有限元分析大作业.doc

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1、《有限元分析》大作业基本要求：1.以小组为单位完成有限元分析计算，并将计算结果上交；2.以小组为单位撰写计算分析报告；3.按下列模板格式完成分析报告；4.计算结果要求提交电子版，一个算例对应一个文件夹，报告要求提交电子版和纸质版。《有限元分析》大作业小组成员：储成峰李凡张晓东朱臻极高彬月Jobname：banshou完成日期：2016-11-22一、问题描述（要求：应结合图对问题进行详细描述，同时应清楚阐述所研究问题的受力状况和约束情况。图应清楚、明晰，且有必要的尺寸数据。）如图所示，为一内六角螺栓扳手，其

2、轴线形状和尺寸如图，横截面为一外接圆半径为0.01m的正六边形，拧紧力F为600N，计算扳手拧紧时的应力分布。图1扳手的几何结构二、数学模型9（要求：针对问题描述给出相应的数学模型，应包含示意图，示意图中应有必要的尺寸数据；如进行了简化等处理，此处还应给出文字说明。）图2数学模型如图二所示，扳手结构简单，直接按其结构进行有限元分析。三、有限元建模3.1单元选择（要求：给出单元类型，并结合图对单元类型进行必要阐述，包括节点、自由度、实常数等。）图3单元类型扳手截面为六边形，采用4节点182单元，9182单元可

3、用来对固体结构进行二维建模。182单元可以当作一个平面单元，或者一个轴对称单元。它由4个结点组成，每个结点有2个自由度，分别在x,y方向。扳手为规则三维实体，选择8节点185单元，它由8个节点组成，每个节点有3个自由度，分别在x，y，z方向。3.2实常数（要求：给出实常数的具体数值，如无需定义实常数，需明确指出对于本问题选择的单元类型，无需定义实常数。）因为该单元类型无实常数，所以无需定义实常数3.3材料模型（要求：指出选择的材料模型，包括必要的参数数据。）对于三维结构静力学，应力主要满足广义虎克定律，因此

4、对应ANSYS中的线性，弹性，各项同性，弹性模量EX：2e11Pa,泊松比PRXY=0.33.4几何建模由于扳手结构比较简单，所以可以直接在ANSYS软件上直接建模，在ANSYS建立正六边形，再创立直线，面沿线挤出体，得到扳手几何模型图4几何建模93.5网格划分方案（要求：指出网格划分方法，网格控制参数，最终生成的单元总数和节点总数，此外还应附上最终划分好的网格截图。）图5网格划分设定截面每条边线分割份数为3，单元边长为0.01，采用映射的划分单元方法最大节点数为2145，单元总数为1000，网格划分如图4

5、所示3.5载荷及边界条件处理（要求：指出约束条件和载荷条件。）9F=600N固支约束图6载荷及边界条件四、计算结果及结果分析（要求：此处包括位移分析、应力分析、支反力分析等，应附上相应截图及数据，此外还应对正确性进行分析评判。）。变形图：如图7所示，根据材料力学相关分析初步判断，扳手手柄朝力的方向一定的弯曲变形。9图7变形图位移分析：如图8所示，扳手手柄向力的方向位移，位移最大在手柄处节点，最大位移：0.514E-03m图8位移图9应力分析：如图9所示，根据材料力学分析，应力主要集中在扳手的弯角处，最大应力

6、：0.146E+09Pa图9应力图附件1：小组成员工作说明（要求：明确说明小组各个成员在本次大作业中所做的工作，工作内容将作为口试提问的依据之一，同时也作为成绩评定的依据之一。需注意，附件1的撰写应由小组成员共同完成。） 储成峰：启动ANSYS程序，定义分析类型，单元类型。张晓东：材料属性，创建几何模型，划分网格。朱臻极：添加约束，添加载荷。李凡：处理变形图，应力图，位移图。高彬月：计算结果及结果分析，文档的整理。附件2：详细的计算过程说明（按照上机指导的格式撰写）1.启动ANSYS程序开始——所有程序——

7、ANSYSED——ANSYSProductLauncher——SimulationEnvironment下拉框中选择ANSYSED，Product下拉框中选ANSYSED；FileManagement9选项卡：设置WorkingDirectory和JobName命名为banshou——Run。2.设定分析类型MainMenu——Preferences——Structural——OK。3.定义单元类型MainMenu——Preprocessor——ElementType——Add——StructuralSol

8、id，Quad4Node182——Apply—Brick8node185--OK。4.定义材料属性MainMenu——Preprocessor——MaterialProps——MaterialModels——Structural——Linear——Elastic——Isotropic——EX=2e11，PRXY=0.3.1.创建正六边形拾取菜单mainmenu—preprocessor—modeling—crea