华科有限元大作业

华中科技大学

研究生课程考试答题本

考生姓名 XX 考生学号 xx

系、年级 xx

类别 xx 考试科目有限元分析及应用

考试日期

评分

注意：1、无评卷人签名试卷无效

2、必须用钢笔或者圆珠笔阅卷，使用红色。用铅笔阅卷无效

题

号

回答内容

得

分1 图示无限长刚性地基上的三角形大坝，受齐顶的水压力作用，试用三

节点常应变单元和六节点三角形单元对坝体进行有限元分析，并对以

下几种计算方案进行比较：

1）分别采用相同单元数目的三节点常应变单元和六节点三角形单元

计算；（注意ANSYS中用四边形单元退化为三节点三角形单元）

2）分别采用不同数量的三节点常应变单元计算；

3）当选常应变三角单元时，分别采用不同划分方案计算。

1.问题描述：大坝无限长，可以看做是平面应变问题进行求解，查资

料选取大坝弹性模量E=20GPa，泊松比u=0.167，坝体密度

p=2400Kg/m3,水密度p

1

=1000Kg/m3，重力加速度取g=10m/s2。按照力学知识分析最大应力应该在手约束处，最大位移应该在坝顶。

2.理论求解：由弹性力学知识可得，此问题有解析解。

再有强度理论可得：

相当应力

号分代入数据可得：

3.ansys计算结果

（1）三节点常应变单元 free划分方式（每边划分10等份）

图1.1网格结果图1.2应力结果

（2）三节点常应变单元 free划分方式（每边划分50等份）

图1.3网格结果图1.4应力结果

（3）六节点三角形单元 free划分方式（每边划分10等份）

号分

图1.5网格结果图1.6应力结果

（4）六节点三角形单元 mapped 3or4 sided（每边划分10等分）

图1.7网格结果图1.8应力结果

4.结果分析

（1）查后处理器得ansys计算得到的相当应力

（2）

最大应力结果正确，与解析解误差约为%3.4

（3）查后处理器得ansys计算得到的相当应力

（4）

最大应力结果正确，与解析解误差约为%1.8

（5）查后处理器得ansys计算得到的相当应力

（6）

最大应力结果正确，与解析解误差约为%2.7

（7）查后处理器得ansys计算得到的相当应力

（8）

最大应力结果正确，与解析解误差约为%2.7

由以上分析结果可得:在相同的划分单元下，单元划分越密集计算

号分2 出的结果精度越高；在相同的单元数量下，高阶单元比低阶单元计算

精度高；不同划分方式在本例中未见明显区别；导致误差的原因可能

是网格划分误差、计算误差等。

图示为一隧道断面，外圆半径R=10m，内圆半径r=5m，其内受均布水

压力q=5MPa，外受土壤均布压力p=10MPa；试采用不同单元计算断

面内的位移及应力，并分别分析q=0或p=0时的位移和应力分布情况

（材料为钢）。

1.问题描述：此例属于非线性问题。隧道无限长，可以看做是平面应

变问题进行求解，查资料选取隧道弹性模量E=210GPa，泊松比

u=0.3；同时根据对称性，选取隧道的1/4建立几何模型，选择

plane182单元进行求解。

2.理论求解：由弹性力学知识可得，此问题有解析解。

号分带入数据计算得相当应力

当p=0时，代入数据得：

当q=0时，代入数据得：

3.ansys计算结果

（1）矩形单元 free划分方式（每边划50等份）p=10 q=5

图2.1 网格划分

图2.2位移结果

号分

图2.3 应力结果

（2）矩形单元 free划分方式（每边划100等份）p=10 q=5

图2.4 网格划分

图2.5 位移结果

号分

图2.6 应力结果

（3）矩形单元 free划分方式（每边划100等份）p=0

图2.7 网格划分

图2.8 位移结果

图2.9 应力结果

（4）三角形形单元 free划分方式（每边划100等份）p=10 q=5

图2.10 网格划分

号分

图2.11 位移结果

图2.12 应力结果

（5）矩形单元 free划分方式（每边划100等份）q=0

图2.13 网格划分

图2.14 位移结果

有限元实例分析大作业一

受均匀内压作用的厚壁圆筒： 问题描述： 受均匀内压p=12.5N/mm 2作用的厚壁圆筒。其几何参数为：内径R i =100mm ， 外径R e =200mm ，桶壁后h=100mm ，材料参数为：E=8666.67Mpa ，v=0.3， s σ=17.32Mpa ，材料符合Mise 屈服条件。 (a)求理想塑性材料的解，给出应力r σ和θσ沿径向r 的分布曲线，并求完全卸载 后圆筒内的残余应力分布。 (b)求线性强化材料(E 1=0.6E 或E 1=0.6E)的解，即应力r σ和θσ沿径向r 的分布 曲线。 (c)求幂硬化材料的解并绘出当弹塑性比例系数为m=0,1/4,1/2,2/3和m=1.0时， 即应力r σ和θσ沿径向r 的分布曲线。 求解分析： 由于该厚壁筒模型是轴对称模型，所以在求解过程中，我们选取了1/4模型进行了进行建模分析，具体如下图： 建模时取了柱坐标系下厚壁筒从0。~90。范围内的部分，高度取为100mm ，模型完成后进行网格的划分，这里利用了Patran 的Mesh Seed 功能，通过在径向、周向，高度方向撒种生成Mesh 网格，网格划分如上图。 考虑到实体的变形情况，关于模型的边界条件，定义如下： (1)模型的上、下表面为两个平面，在该两平面上限制z 方向的位移为0； (2)对于模型的内外两圆弧面，为了方便定义边界条件，建立了柱坐标，该两平

