资源描述：
《有限元分析及应用报告4》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。
1、有限元分析及应用报告题目：教室课桌有限元分析姓名：XXXX学号：XXX班级：机械XXX学院:机械学院指导老师：XXXXX二零一五年一月一.问题概述下图所示可以展示大部分高校课桌结构。即基本结构为一个钢制支架用地脚螺栓固定在地面上，然后将胶合木平板用螺栓连接在钢制支架上。在本报告中，将对胶合木板和钢制支架做有限元分析。假定250kg的重量施加在在该课桌表面上，分析木板和钢架的变形和应力，并进行校核。钢材的弹性模量为2.1X1011Pa,泊松比为0.3；腹面木胶合板弹性模量1.1X1010Pa,泊松比为
2、0.45O在设计中均假定材料为各向同性材料。1A-L-K50mm200mm一.问题分析在日常生活中，课桌受力主要为桌面受到垂直方向的压力，所以桌面可以使用壳单元进行分析，而钢制支架则主要受到由桌面传递的弯矩产生变形，因此可以用梁单元进行分析。所以根据课桌的结构和其受力特点，实体课桌结构可以简化为梁单元和壳单元的组合，所以首先将课桌简化为由梁单元beaml89和壳单元shell63构建的模型。在有限元模型中，当shell单元和beam单元划分网格的节点重合时，该节点能够起到传递力的作用，所以利用这一特
3、点能将shell单元和beam单元连接起来进行分析简化得到的课桌形状尺寸如下图：ANSYSJAN12201523:13:06图2-1简化课桌形状尺寸示意图一.有限元建模1・设置计算类型rti问题分析可知本问题属于平面静应力问题，所以选择preferences为structureo2.单元类型选定由问题分析可知,本例需要使用梁单元beaml89,売单元shell63o所以在elementtype中添加这两科单元。3.材料参数支架的材料钢，则其材料参数：弹性模量E=2・lell,泊松比为o=0.3,在软
4、件屮定义为材料1。桌面的材料为胶合木板，则取弹性模量1-lXlO^Pa,泊松比为o=0.45,在软件中定义为材料2。4.定义实常数和sectionsW1W2tlt2t3t4在realconstants中定义shell单元的厚度为0.03mmo在sections中的beam^commonsections设置梁单元的截面形状和尺寸，如图3-1所/JiO图3-1梁单元截面形状尺寸，单位：m5.几何建模按照前述所的尺寸利用ansys的modeling依次建立keypoint：1(-0.1,0,0),2(0,
5、0,0),3(1,0,0),4(0,0.5,0),5(0,0.6,0),6(-0.2,0.6,0),7(-0.3,0.6,0),8(-0.1,0,-1),9(0,0,-1),10(1,0,-1),11(0,0.5,-1),12(0,0.6,-1),13(-0.2,0.6,-1),14(-0.3,0.6,-1),createLTNES依次连接各个keypoint即可创建所有直线。createAREAS创建两个面(划分为两个面是为了在一个面加均匀载荷pressure二2500N/0.1)。5.网格划分首
6、先使用meshattribute选择作为支架的line,设置其为材质钢N02,单元bcaml89,截面形状N01。其次选择两个area,设置其材质为木板N02,单元shell63,实常数Nol。划分网格时，先拾取beam各条边进行SizeControl,和地面连接的四条边设定NDIV为5；垂直的两条长边NDIV为15,两条短边为10,支撑桌面的两条边NDIV为10,加强筋的两条边NDIV为15,三条最长的lm边ND1V为20o再选meshtool的type为line,则即可将上述的边line划分为单
7、元。再次点击meshtool选择两个平面，选择quad和mapped即可完成网格划分。下图3-2所示为划分网格后的情况。图3-2课桌有限元网格模型6.定义约束和载荷约束定义在连接地面的两个脚的部位，选择两个脚的四个node,约束其所有的自由度，相当于在实际屮用四个螺栓将课桌固定在地而校核要求为给课桌施加2500N的力，分析校核支架和桌面的变形和应力。再本例中，将其均匀作用在课桌外侧的一个矩形区域内，矩形面积为lX0.1=0.1m2,所以应该施加在外侧area的pressure应为25000pa。计算
8、求解在划分网格施加载荷和约束后，点击solution的solve即可进行计算求解，结果分析时主要关注最大位移、最大应力及其位置，应力分析采用等效应力vonmisesstresso1・有斜撑的情况下分析图4-1受载变形图1NODALSOLUTIONSTEP=1SUB=1TIME=1USUM(AVG)RSYS=0DMX=.032744SMX=<032744ANSYSJAN12201523:08:44Y•014553.021829.029106.018191•025468.
