完整word版有限元分析大作業(yè)報告要點(diǎn)

1、船海1004黃山U201012278有限元分析大作業(yè)報告試題1 :問題描述及數(shù)學(xué)建模圖示無限長剛性地基上的三角形大壩，受齊頂?shù)乃畨毫ψ饔?，試用三?jié)點(diǎn)常應(yīng)變單元和六 節(jié)點(diǎn)三角形單元對壩體進(jìn)行有限元分析，并對以下幾種計算方案進(jìn)行比較：(1 )分別采用相同單元數(shù)目的三節(jié)點(diǎn)常應(yīng)變單元和六節(jié)點(diǎn)三角形單元計算；(2) 分別采用不同數(shù)量的三節(jié)點(diǎn)常應(yīng)變單元計算；(3) 當(dāng)選常應(yīng)變?nèi)菃卧獣r，分別米用不同劃分方案計算。該問題屬于平面應(yīng)變問題，大壩所受的載荷為面載荷，分布情況及方向如圖所示。6Tri+Mapped,最后得到600個單元。采用相同單元數(shù)目的三節(jié)點(diǎn)常應(yīng)變單元和六節(jié)點(diǎn)三角形單元計算1、有限元建模(1)

2、設(shè)置計算類型：兩者因幾何條件和載荷條件均滿足平面應(yīng)變問題，故均取Preferences 為 Structural(2) 選擇單元類型：三節(jié)點(diǎn)常應(yīng)變單元選擇的類型是Solid Quad 4 node182 ;六節(jié)點(diǎn)三 角形單元選擇的類型是 Solid Quad 8 node183 。因研究的問題為平面應(yīng)變問題，故對 Element behavior (K3)設(shè)置為 plane strain 。(3) 定義材料參數(shù)：彈性模量 E=2.1e11，泊松比(T =0.3(4) 建幾何模型：生成特征點(diǎn)；生成壩體截面(5) 網(wǎng)格化分：劃分網(wǎng)格時，拾取lineAB和lineBC，設(shè)定input NDIV為15

3、;拾取lineAC， 設(shè)定input NDIV 為20,選擇網(wǎng)格劃分方式為/vH+n- will(6) 模型施加約束：約束采用的是對底面 BC全約束。大壩所受載荷形式為 Pressure，作 用在AB面上，分析時施加在Lab上，方向水平向右，載荷大小沿Lab由小到大均勻分布。以 B為坐標(biāo)原點(diǎn)，BA方向?yàn)榭v軸y,則沿著y方向的受力大小可表示為：P = pgh = Pg(10 - y) = 98000 - 9800 * Y2、計算結(jié)果及結(jié)果分析(1)三節(jié)點(diǎn)常應(yīng)變單元三節(jié)點(diǎn)常應(yīng)變單元的位移分布圖三節(jié)點(diǎn)常應(yīng)變單元的應(yīng)力分布圖(2)六節(jié)點(diǎn)三角形單元六節(jié)點(diǎn)三角形單元的變形分布圖六節(jié)點(diǎn)三角形單元的應(yīng)力分布圖

4、(3)計算數(shù)據(jù)表單元類型最小位移(mm最大位移(mm最小應(yīng)力(Pa)最大應(yīng)力(Pa)三節(jié)點(diǎn)00.02845460.7392364六節(jié)點(diǎn)00.02920.001385607043(4)結(jié)果分析 最大位移都發(fā)生在A點(diǎn)，即大壩頂端，最大應(yīng)力發(fā)生在 B點(diǎn)附近，即壩底和水的交界處，且整體應(yīng)力和位移變化分布趨勢相似，符合實(shí)際情況; 結(jié)果顯示三節(jié)點(diǎn)和六節(jié)點(diǎn)單元分析出來的最大應(yīng)力值相差較大，原因可能是點(diǎn)產(chǎn)生了虛假應(yīng)力，造成了最大應(yīng)力值的不準(zhǔn)確性。 根據(jù)結(jié)果顯示，最小三節(jié)點(diǎn)和六節(jié)點(diǎn)單元分析出來的最小應(yīng)力值相差極為懸殊，結(jié)合理論分析，實(shí)際上 A點(diǎn)不承受載荷，最小應(yīng)力接近于零，顯然六節(jié)點(diǎn)三角形單元分析在這一點(diǎn)上更準(zhǔn)