是延径向变形的，所以ρ坐标是放开的，为了限制模型的刚体移动，这里限制角坐标θ为0。 (3)对于模型两个侧平面，是属于模型的对称面，所以该两平面的单元在垂直于平面的方向上位移为零，这里利用柱坐标，即沿周向的位移为零，所以同样要限制角坐标θ为0。 由于厚壁筒受到均匀内压，所以在施加载荷时选择均布载荷Pressure，大小为p=12.5N/mm2，作用在内圆弧表面上。 对于材料塑性的定义，首先定义样式模量和泊松比，然后在弹塑性对话框里定义屈服载荷和硬化系数或通过在Stress/Strain Curve栏中添加事先定义的材料属性场来表征弹塑性比例系数m。 对于求解分析，求解器选择Nastran进行计算分析，单元属性选择3D Solid 属性，分析类型定义为非线性并设置大变形和跟随力及载荷增量步等，以此来进行弹塑性的非线性求解。 结果分析： (a)对于理性塑性材料，即硬化系数为0，求解结果如下： 该图为100%载荷作用下模型的应力云图及变形情况。观察可知，筒内壁应力较高且首先达到屈服应力发生塑性变形，沿径向方向向外，各层应力逐渐递减，且外层部分属于弹性变形的范畴，模型某一层为弹塑性变形的分界面。

有限元分析大作业报告

有限元分析大作业报告 试题1： 一、问题描述及数学建模 图示无限长刚性地基上的三角形大坝，受齐顶的水压力作用，试用三节点常应变单元和六节点三角形单元对坝体进行有限元分析，并对以下几种计算方案进行比较： （1）分别采用相同单元数目的三节点常应变单元和六节点三角形单元计算； （2）分别采用不同数量的三节点常应变单元计算； （3）当选常应变三角单元时，分别采用不同划分方案计算。 该问题属于平面应变问题，大坝所受的载荷为面载荷，分布情况及方向如图所示。 二、采用相同单元数目的三节点常应变单元和六节点三角形单元计算 1、有限元建模 （1）设置计算类型：两者因几何条件和载荷条件均满足平面应变问题，故均取Preferences 为Structural （2）选择单元类型：三节点常应变单元选择的类型是Solid Quad 4 node182；六节点三角形单元选择的类型是Solid Quad 8 node183。因研究的问题为平面应变问题，故对Element behavior（K3）设置为plane strain。 （3）定义材料参数：弹性模量E=2.1e11，泊松比σ=0.3 （4）建几何模型：生成特征点；生成坝体截面 （5）网格化分：划分网格时，拾取lineAB和lineBC，设定input NDIV 为15；拾取lineAC，设定input NDIV 为20，选择网格划分方式为Tri+Mapped，最后得到600个单元。

（6)模型施加约束：约束采用的是对底面BC 全约束。大坝所受载荷形式为Pressure ，作用在AB 面上，分析时施加在L AB 上，方向水平向右，载荷大小沿L AB 由小到大均匀分布。以B 为坐标原点，BA 方向为纵轴y ，则沿着y 方向的受力大小可表示为： }{*980098000)10(Y y g gh P -=-==ρρ 2、 计算结果及结果分析 （1） 三节点常应变单元 三节点常应变单元的位移分布图 三节点常应变单元的应力分布图

华科船舶结构强度第二次大作业

船体强度与结构设计 ------第二次大作业 班级： 姓名： 学号：

题目：图示为某船舶横剖面结构示意图。请计算当船舶船舯为波谷，且弯矩值为×107N ·m ，考虑折减系数计算总纵弯矩应力。 解答： 一、计算依据 1、计算载荷 计算弯矩 7 9.010m M N =?? 2、船体材料 计算剖面的所有构件均采用低碳钢，屈服极限=235a Y MP σ 3、许用应力 （1）总纵弯曲许用应力 []0.5Y σσ= (2)总纵弯曲与板架局部玩去合成应力的许用应力： 在板架跨中 12[+]0.65Y σσσ= 在横仓壁处 12[+]Y σσσ=

二、总纵弯曲正应力计算 1、总纵弯曲正应力第一次近似计算 肋骨剖面计算简图如题图所示。将图中个强力构件编号并将其尺寸填入表中。船体剖面要素及第一次近似总纵弯曲应力的计算在下表中完成。

在计算中，参考轴取在基线处。利用上表中的数据可得第一次近似中和轴距参考轴的距离为： =2748.361702.81=1.614m ?÷ 所以，第一次近似中和轴距基线的距离为 船体剖面对水平中和轴的惯性矩为： 222=2(9951.42138.512748.361702.81)11308.1cm m I ?+-÷=? 剖面上各构件的应力为： ' i i = /100M Z I σ 式中'i i Z Z =-? 2、临界压力计算 由于该计算中船舶船舯处于波谷中，即船舶处于中垂状态，所以下面只列出中和轴以上部分受压板的临界应力。 纵骨架式板格（四边自由支持）按下式计算： 2 10076( )cr t b σ= 3、船体总纵弯曲应力第二次近似计算 （1）剖面折减系数计算 已知本船体结构为纵骨架势，因此对于只参加抵抗总纵弯曲的构件 cr i σ?βσ= 式中 cr σ——板格的临界应力

华科大有限元分析题及大作业题答案——船海专业(DOC)

