数值模拟实验指导书

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1、武汉理工大学“材料成型数值模拟”课程上机实验指导书使用班级：成型1003-052013年04月为杜绝抄袭，实验报告中实验结果和分析讨论的内容雷同者，将被认定为抄袭：抄袭者和被抄袭者，都须重做实验，并参加答辩。否则，实验成绩为不及格。实验报告按学校规定格式完成，实验报告尽量双面打印，否则太厚。分析讨论应包括：（1）对比理论精确解，对模拟计算的结果，进行分析讨论（可参考“提示”）。用ANSYSil*算时，还可改变划分的单元数等对结果的精度进行讨论。（2）学习用ANSYS软件分析有限元问题的体会。实验一：工字悬臂梁的有限元分析2实验二：矩形梁的有限元分析4实验三：受内压作用球体的有限元分析6实验四：

2、受热作用的厚壁圆筒的有限元分析8实验一：工字悬臂梁的有限元分析—）实验目的1）了解用ansys进行有限元结构分析的基本过程。2）将ansys结果与手算结杲进行比较。—）基本原理和方法有限元法是一种离散化的数值计算方法。离散后的单元和单元之间只通过节点相联系，所有场变量（位移、应力、温度等）都通过节点进行计算。对于每个单元，选取适当的插值函数，使得在子域内部、子域分界而上以及子域与外界分界而上都满足一定的条件。然斤把所有单元的方程都组装起来，就得到整个结构的方程组。求解方程组，就可以得到方程的近似解。有限元刚度分析法的步骤：1）建立儿何模型；2）对儿何模型进行离散化处理；3）将单元节点位移作为基

3、本未知量；4）选择位移模式；5）确定单元应变与位移、应力与应变的关系；6）根据虚功原理建立单元中节点力与节点位移的关系；7）根据作用力等效原则将每个H元所受的载荷移置到该单元的节点上8）将各氓元的刚度方程蔭加，组装成整体刚度方程；9）根据边界条件修改刚度方程，消除刚体位移；10）求解整体刚度方程，得到节点位移:II）根据相应方程求解应力和应变；12）利用计算机图形方式，将计算结果以变形网格、等值线、彩色云图、动画等方式进行显示与分析。从应用角度看（如用ansys分析软件），整个过程可分为：•前处理：步骤1）、2）•加载求解：步骤7）、9）、10）、11）•后处理：步骤12）其余为软件口动进行。

4、三）实验内容求解P作用在Point处的变形，并将数值解与用弹性梁理论计算的解析解进行对比:P=4000lbE=29E6psi,泊松比二0.3L=72in横截而积（A）=28.2in2I=833in4H=12.71in（提示:根据弹性梁理论,Point处的变形：yPoinl=（PL3）/（3EI）=0.0206in.）四）上机实验步骤（参考）1)进入ansys:开始—>程序—>ANSYS—>UtilityMenu:File—>ChangeDirectoryintoyours—>ChangeJobname:beaniO2)设置计算类型：MainMenu:Preferences—>selectStr

5、uctural—>OK3)选择单元类型：MainMenu:Prepocessor—>Elementlpe—>Add/Edit/Delete—>Add—>sclcctBeam2Delastic3—>OK—>Close4)定义实常数：MainMenu:Prepocessor—>RealConstans^Add/Edit/Delete—>Add—>AREA:28.2,IZZ:833,HIGHT:12.71—OK—Close5)定义材料参数：MainMenu:Prepocessor^MaterialProps^MaterialModels-^Structural^Linear^Elastic—>Is

6、otropic^EX:29e6,PRXY:0・3tOK6)生成几何模型：MainMenu:Prepocessor—*Modeling—>Create—*Keypoints—>InActiveCS->依次输入两个坐标点1(0,0)和2(72,0)->OK・MainMenu:Prepocessor—>Modeling—>Create—>Lines—>Lines—>StraightLine—>Pick1和2两点，连接成线f()K。(Saveas:beamOgeom.db)7)网格划分：MainMenu:Prepocessor—>Meshing^MeshAttributes—>Pickedlines—

7、>Pick1—>()K—>()K・MainMenu:Prepocessor—>Meshing—>MeshTool—SizeControls:Lines:Set—>1—>NDIV:5—>OK・Backto44MeshTool,Windows—>Mesh—>Pick1—>Close(Saveas:beamOmesh.db)8)施加约束、载荷：MainMenu:Solution—>DefineLoads