǎn)三角形平面單元和4節(jié)點(diǎn)四邊形平面等參元的求解精度。一個(gè)正方形板，邊長(zhǎng)L=1０00mｍ,中心有一小孔，半徑R=10０ｍm，左右邊受均布拉伸載荷，面力集度q＝２５，如圖3.２.1所示。材料是，,為平面應(yīng)力模型。當(dāng)邊長(zhǎng)L為無限大時(shí)，x=0截面上理論解為：其中R為圓孔半徑，r為截面上一點(diǎn)距圓心的距離。x=0截面上孔邊(）應(yīng)力。所以理論應(yīng)力集中系數(shù)為3.0。圖３.２.1用四邊形單元分析x=0截面上應(yīng)力的分布規(guī)律和最大值，計(jì)算孔邊應(yīng)力集中系數(shù),并與理論解對(duì)比。運(yùn)用對(duì)稱性條件，取板的四分之一進(jìn)行有限元建模。如圖3.3.1所示,一個(gè)外徑為０.5ｍ,內(nèi)徑為0.２m,高度為0．4m的圓筒,圓筒的外壁施加100MPａ的壓強(qiáng)，圓筒的內(nèi)部約束所有的自由度，材料參數(shù)是密度。使用平面單元，依照軸對(duì)稱的原理建模分析。如圖3.4.1所示，這個(gè)模型由一個(gè)立方體和一個(gè)圓柱體組成,上面是長(zhǎng)３m寬2米的，厚０.４ｍ的立方體，下面是直徑1.6m,高度0．６m的圓柱體,立方體和圓柱體是一個(gè)整體,材料參數(shù)都是。現(xiàn)在立方體的上表面施加2５0的均布?jí)簭?qiáng)，圓柱體的下表面約束所有自由度。嘗試分析三維單元的應(yīng)力應(yīng)變的情況,規(guī)定用ＡＮSYS軟件建立相應(yīng)的實(shí)體模型和有限元離散模型,同時(shí)說明所采用的單元的種類。圖3.5.1是一個(gè)方臺(tái)的模型，臺(tái)面是邊長(zhǎng)為1m的正方形,厚度是0.１m，四個(gè)支柱是高度為0.6m,橫截面是邊長(zhǎng)為0.04ｍ的正方形，臺(tái)面和支柱的材料參數(shù)都是，,現(xiàn)在臺(tái)面上向下施加１０的均布?jí)簭?qiáng)，支柱的下面的點(diǎn)施加所有自由度的約束。學(xué)會(huì)使用梁?jiǎn)卧桶鍤卧瑫r(shí)掌握不同類型單元如何在一起使用,規(guī)定用ＡNSYＳ軟件建立相應(yīng)的實(shí)體模型和有限元離散模型,同時(shí)說明所采用的單元的種類。實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)①定義文獻(xiàn)名②建模③選用單元類型④設(shè)定單元的厚度⑤設(shè)定材料屬性⑥離散幾何模型⑦施加位移約束⑧施加壓強(qiáng)⑨查看最后的有限元模型⑩提交計(jì)算實(shí)驗(yàn)結(jié)果(一)X方向應(yīng)力云圖底線上各點(diǎn)Ｘ向應(yīng)力圖（二）位移云圖Ｘ向應(yīng)力云圖X向的應(yīng)力圖（三)位移云圖Ｘ向應(yīng)力云圖(四)位移云圖應(yīng)力云圖（五）位移云圖應(yīng)力云圖數(shù)據(jù)分析由X方向應(yīng)力云圖可知簡(jiǎn)支梁上邊受壓，下邊受壓, 且上下邊沿應(yīng)力達(dá)成最大值,由邊沿到中間應(yīng)力逐漸減小;由y方向應(yīng)力圖可知簡(jiǎn)支梁y方向受力很小,幾乎可以忽略,只在約束點(diǎn)附近稍大。隨著網(wǎng)格尺寸減小理論解與真實(shí)解差異縮小,趨于收斂。由三角形和四邊形應(yīng)力圖可以看出三角形單元精度明顯低于四邊形。有x方向應(yīng)力云圖和y軸上各點(diǎn)x方向應(yīng)力圖可以看出弧形區(qū)域有應(yīng)力集中的現(xiàn)象。由用力云圖有最大值為8０.8２mpａ。由于軸對(duì)稱,所以可已用平面單元來進(jìn)行建模分析把三維問題二維化，使問題簡(jiǎn)樸化；由實(shí)驗(yàn)云圖可知圓筒外部受壓內(nèi)部位移為零，內(nèi)部應(yīng)力中間小兩邊大、上下對(duì)稱。題目模型是面對(duì)稱結(jié)構(gòu)，由應(yīng)力云圖可以看出圓柱體與平板的接觸點(diǎn)有應(yīng)力集中現(xiàn)象,圓柱體內(nèi)部位移為零。題目模型同時(shí)使用了梁?jiǎn)卧c板單元，由應(yīng)力云圖可以看出四條腿與臺(tái)面接觸點(diǎn)內(nèi)側(cè)有應(yīng)力集中現(xiàn)象。六、實(shí)驗(yàn)體會(huì)第一次接觸ANSYS,感覺還比較陌生，對(duì)照著打印課件進(jìn)行實(shí)驗(yàn)雖然顯得有些生硬模仿,但對(duì)于上手還是有很大幫助的。軟件只是一個(gè)工具，對(duì)基礎(chǔ)知識(shí)的理解尤為重要。實(shí)驗(yàn)前先認(rèn)真復(fù)習(xí)書本，對(duì)基礎(chǔ)知識(shí)理解了，才干更好地掌握這個(gè)軟件。碰到問題要耐心去解決,實(shí)在不行再求助,這樣得到