姓名：学号：班级：

有限元分析及应用作业报告 一、问题描述 图示无限长刚性地基上的三角形大坝，受齐顶的水压力作用，试用三节点常应变单元和六节点三角形单元对坝体进行有限元分析，并对以下几种计算方案进行比较： 1)分别采用相同单元数目的三节点常应变单元和六节点三角形单元计算； 2)分别采用不同数量的三节点常应变单元计算； 3)当选常应变三角单元时，分别采用不同划分方案计算。

二、几何建模与分析 图1-2力学模型 由于大坝长度>>横截面尺寸，且横截面沿长度方向保持不变，因此可将大坝看作无限长的实体模型，满足平面应变问题的几何条件；对截面进行受力分析，作用于大坝上的载荷平行于横截面且沿纵向方向均匀分布，两端面不受力，满足平面应变问题的载荷条件。因此该问题属于平面应变问题，大坝所受的载荷为面载荷，分布情况及方向如图1-2所示，建立几何模型，进行求解。 假设大坝的材料为钢，则其材料参数：弹性模量E=2.1e11，泊松比σ=0.3 三、第1问的有限元建模 本题将分别采用相同单元数目的三节点常应变单元和六节点三角形单元计算。 1）设置计算类型：两者因几何条件和载荷条件均满足平面应变问题，故均取Preferences为Structural 2）选择单元类型：三节点常应变单元选择的类型是PLANE42（Quad 4node42），该单元属于是四节点单元类型，在网格划分时可以对节点数目控制使其蜕化为三节点单元；六节点三角形单元选择的类型是PLANE183（Quad 8node183），该单元属于是八节点单元类型，在网格划分时可以对节点数目控制使其蜕化为六节点单元。因研究的问题为平面应变问题，故对Element behavior（K3）设置为plane strain。 3）定义材料参数 4）生成几何模 a. 生成特征点 b.生成坝体截面 5）网格化分：划分网格时，拾取所有线段设定input NDIV 为10，选择网格划分方式为Tri+Mapped，最后得到200个单元。 6)模型施加约束： 约束采用的是对底面BC全约束。 大坝所受载荷形式为Pressure，作用在AB面上，分析时施加在L AB上，方向水平向右，载荷大小沿L AB由小到大均匀分布（见图1-2）。以B为坐标原点，BA方向为纵轴y，则沿着y方向的受力大小可表示为： ρ（1） = gh P- =ρ g = - 10 {* } 98000 98000 (Y ) y

(完整版)有限元大作业matlab---课程设计例子

有限元大作业程序设计 学校：天津大学 院系：建筑工程与力学学院 专业：01级工程力学 姓名：刘秀 学号：\\\\\\\\\\\ 指导老师：

连续体平面问题的有限元程序分析 [题目]： 如图所示的正方形薄板四周受均匀载荷的作用，该结构在边界 上受正向分布压力， m kN p 1=，同时在沿对角线y 轴上受一对集中压 力，载荷为2KN ，若取板厚1=t ，泊松比0=v 。 [分析过程]： 由于连续平板的对称性，只需要取其在第一象限的四分之一部分参加分析，然后人为作出一些辅助线将平板“分割”成若干部分，再为每个部分选择分析单元。采用将此模型化分为4个全等的直角三角型单元。利用其对称性，四分之一部分的边界约束，载荷可等效如图所示。

[程序原理及实现]： 用FORTRAN程序的实现。由节点信息文件NODE.IN和单元信息文件ELEMENT.IN，经过计算分析后输出一个一般性的文件DATA.OUT。模型基本信息由文件为BASIC.IN生成。 该程序的特点如下： 问题类型：可用于计算弹性力学平面问题和平面应变问题 单元类型：采用常应变三角形单元 位移模式：用用线性位移模式 载荷类型：节点载荷，非节点载荷应先换算为等效节点载荷 材料性质：弹性体由单一的均匀材料组成 约束方式：为“0”位移固定约束，为保证无刚体位移，弹性体至少应有对三个自由度的独立约束 方程求解：针对半带宽刚度方程的Gauss消元法

输入文件：由手工生成节点信息文件NODE.IN，和单元信息文件ELEMENT.IN 结果文件：输出一般的结果文件DATA.OUT 程序的原理如框图：

二维时谐分析 Ansys工程电磁场有限元分析 华科电气

第三章二维时谐分析 （2-D Harmonic (AC) Analysis） 分析对象：正弦交变电流产生的效应 ?Eddy currents涡流 ?Skin effects集肤效应 ?Power loss due to eddy currents涡流损耗 ?Forces and torque力和力矩 ?Impedance and inductance阻抗和自感 ?Two contacting bodies with dissimilar meshes不同网孔（如转子/定子气隙）典型应用： ?Transformers变压器 ?Induction machines电感器 ?Eddy-current braking systems涡流刹车系统 ?Most electromagnetic devices that work on AC交流电磁装置 不能有永磁体，不考虑磁滞效应。

3.1 线性分析与非线性分析 ?严格上讲，时谐分析只适用于线性分析。 ?中等饱和的非线性问题，如果不关心波形畸变，只关心时间平均的量，则可分析。 ?B-H曲线为等效值。 ?严格的非线性分析只能通过瞬态分析完成。 3.2 所用的单元 实体单元：

远场单元： 电路单元： 3.3 创建2D 时谐分析物理环境 自由度选项 ? AZ ：无外加电压；用于短路导体 ? AZ-VOLT ：允许外加电压，可模拟多种状况 t ? ?=--??A E j j V ωω ?=-- E A

