现代设计方法 止动垫圈有限元分析

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1、沈阳理工大学课程设计专用纸《现代设计方法》课程训练任务书学院机械工程学院专业机械设计制造及自动化学生姓名张晟班级、学号0901013332训练报告题目《现代设计方法》课程设计技术参数、内容及要求：一、有限元课程训练1.学习CAE软件ANSYS,主要上机练习有（1）连杆的静力学分析（2）桁架的有限元分析（3）梁与曲轴结构的内力计算（4）压力容器的静力学分析（5）机翼模型的模态分析（6）压杆稳定临界载荷计算（7）过盈配合与拔销耦合分析2.由学生通过调研，在工厂、企业或科研单位进行工程实践的基础上，结合实际需要自己拟定的题目。二、优化课程上机调试优化计算程序，并结合工程实际自找算例进行计算

2、。主要上机练习有：（1）二次插值法（2）Powell法（3）惩罚函数法进度安排：一、有限元上机（20学时）第1次上机（4学时）：学习ANSYS软件，作练习1、2；第2次上机（4学时）：学习ANSYS软件，作练习3、4；第3次上机（4学时）：学习ANSYS软件，作练习5、6；第4次上机（4学时）：学习ANSYS软件，作练习7；第5次上机（4学时）：自拟题目上机。二、优化设计上机（12学时）优化计算程序的调试及计算算例注：利用业余时间撰写课程设计说明书。指导教师（签字）：安晓卫2012年6月9日教研室主任（签字）安晓卫2012年6月9日沈阳理工大学课程设计专用纸《现代设计方法》课程训练原

3、创性声明本人郑重声明:本课程设计的所有工作，是在导师的指导下，由作者本人独立完成的。有关观点、方法、数据和文献的引用已在文中指出，并与参考文献相对应。除文中已注明引用的内容外，本报告不包含任何其他个人或集体已经公开发表的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均己在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。作者（签字）：日期：年月日沈阳理工大学课程设计专用纸有限元简介有限元分析是用较简单的问题代替复杂问题后再求解。它将求解域看成是由许多称为有限元的小的互连子域组成，对每一单元假定一个合适的(较简单的）近似解，然后推导求解这个域总的满足条件(如结构的平衡条件

4、），从而得到问题的解。这个解不是准确解，而是近似解，因为实际问题被较简单的问题所代替。由于大多数实际问题难以得到准确解，而有限元不仅计算精度高，而且能适应各种复杂形状，因而成为行之有效的工程分析手段。　　有限元是那些集合在一起能够表示实际连续域的离散单元。有限元的概念早在几个世纪前就已产生并得到了应用，例如用多边形（有限个直线单元）逼近圆来求得圆的周长，但作为一种方法而被提出，则是最近的事。有限元法最初被称为矩阵近似方法，应用于航空器的结构强度计算，并由于其方便性、实用性和有效性而引起从事力学研究的科学家的浓厚兴趣。经过短短数十年的努力，随着计算机技术的快速发展和普及，有限元方法迅速

5、从结构工程强度分析计算扩展到几乎所有的科学技术领域，做为一种丰富多彩、应用广泛并且实用高效的数值分析方法。有限元方法与其他求解边值问题近似方法的根本区别在于它的近似性仅限于相对小的子域中。20世纪60年代初首次提出结构力学计算有限元概念的克拉夫教授形象地将其描绘为：“有限元法=RayleighRitz法+分片函数”，即有限元法是Rayleigh沈阳理工大学课程设计专用纸Ritz法的一种局部化情况。不同于求解满足整个定义域边界条件的允许函数的RayleighRitz法，有限元法将函数定义在简单几何形状的单元域上，且不考虑整个定义域的复杂边条件，这是有限元法优于其他近似方法的原因之一。　

6、　对于不同物理性质和数学模型的问题，有限元求解法的基本步骤是相同的，只是具体公式推导和运算求解不同。有限元求解问题的基本步骤通常为：　　第一步：问题及求解域定义：根据实际问题近似确定求解域的物理性质和几何区域。　　第二步：求解域离散化：将求解域近似为具有不同有限大小和形状且彼此相连的有限个单元组成的离散域，习惯上称为有限元网络划分。显然单元越小（网络越细）则离散域的近似程度越好，计算结果也越精确，但计算量及误差都将增大，因此求解域的离散化是有限元法的核心技术之一。　　第三步：确定状态变量及控制方法：一个具体的物理问题通常可以用一组包含问题状态变量边界条件的微分方程式表示，为适合有限元

7、求解，通常将微分方程化为等价的泛函形式。　　第四步：单元推导：对单元构造一个适合的近似解，即推导有限单元的列式，其中包括选择合理的单元坐标系，建立单元试函数，以某种方法给出单元各状态变量的离散关系，从而形成单元矩阵。　　为保证问题求解的收敛性，单元推导有许多原则要遵循。沈阳理工大学课程设计专用纸对工程应用而言，重要的是应注意每一种单元的解题性能与约束。例如，单元形状应以规则为好，畸形时不仅精度低，而且有缺秩的危险，将导致无法求解。　　第五步：总装求解：将单