5、確。 六節(jié)點(diǎn)的應(yīng)力范圍較大，所以可判斷在單元數(shù)目相同的前提下，節(jié)點(diǎn)數(shù)目越多,分析精度就越大；但是節(jié)點(diǎn)數(shù)目的增多會不可避免地帶來計算工作量增加和計算效率降低的問題。分別采用不同數(shù)量的三節(jié)點(diǎn)常應(yīng)變單元計算1、有限元建模(單元數(shù)目分別為150和1350)mhML L4 2133ZZrMiMT2、計算結(jié)果及結(jié)果分析(1)單元數(shù)目為150的常應(yīng)變?nèi)?jié)點(diǎn)單元K WPrrau Eelm -Lzsu IlVCjBKJ積TdANEKXEU. scurgaRT URN -.2-ilX-MdC-s-ao. J(2)單元數(shù)目為1350的常應(yīng)變?nèi)?jié)點(diǎn)單元ANrcEhd EUfl -1 TTKMTlWi嘶，MT滬9KC

6、-.7：c-a.sSO： -.7 = EE-a-L.爼 aCTE.F3?E-ab.aE-lZ-35.LZDE-gNT L4 JOIJ H：；L：忡(3)計算數(shù)據(jù)表單元數(shù)最大位移(mm最小應(yīng)力(Pa)最大應(yīng)力(Pa)910.027010923.530192413500.02883640.16452618(4) 結(jié)果分析單元數(shù)目的增加，最大位移變化不大，應(yīng)力變化范圍逐步增大；網(wǎng)格劃分越密，分析的結(jié)果準(zhǔn)確度將會提高；單元數(shù)目的增加和節(jié)點(diǎn)數(shù)目的增加都會造成計算量的增加和計算速度的下降的問題。四、當(dāng)選常應(yīng)變?nèi)菃卧獣r，分別采用不同劃分方案計算1、方案一CnrNf2004陰flMT J L.R _STHB

7、Me冒二.U2OO2278dMAi5s-勢jlrc-s ? s -ni -rls-Utt-sft2e3*& iUMV Dwuft m*-#3 -$ alh=1$ 二 3. 1二存c BEL 19 訂* 二 6二】船海1004黃山U201012278計算數(shù)據(jù)表最大位移（mm最小應(yīng)力（Pa）最大應(yīng)力（Pa）方案一0.012876772147567方案二0.010750772.91561734、 數(shù)據(jù)分析由以上分析結(jié)果可知，由于方案一和二都只有四個單元，所以在計算應(yīng)力和位移的 時結(jié)果的準(zhǔn)確度較低。分析應(yīng)力圖可知，方案二得出的最大應(yīng)力不在壩底和水的交界處, 不符合實(shí)際情況，而方案一的最大應(yīng)力所在位置符

8、合實(shí)際情況，所以總體來說，方案一 的分析結(jié)果優(yōu)于方案二。19試題3:一、問題描述及數(shù)學(xué)建模圖示為一帶圓孔的單位厚度(1M)的正方形平板，在x方向作用均布壓力0.25Mpa,試 用三節(jié)點(diǎn)常應(yīng)變單元和六節(jié)點(diǎn)三角形單元對平板進(jìn)行有限元分析，并對以下幾種計算方案的計算結(jié)果進(jìn)行比較：(1 )分別采用相同單元數(shù)目的三節(jié)點(diǎn)常應(yīng)變單元和六節(jié)點(diǎn)三角形單元計算；(2)分別采用不同數(shù)量的三節(jié)點(diǎn)常應(yīng)變單元計算；在y軸上，孔邊應(yīng)力的精確解為： J = -0.75MPa ,在x軸上，孔邊應(yīng)力的精確解為： 巧=0.25MPa0. 25MPa 440. 25MPa4*-由圖可知，本題所研究冋題為平面應(yīng)力冋題，又因此平板結(jié)構(gòu)關(guān)

9、于圖示中X、丫軸對稱，可以利用此對稱性，取截面的四分之一進(jìn)行分析計算。二、采用相同單元數(shù)目的三節(jié)點(diǎn)常應(yīng)變單元和六節(jié)點(diǎn)三角形單元計算1、三節(jié)點(diǎn)常應(yīng)變單元httut 3cajnfsn：p*L 3CB -L7：fc&L/EXPJU35 rem 伏芯IMTWUC JliE-I5W -MCC-Cl sac.-G-aoz-as.i:-az-d-i.3a-tx-c-4- j-Hii-a-H. ja-a=-d4ISnSLEP2、六節(jié)點(diǎn)二角形單兀I* ；! 1勺勺弓彳段.*TC 赴- 專i鑿貝 熱畫專i 廳診i. 器戶能風(fēng)鷲我訂二竝r二一 營窗褰空1 j : 脅舉J =3、計算結(jié)果及分析DMXSMNSMX%三節(jié)