Note ：d V t ?=? (time-integrated potential)，（单位：V s ）。同一断面上 V 是常数。使用时需要对所有相关节点进行耦合。 ? AZ-CURR ：用于电压源驱动的线圈（线圈不计涡流） 模型物理特性设置

有限元分析报告大作业

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 Job name ：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 数学模型

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；

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 如进行了简化等处理，此处还应给出文字说

扳手截面为六边形，采用4 节点182单元，182 单元可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，因此对应ANSYS中的线性，弹性，各项同性，弹性模量EX：2e11 Pa, 泊松比PRXY=0.3 3.4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

有限元分析大作业试题

有限元分析习题及大作业试题 要求：1）个人按上机指南步骤至少选择习题中3个习题独立完成，并将计算结果上交； 2）以小组为单位完成有限元分析计算； 3）以小组为单位编写计算分析报告； 4）计算分析报告应包括以下部分： A、问题描述及数学建模； B、有限元建模（单元选择、结点布置及规模、网格划分方 案、载荷及边界条件处理、求解控制） C、计算结果及结果分析（位移分析、应力分析、正确性分 析评判） D、多方案计算比较（结点规模增减对精度的影响分析、单 元改变对精度的影响分析、不同网格划分方案对结果的 影响分析等） E、建议与体会 4）11月1日前必须完成，并递交计算分析报告（报告要求打印）。

习题及上机指南：（试题见上机指南） 例题1 坝体的有限元建模与受力分析 例题2 平板的有限元建模与变形分析 例题1：平板的有限元建模与变形分析 计算分析模型如图1-1 所示, 习题文件名: plane 0.5 m 0.5 m 0.5 m 0.5 m 板承受均布载荷：1.0e 5 P a 图1－1 受均布载荷作用的平板计算分析模型 1.1 进入ANSYS 程序 →ANSYSED 6.1 →Interactive →change the working directory into yours →input Initial jobname: plane →Run 1.2设置计算类型 ANSYS Main Menu : Preferences →select Structural → OK 1.3选择单元类型 ANSYS Main Menu : Preprocessor →Element T ype →Add/Edit/Delete →Add →select Solid Quad 4node 42 →OK (back to Element T ypes window) → Options… →select K3: Plane stress w/thk →OK →Close (the Element T ype window) 1.4定义材料参数 ANSYS Main Menu : Preprocessor →Material Props →Material Models →Structural →Linear →Elastic →Isotropic →input EX:2.1e11, PRXY :0.3 → OK 1.5定义实常数 ANSYS Main Menu: Preprocessor →Real Constant s… →Add … →select T ype 1→ OK →input THK:1 →OK →Close (the Real Constants Window)

结构力学大作业(华科)

一、任务 1.求解多层多跨框架结构在竖向荷载作用下的弯矩以及水平荷载作用下的弯矩和 各层的侧移。 2.计算方法： （1）用近似法计算：水平荷载作用用反弯点法计算，竖向荷载作用采用分层法和二次力矩分配法计算。 （2）用电算（结构力学求解器）进行复算。 3. 就最大相对误差处，说明近似法产生误差的来源。 4. 将手算结果写成计算书形式。 二、结构形式及各种资料 1. 计算简图：如图1所示。 2. 基本计算参数 底层柱bXh(mm) 其它层bXh(mm) 边梁bXh(mm) 中间梁bXh(mm) 500X500 450X450 250X450 250X450 材料弹性模量： 72 3.210/ h E kN m =? 竖向荷载： 2 1 =23/ g kN m，2 2 =20/ g kN m 水平荷载： =32 p F kN 1，2 =18 P F kN 3. 荷载分组： （1）计算水平荷载（见图2）；（2）计算竖向恒载（见图3）； L1L2H1 H2 H2 H2 H2 F F F F F 图1 计算简图图2 水平荷载作用

g2 g1 g1 g1 g1 q2 q1 图3 竖向荷载作用 三、计算内容 ?水平荷载 1、反弯点法 （1）求柱的剪力 由所给数据可得各层梁柱的线刚度(单位：kN·m)如下表： i底柱i其它柱i左梁i右梁 34792363331270825417 第五层柱；F Q14 = F Q25 = F Q36 = 18/3kN = 6kN 第四层柱；F Q47 = F Q58 = F Q69 = 50/3kN 第三层柱；F Q710 = F Q811 = F Q912 = 82/3kN 第二层柱；F Q1013 = F Q1114 = F Q1215 = 114/3kN 第一层柱；F Q1316 = F Q1417 = F Q1518 = 146/3kN （2）求柱的弯矩 第五层柱；M 14 = M 41 = M 25 = M 52 = M 36 = M 63 = 6×3/2 = 9kN·m 第四层柱；M 47 = M 74 = M 58 = M 85 = M 69 = M 96 = 50/3×3/2 = 25kN·m 第三层柱；M 710 = M 107 = M 811 = M 118 = M 912 = M 129 = 82/3×3/2 = 41kN·m 第二层柱；M 1013 = M 1310 = M 1114 = M 1411 = M 1215 = M 1512 = 114/3×3/2 = 57kN·m 第一层柱；M 1316 = M 1417 = M 1518 = 146/3×4.8/3 = 77.87kN·m M 1613 = M 1714 = M 1815 = 146/3×2×4.8/3 = 155.74kN·m （3）求梁的弯矩 分别取结点1、2为隔离体 1 M12 ∑M1=0 M12=M14=9kN·m M14

