有限元分析大作业

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1、有限元大作业一、问题描述本次计算选择题目二、三、七，使用通用有限元分析软件abaqus进行有限元分析和求解。题目二中顶端的两个支点受到了集中力P=20KN，而底端的三个固定的铰支座。杆件总高7m，总宽9m。通过静力学平衡的原理桁架杆1和2的内力。题目三为桁架杆件的静力学计算。已经杆件在中心位置的连接点处受到了P=50KN的集中力，而底端，采用三个固定铰支座来约束桁架杆使其达到静力学平衡。计算中建模过程中采用a=5mm来建立有限元模型。模型总高和总宽都是3a=15mm。使用通用有限元分析软件abaqus来建立模型，并求解分析。18题目七是带方孔（边长为80mm）的悬臂梁，其中梁的上部位405m

2、m位置受部分均布载荷（p=10kN/m）作用，采用板厚为1mm，材料选择结构钢。采用四面体网格划分类型进行分析，使用ANSYSworkbench进行求解。其次，将改变方孔的位置进行计算，分析比较结果有何变化。变化的方孔的位置如下图所示。18二、数学模型题目二和三属于梁单元的典型应用。线性单元(B21和B31)及二次单元(B22和B32)是考虑剪切变形的Timoshenko梁，因此，它们适合于模拟剪切变形起重要作用的深梁和剪切变形不太重要的细长梁。这些单元横截面的特性与厚壳单元相类似，如图所示。图剪切梁的截面特性（a）细长梁（b）深梁题目七属于平面应力求解问题。采用下面的公式进行求解：18三、

3、有限元建模3.1单元选择对于某一方向尺度(长度方向)明显大于其它两个方向的尺度，并且以纵向应力为主的结构，ABAQUS用梁单元对它模拟。梁的理论是基于这样的假设：结构的变形可以全部由沿梁长度方向的位置函数来决定。当梁的横截面的尺寸小于结构典型轴向尺寸的1/10时,梁理论能够产生可接受的结果在定义梁横截面的几何形状时，ABAQUS/CAE会提示输入所需尺寸，不同的横截面类型会有不同的尺寸要求。如果梁的外形与梁横截面的截面性质有关时，可以要求在分析过程中计算横截面的工程性质，也可以要求在分析开始前预先计算横截面的工程性质。当材料的力学特性既有线性又有非线性时（例如，截面刚度因塑性屈服而改变），可

4、以选用第一种方式，而对线弹性材料，第二种方式效率更高。·对任何涉及到接触的分析，应使用一阶的、有剪切变形的梁单元(B21,B31)。·对于结构刚度非常大或者非常柔软的结构，在几何非线性分析中应当使用杂交梁单元(B21H,B32H,等)。·Euler-Bernoulli三次梁单元(B23,B33)在模拟承受分布载荷作用的梁，包括动态的振动分析时，会有很高的精度。如果横向剪切变形也很重要，则使用Timoshenko二次型梁单元(B22,B32)。·模拟有开口薄壁横截面的结构应当使用开口横截面翘曲理论的梁单元(B31OS,B32OS)。题目二和三选择梁单元类型中Truss单元，T2D2类型进行计算

5、。18图1.题目二和三单元类型选取而题目7属于平面应力的求解问题，选择平面应力单元CPS3类型进行计算。图2.题目7单元类型选取183.2实常数题目二中，根据说明书要求，进行建模，MODELINGSPACE选择2DPlanar，TYPE选择DEFROMABLE，然后创建模型草图。如下图所示。图3题目二建模过程然后定义材料属性，创建BEAMTRUSS梁截面，赋予梁截面属性，如下图所示。图4题目二中梁截面属性赋予因为题目三和题目二同属于梁单元在静力学分析中的应用，两道题目除了建立的草图模型不一样，其他基本类似，在abaqus中操作类似，此处不再赘述。18题目七属于平面应力的求解问题，只有一个物体

6、，不存在接触非线性；没有材料非线性；没有几何非线性。总之，这就是一个最简单的线弹性分析。创建和题目二中一致的材料，建立截面，并赋予相应的截面属性，如下图所示：图5题目7中平面属性的赋予3.3材料模型因为题目二、三、七的计算过程中只有一个物体，不存在接触非线性；没有材料非线性；没有几何非线性。总之，这就是一个最简单的线弹性分析。创建和题目二中一致的材料，建立截面，并赋予相应的截面属性，如下图所示：均不涉及材料非线性和几何结构分线性，均采用线弹性模型进行分析。选择的材料类型均为结构钢，其中弹性模量为210e9Mpa，泊松比为0.3。如下图所示：18图6.题目二、三、七材料属性的定义3.4网格划分

7、方案题目二和三属于梁单元的应力分析，桁架杆件采用二维梁单元（T2D2）模拟，单元的二次插值允许对每个构件只用一个单元，在实际的弯曲荷载下仍然可以得到精确的结果。在这个模型中的网格如图所示。在Mesh模块中，对所有桁架杆的种子数目设置为1，然后选择网格进行划分。图8题目二和三中网格划分种子设置18图9题目二和三中网格划分结果题目七中的网格类型选择平面应力，具体单元为CPS3。网格划分设置和结果如图所示：图10题