10、點(diǎn)0.309e-040.390e-050.309e-04-0.7080.225六節(jié)點(diǎn)0.309e-040.391e-050.309e-04-0.780.258理論值-0.750.25由上表可看出，在單元數(shù)目相同的情況，六節(jié)點(diǎn)常應(yīng)變?nèi)切螁卧姆治鼍纫哂谌?jié)點(diǎn)常應(yīng)變?nèi)切螁卧?。所以，?dāng)單元形狀和大小相同時，高階單元的計算精度要高 于低階單元。三、采用不同數(shù)量的三節(jié)點(diǎn)常應(yīng)變單元計算AN沁 2 ran如匸兩I 51、第一次加密.y 歲土、7特:;富霑f迸冷祐甜盤擊 盤十;7叢爲(wèi):諧逢卷蕙置 罠亠A V -二亠V 1洱總寸*;帝愛 1?=；：沁;W；存-b rlY h丸：V ?嚴(yán)漆：已注*mil.

11、 TOE噬STEKl34# -aZ7FJKDH 的Hifl(HANM：Ml?hl!:twtarm碼匚引IT rkDEW +-? 11 i鼻T 匚卡*5-卜 1丸iiyn MTTW I*ivr2、第二次加密AftTiFt 1* 二* ni*il I-*7 rflflb*rip i341寶翼-agT:I連卅 I叫 Ar -.占沌-rr 竽乎初S-i 創(chuàng)biW f3*； “U J 7 0 小 2 W m K J _ . _.L * %： J tvk- -.10.-hV r 二mFT匸寧IT -rjn “7 ,:-A左.-!齢莎需r.左;3務(wù)乙叮療 碎ow:詩:曲K . ?.：. 、L，-X-ur 嚴(yán)

12、DMXSMNSMX單元數(shù)不加密0.309e-40.391e-50.309e-4-0.7010.2252225第一次加密0.309e-40.393e-50.309e-4-0.7260.2345020第二次加密0.309e-40.395e-50.309e-4-0.7410.2479140理論值-0.750.253、計算結(jié)果及分析由上表可知，雖然常應(yīng)變?nèi)切螁卧挠嬎憬Y(jié)果沒有高階單元的計算結(jié)果精確，但是 隨著單元數(shù)目的增多，計算結(jié)果逐漸的接近高階單元的計算結(jié)果。加筋板建模:問題描述及數(shù)學(xué)建模加筋板的幾何模型如圖所示。橫向加強(qiáng)筋四邊簡支的板，受到均布壓力 0.1Mpa的作用，求變形和應(yīng)力。要求：使用s

13、hell63和beam188單元。有限元建模1、幾何建模用工作平面把平板按照加強(qiáng)筋的位置分割成如下圖所示的幾何模型。ANUK 1UdJ：工2、屬性定義:單元類型板：shell63 加強(qiáng)筋：beam188 材料屬性一一楊氏模量E=2.1e+11,泊松比0.3 實(shí)常數(shù)一一板厚0.02m梁截面（Section）縱向加強(qiáng)筋丄蘭0 ;橫向加強(qiáng)筋00燈00如23、26x80梁的方向點(diǎn)：每一根橫向加強(qiáng)筋和縱向加強(qiáng)筋都要定義一個方向點(diǎn)4、改變線的方向：改變線的方向的目的是改變梁的方向5、有限元模型 all ! i*X 4斗-卜卜卜1 b IJ 卜*卜卜卜1 I r 卜I F f 1 1 1 I 11卄 H ) H 卜1-14片4屮卜畀 “口144 yvlll 1-1 1441 * 1-11* I fr t r| Il 湘H * H 彳卜T卜fTTi ll II ItttI II Ip rTTi ll II IrTTi ll II不顯示梁截面的有限元模型不顯示梁截面的位移云圖KiiKL jx.:rr：3rn -aTT-JHE衛(wèi) not -i- aa -_a箋K -.ISEfeLC.gsffi-ria-LZEE-ria.?肩 HWa.127E-I-Zg.3E5-K：5.EZZE-KIS.E4：T汁 39不顯示梁截面的應(yīng)力云圖顯示梁截面的有限元模型(a)橫向加強(qiáng)筋L250%2000截面形狀(b)縱向加