2016年华中科技大学有限元复习重点

2016年华中科技大学有限元复习题 重点掌握一般问题的描述、模型简化、有限元的基本思想及分析原理、位移法求解基本过程、位移函数构造、单元特性、有限元计算的具体操作（单元刚阵形成、总纲阵组装）、边界条件处理（载荷等效/边界约束施加）、有限元分析的具体操作 一、基本概念 1、弹性力学基本概念（位移、应力、应变、应力状态及任意方向的应力计算）、基本方程（平衡方程、几何方程、物理方程、边界条件）、基本解法（位移法、应力法、混合法）；；线弹性力学基本假设与非线性问题比较 2、平面应力/平面应变问题；空间问题/ 轴对称问题；板壳问题；杆梁问题；温度场；线性问题/非线性问题（材料非线性/几何非线性）等 3、一般物理问题数学表示形式（微分方程、等效积分方程），等效积分的强 形式和弱形式的差别或物理意义。 4、有限元法的基本思想（二次近似）与有限元法应用的基本步骤（5 步） 5、差分法、里兹法的基本思想及与有限元法区别 6、如何利用泛函极值（或最小势能原理）及加权残值法推导有限元计算格式的基本流程 7、如何利用虚功原理推导有限元计算格式的基本流程 8、有限元法的基本定义（节点、单元、节点力、节点载荷） 9、位移函数的构造方法及基本条件 10、位移函数的收敛性条件（协调元、非协调元）及单元协调性的判断 11、有限元解的误差、性质 12、虚功原理、最小势能原理及变分法（里兹法）的理解 13、形函数特性 14、单元刚度/质量矩阵的性质及元素的物理意义 15、常用单元的特性（如单元内部边界位移/应变/应力分布，相邻单元边界的协调性分析）（常应变单元三角形/四面体；矩形单元；等参四边形单元；矩形板单元） 16、等参单元定义、存在条件及特性 17、何为超单元、亚单元及其理解 18、边界条件处理（载荷等效移置集中力/均布力/线性分布力边界位移约束处理固定/指定位移等） 19、总体刚度矩阵组装原则及总刚阵特点 20、不同类型单元的节点自由度的理解和不同单元连接的处理 21、固有频率与特征向量（振型）定义及理解、振型特性 22、振型正交的物理意义 23、静力学问题有限元结果的下限性，固有特性计算结果是否存在呢？ 二、基本计算及证明 1、位移模式正确性构造 2、等效载荷计算 3、单元刚阵计算 4、总体刚度矩阵及载荷向量组装，约束条件的引入、整体方程的求解（包括约束反力计算） 5、单元形函数特性及单元协调性证明 6、振型正交性证明 三、工程结构的有限元建模与结果分析（教程 12-14） 1、影响有限元分析精度和成本的因素 2、为什么要进行几何模型简化？简化时的基本原则是什么？

ansys有限元分析大作业

ansys有限元分析大作业

有限元大作业 设计题目: 单车的设计及ansys有限元分析 专业班级: 姓名: 学号: 指导老师: 完成日期: 2016.11.23

单车的设计及ansys模拟分析 一、单车实体设计与建模 1、总体设计 单车的总体设计三维图如下，采用pro-e进行实体建模。 在建模时修改proe默认单位为国际主单位(米千克秒 mks) Proe》文件》属性》修改

2、车架 车架是构成单车的基体，联接着单车的其余各个部件并承受骑者的体重及单车在行驶时经受各种震动和冲击力量，因此除了强度以外还应有足够的刚度，这是为了在各种行驶条件下，使固定在车架上的各机构的相对位置应保持不变，充分发挥各部位的功能。车架分为前部和后部，前部为转向部分，后部为驱动部分，由于受力较大，所有要对后半部分进行加固。

二、单车有限元模型 1、材料的选择 单车的车身选用铝合金（6061-T6）T6标志表示经过热处理、时效。 其属性如下： 弹性模量：） .6+ 90E （2 N/m 10 泊松比：0.33 质量密度：） 3 2.70E+ N/m （2 抗剪模量：） 60E .2+ N/m （2 10 屈服强度：） .2+ （2 75E 8 N/m 2、单车模型的简化 为了方便单车的模拟分析，提高电脑的运算

效率，可对单车进行初步的简化；单车受到的力的主要由车架承受，因此必须保证车架能够有足够的强度、刚度，抗振的能力，故分析的时候主要对车架进行分析。简化后的车架如下图所示。 3、单元体的选择 单车车架为实体故定义车架的单元类型为实体单元（solid）。查资料可以知道3D实体常用结构实体单元有下表。 单元名称说明 Solid45 三维结构实体单元，单元由8个节点定义，具有塑性、蠕变、应力刚化、 大变形、大应变功能，其高阶单元是 solid95

