航空先进数值计算技术(下)固体部分作业

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1、航空先进数值计算技术(下)固体部分作业1.作业要求提交作业内容(共7道题)相应的分析报告(打印版和电子版各1份)和ANSYS文件(扩展名为.db)。电了版文件刻成光盘文件拷给杨辰(13520826286)。提交日期为：2011年6月15日之前。2.作业内容(1)结构线性静力分析分析如下图所示具有圆孔的矩形板在拉伸状态下的应力分布。1・0mX2.0m的矩形板，厚度为0.03m,中心圆孔直径为0.25m,弹性模量为207GPa,泊松比0.3,端部受拉仲载荷600No(2)线性屈曲分析如下图所示一端固支，一端自由的柱型壳体，半径为200mm,长度L二800mm,弹性模

2、量E=200GPa,壁厚10mm,受轴向载荷，求其失稳临界载荷大小。(3)接触分析经典的赫兹接触问题：衬底材料的弹性模量为60GPa,泊松比为0.3,尺寸如下图所示；刚性压头的半径为1mm,压入载荷20KNo材料Z间的摩擦系数为0.15。(4)结构动力分析考虑如下图所示两自由度弹簧•质量系统，质量分别为"和加2,弹簧刚度分别为Q和局，(a)确定其固有频率和模态；⑹在质量1处受下图所示脉冲载荷F(t)作用，试确定系统的动态位移响应历程。其中kx=10N/m9k2=16N/m,=4kg,m2=6kg,td=2.0$oProblemSketchRep

3、veFiniteSementMedel(5)结构优化设计下图是一个两端同定的矩形断而钢梁，英弹性模量E=200Gpa,梁的宽度b=100mm,梁的厚度需要优化设计，设计的目标是使梁的重量最轻。梁的上表面必须维持水平，但是梁厚度是可以沿着长度变化的(即梁底的曲线是可以变化的),但是梁厚度不得低于100mm也不得超过800mm。负载方面考虑一集中载重F(梁中点)、均布力p和自重。另一限制条件是弯曲应力不能够超过100MPaoF=1OXXX)NIlhb=100mm(4)复合材料结构分析考虑如下图所示一正方形四边简支正交铺设层合板，受均布载荷pO作用。试确定板中心处挠度

4、和各层面内应力。ProblemSketctiP3©lnv)ulT=20CAYAY§厂§LP30nv)ulMdtevlaiPropertiesGeometricPro

5、)ertiesLoadmgE=25x10®N/m2XE=1x10°N/m2y二0.25(MajorPoisson'sratio)0=0=0.5x10°N/m2xy0.2x10°N/m210mhz0.1mt=0025mPo=1.0N/m2(7)热•结构耦合分析(热应力)T=500Ck=50W/mKE=190GPacx=20.0E-06v=0.25k=25W/mKE=300GPaot=10.0E-06v

6、=0.2510cm考虑如上图所示两金属材料叠层板(长10cm,宽10cm,高2cm,其屮每层各厚lcm),上表面温度为500C,下表面温度为20C,试确认该叠层板的变形和热应力分布。其中k为热传导系数，E为弹性模量，。为热膨胀系数，「为泊松比。