有限元大作业

风电主轴承有限元分析 XXX 摘要：基于有限元法在接触问题中的应用，对风电主轴承进行非线性分析。以轴承外圈的内表面和内圈的外表面为目标面，以滚子为接触面创建接触对分析滚子的接触应力情况。最大应力值出现在滚子边缘出，对最大承载滚子环向接触应力分析表明，有限元分析结果与理论计算结果相近，验证了利用有限元法分析风电主轴承应力状态的可行性。 关键词：风电主轴承；接触应力；有限元分析 0 引言 随着传统能源的日益枯竭以及环境污染问题愈发严重，风能作为一种清洁的的可再生能源近些年受到越来越多的关注。风力发电技术已广泛运用于世界各地。一些发达国家风力发电产业已得到了迅猛发展，技术日趋成熟，并开始走向产业化规模化发展阶段[1-3]。 风电主轴承是风力发电机重要的组成部分。其结构形式图下图1所示。据统计，如今安装的所有风力发电机中，采用主轴轴承支撑原理的占总数的75-80％[4]，这种支撑是轴承内圈安装在旋转的主轴上，外圈固定在单独的轴承座上，相对于圆锥滚子轴承或圆柱滚子轴承来说，主轴轴承位置处轴产生变形，需要轴承具有一定的调心作用，所以都采用了调心滚子轴承。近年来由于计算机技术的飞速发展，轴承的受力分析计算已经普遍采用有限元分析的方法，能够准确合理地解决轴承复杂的非线性接触问题，为轴承的分析和计算提供了一种新的方法，成为未来的一个发展方向。在机械设备的设计过程中,对受力较大且复杂的零件进行受力分析,校核其整体和局部强度并进行合理的布局设计,是为了防止因应力过大而导致在实际工作中损坏或寿命降低[5]。本文主要运用ANSYS Workbench有限元软件对风电主轴承进行静力学计算，分析轴承内部结构参数对轴承载荷分布和最大接触应力的影响规律。 图1 风电主轴承结构及安装图 1 有限元分析过程 1.1 风电轴承有限元分析基本步骤 不同的物理性质和数学模型的问题,有限元法求解的基本步骤是相同的,只不过 具体公式推导和运算求解不尽相同。有限元分析求解问题的基本计算步骤[6]: 1.问题及求解域定义； 2.求解域离散化； 3.确定状态变量及控制方法； 4.单元推导；

ansys有限元分析工程实例大作业

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辽宁工程技术大学 有限元软件工程实例分析 题目基于ANSYS钢桁架桥的静力分析专业班级建工研16-1班（结构工程）学号 471620445 姓名 日期 2017年4月15日

基于ANSYS钢桁架桥的静力分析 摘要：本文采用ANSYS分析程序，对下承式钢桁架桥进行了有限元建模;对桁架桥进行了静力分析，作出了桁架桥在静载下的结构变形图、位移云图、以及各个节点处的结构内力图（轴力图、弯矩图、剪切力图），找出了结构的危险截面。 关键词：ANSYS；钢桁架桥；静力分析；结构分析。 引言：随着现代交通运输的快速发展，桥梁兴建的规模在不断的扩大，尤其是现代铁路行业的快速发展更加促进了铁路桥梁的建设，一些新建的高速铁路桥梁可以达到四线甚至是六线，由于桥面和桥身的材料不同导致其受力情况变得复杂，这就需要桥梁需要有足够的承载力，足够的竖向侧向和扭转刚度，同时还应具有良好的稳定性以及较高的减震降噪性，因此对其应用计算机和求解软件快速进行力学分析了解其受力特性具有重要的意义。 1、工程简介 某一下承式简支钢桁架桥由型钢组成，顶梁及侧梁，桥身弦杆，底梁分别采用3种不同型号的型钢，结构参数见表1，材料属性见表2。桥长32米，桥高5.5米，桥身由8段桁架组成，每个节段4米。该桥梁可以通行卡车，若只考虑卡车位于桥梁中间位置，假设卡车的质量为4000kg，若取一半的模型，可以将卡车对桥梁的作用力简化为P1，P2，和P3，其中P1=P3=5000N，P2=10000N,见图2,钢桥的形式见图1，其结构简图见图3。

重庆大学研究生有限元大作业教学内容

重庆大学研究生有限 元大作业

课程研究报告 科目：有限元分析技术教师：阎春平姓名：色学号： 2 专业：机械工程类别：学术 上课时间： 2015 年 11 月至 2016 年 1 月 考生成绩： 阅卷评语： 阅卷教师 (签名)

有限元分析技术作业 姓名: 色序号: 是学号: 2 一、题目描述及要求 钢结构的主梁为高160宽100厚14的方钢管，次梁为直径60厚10的圆钢管（单位为毫米），材料均为碳素结构钢Q235；该结构固定支撑点位于左右两端主梁和最中间。主梁和次梁之间是固接。试对在垂直于玻璃平面方向的2kPa 的面载荷（包括玻璃自重、钢结构自重、活载荷（人员与演出器械载荷）、风载荷等）作用下的舞台进行有限元分析。 二、题目分析 根据序号为069，换算得钢结构框架为11列13行。由于每个格子的大小为1×1（单位米），因此框架的外边框应为11000×13000（单位毫米）。 三、具体操作及分析求解 1、准备工作 执行Utility Menu：File → Clear＆start new 清除当前数据库并开始新的分析，更改文件名和文件标题，如图1.1。选择GUI filter，执行 Main Menu: Preferences → Structural → OK，如图1.2所示

图1.1清除当前数据库并开始新的分析 图1.2 设置GUI filter 2、选择单元类型。 执行Main Menu: Preprocessor →Element Type →Add/Edit/Delete →Add→ select→ BEAM188，如图2.1。之后点击OK(回到Element Types window) →Close

华科电气MATLAB大作业

华科电气MATLAB大作业

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华中科技大学电气与电子工程学院 《MATLAB课程作业》 班级 学号 姓名 时间2014年12月25日

目录 一．概述 (2) 二．设计要求 (2) 三．设计分析 (2) 1.系统的稳态误差理论分析 (3) 2.系统稳态误差仿真分析 (3) 3.阶跃响应仿真分析 (4) 四．根轨迹法设计相位滞后环节 (9) 1.相位滞后环节设计 (9) 2.加入相位滞后环节的仿真分析 (10) 五．超前校正设计 (11) 1．超前校正器设计 (11) 2．超前校正仿真分析 (13) 六．滞后校正设计 (17) 1．滞后校正器设计 (17) 2．仿真分析 (18) 七．总结 (20) 参考文献 (21)

反馈控制系统设计—铣床控制系统设计 一．概述 铣床是指主要用铣刀在工件上加工各种表面的机床。通常铣刀旋转运动为主运动，工件和铣刀的移动为进给运动。它可以加工平面、沟槽，也可以加工各种曲面、齿轮等。铣床是用铣刀对工件进行铣削加工的机床。铣床除能铣削平面、沟槽、轮齿、螺纹和花键轴外，还能加工比较复杂的型面，效率较刨床高，在机械制造和修理部门得到广泛应用。 铣床的自动控制系统的设计直接影响到加工的精度，影响产品的工艺。所以，本文通过利用MATLAB 和Simulink 对铣床的控制系统做一个校正设计，使其具有相应的性能。 二．设计要求 1、单位斜坡输入2 1()R s s 作用下 ，速度误差不大于1 8； 2、阶跃输入时的超调量小于20%。 三．设计分析 用Visio 画出一个简化的铣床闭环控制系统的方框图如图二所示。 Contoller Gc(s) Plant G(s) + - + + ++ D(s) N(s) R （s ） Desired depth-of-cut Y （s ） Actual depth-of-cut 图1. 简单的铣床闭环控制系统

有限元大作业matlab课程设计例子

有 限 元 大 作 业 程 序 设 计 学校：天津大学 院系：建筑工程与力学学院 专业：01级工程力学 姓名：刘秀 学号：\\\\\\\\\\\ 指导老师： 连续体平面问题的有限元程序分析 [题目]： 如图所示的正方形薄板四周受均匀载荷的作用，该结构在边界 上受正向分布压力， m kN p 1=，同时在沿对角线y 轴上受一对集中压 力，载荷为2KN ，若取板厚1=t ，泊松比0=v 。 [分析过程]： 由于连续平板的对称性， 只需要取其在第一象限的四分之一部分

参加分析，然后人为作出一些辅助线将平板“分割”成若干部分，再为每个部分选择分析单元。采用将此模型化分为4个全等的直角三角型单元。利用其对称性，四分之一部分的边界约束，载荷可等效如图所示。 [ 用和单元信息文件DATA.OUT。 位移模式：用用线性位移模式 载荷类型：节点载荷，非节点载荷应先换算为等效节点载荷 材料性质：弹性体由单一的均匀材料组成 约束方式：为“0”位移固定约束，为保证无刚体位移，弹性体至少应有对三个自由度的独立约束 方程求解：针对半带宽刚度方程的Gauss消元法 输入文件：由手工生成节点信息文件NODE.IN，和单元信息文件ELEMENT.IN 结果文件：输出一般的结果文件DATA.OUT 程序的原理如框图：

（1） ID ： ID=2时为平面应变问题 （平面问题） ，LJK_ELE(I,1)，LJK_ELE(I,2)， X(I),Y(I)分别存放节点I 的x ，y 表示第I 个作用有节点载荷的节点x,y 方向的节点载荷数值 存放节点载荷向量，解方程后该矩 （2 READ_IN ： 读入数据 BAND_K ： 形成半带宽的整体刚度矩阵 FORM_KE ： 计算单元刚度矩阵 FORM_P ： 计算节点载荷 CAL_AREA ：计算单元面积 DO_BC ： 处理边界条件 CLA_DD ： 计算单元弹性矩阵 SOLVE ： 计算节点位移 CLA_BB ： 计算单元位移……应变关系矩阵 CAL_STS ：计算单元和节点应力 （3）文件管理： 源程序文件： chengxu.for 程序需读入的数据文件：

华中科技大学运筹学作业

机械优化设计理论方法研究综述 (华中科技大学机械科学与工程学院) 摘要: 机械优化设计是一种非常重要的现代设计方法, 能从众多的设计方案中找出最佳方案, 从而大大 提高设计的效率和质量。现代工程装备的复杂性使得机械优化设计变得越来越困难, 利用新的科学理论探索新的优化设计方法是该研究领域的一个重要方面。在综合大量文献的基础上, 阐述机械优化设计的含义、目的及必要性, 总结机械优化设计的特点,从优化设计数学模型建立和求解算法两方面探讨现代机械优化 设计的理论方法和研究现状, 并指出该领域中应当进一步研究的问题和发展方向。 关键词: 机械; 优化设计; 数学模型; 优化方法; 智能优化 Review on Theory and Approach of Mechanical Optim ization Design Abstract: The m echan ical optim iza tion design is a very importantm ode rn design m ethod, can find ou t the best w ay from a ll designsand increases the effic iency and qua lity o f des ign. Them echanical optim iza tion design is a d ifficult prob lem due to the comp lexstructure o fm ode rn equipment. Developing new optim iza tion design approaches by using new theor ies is an important wo rk o f them echanica l optim ization design dom a in. Based on a lo t o f do cum ents and references, the concept, purpose, and necessity o f the m echanica l optim ization design w ere expatiated in th is pape r, the fea tures o f the m echan ica l optim ization design we re summa rized, theory,approach and present s ituations o fm ode rn m echanica l optim ization des ign have been d iscussed from the two aspects o f setting upm athem atica lm ode ls and solv ing algorithm, and several sc ientific questions that shou ld be furtherm ore studied in the modern m echanica l optim ization design dom a in w ere pu t forward. Keywords: Mechan ism; Optim iza tion design; M athem aticsm ode ;l Optim ization m ethods; Intelligent optim ization 1引言 随着计算机技术的飞速发展和数值计算方法的广泛应用，工程设计领域在设计方法和技术创新方面有了巨大的发展和进步，这也大大推动了现代工程领域的技术进步和创新。优化设计就是其中发展最快的设计方法之一。优化设计是20 世纪60 年代初发展起来的一门新兴学科，它将数学中的最优化理论与工程设计领域相结合，使人们在解决工程设计问题时，可以从无数设计方案中找到最优或尽可能完善的设计方案，大大提高了工程的设计效率和设计质量。目前，优化设计是工程设计中的一种重要方法，已经广泛于各个工程领域——航空航天、机械、船舶、交通、电子、通讯、建筑、纺织、冶金、石油、管理等，并产生了巨大的经济效益和社会效益。特别是由于现代国家、地区和企业之间的激烈竞争，各种原材料、能源的短缺，优化设计越来越受到人们广泛的重视，并成为21 世纪工程设计人员必须掌握的一种设计方法。 从Maxwell（1890 年）和Michell（1905年）的铰链平面桁架结构优化工作开始，结构优化设计已经有了一百多年的历史。作为最优准则法的先驱，在20 世纪40 年代到50 年代初，Shanley 在“飞机结构的重量——强度分析”著作和其他研究人员的研究工作中提出了同步失效设计法。这一时期的结构优化设计工作仅限于经典微分法和变分法，一般成为“经典优化方法”。Dantzig 和Heyman 在数学规划方面的工作开始了数学规划法在结构优化设计中的应用，特别是计算机技术的出现。20 世纪60 年代，Schmit 首先综合描述了用数学规划法来求解一个弹性结构的非线性不等式约束结构优化问题，而且利用有限元法进行结构分析。Schmit 的研究推动了数学规划法在结构优化设计中的广泛应用，为结构优化设计的

有限元分析及应用大作业

有限元分析及应用大作业 作业要求： 1）个人按上机指南步骤至少选择习题中3个习题独立完成，并将计算结果上交； 也可根据自己科研工作给出计算实例。 2）以小组为单位完成有限元分析计算； 3）以小组为单位编写计算分析报告； 4）计算分析报告应包括以下部分： A、问题描述及数学建模； B、有限元建模（单元选择、结点布置及规模、网格划分方案、载荷及边界 条件处理、求解控制） C、计算结果及结果分析（位移分析、应力分析、正确性分析评判） D、多方案计算比较（结点规模增减对精度的影响分析、单元改变对精度的 影响分析、不同网格划分方案对结果的影响分析等） 题一：图示无限长刚性地基上的三角形大坝，受齐顶的水压力作用，试用三节点常应变单元和六节点三角形单元对坝体进行有限元分析，并对以下几种计算方案进行比较： 1）分别采用相同单元数目的三节点常应变单元和六节点三角形单元计算；（注意ANSYS中用四边形单元退化为三节点三角形单元） 2）分别采用不同数量的三节点常应变单元计算； 3）当选常应变三角单元时，分别采用不同划分方案计算。 解：1.建模： 由于大坝长度>>横截面尺寸，且横截面沿长度方向保持不变，因此可将大坝看作无限长的实体模型，满足平面应变问题的几何条件；对截面进行受力分析，作

用于大坝上的载荷平行于横截面且沿纵向方向均匀分布，两端面不受力，满足平面应变问题的载荷条件。因此该问题属于平面应变问题，大坝所受的载荷为面载荷，分布情况P=98000-9800*Y；建立几何模型，进行求解；假设大坝的材料为钢，则其材料参数：弹性模量E=2.1e11，泊松比σ=0.3； 2：有限元建模过程： 2.1 进入ANSYS : 程序→ANSYS APDL 15.0 2.2设置计算类型: ANSYS Main Menu: Preferences →select Structural →OK 2.3选择单元类型: ANSYS Main Menu: Preprocessor →Element Type→Add/Edit/Delete →Add →select Solid Quad 4node 182(三节点常应变单元选择Solid Quad 4node 182，六节点三角形单元选择Solid Quad 8node 183)→OK (back to Element Types window) →Option →select K3: Plane Strain →OK→Close (the Element Type window) 2.4定义材料参数： ANSYS Main Menu: Preprocessor →Material Props →Material Models →Structural →Linear →Elastic →Isotropic →input EX:2.1e11, PRXY:0.3 →OK 2.5生成几何模型： 生成特征点： ANSYS Main Menu: Preprocessor →Modeling →Create →Keypoints→In Active CS →依次输入四个点的坐标：input:1(0,0),2(10,0),3(1,5),4(0.45,5) →OK 生成坝体截面： ANSYS Main Menu: Preprocessor →Modeling →Create →Areas →Arbitrary →Through KPS →依次连接四个特征点，1(0,0),2(6,0),3(0,10) →OK 2.6 网格划分： ANSYS Main Menu: Preprocessor →Meshing →Mesh Tool→(Size Controls) lines: Set →依次拾取两条直角边:OK→input NDIV: 15 →Apply→依次拾取斜边:OK →input NDIV: 20 →OK →(back to the mesh tool window)Mesh:Areas, Shape: tri, Mapped →Mesh →Pick All (in Picking Menu) →Close( the Mesh Tool window) 2.7 模型施加约束： 给底边施加x和y方向的约束： ANSYS Main Menu: Solution →Define Loads →Apply →Structural →Displacement →On lines →pick the lines →OK →select Lab2:UX, UY →OK 给竖直边施加y方向的分布载荷： ANSYS 命令菜单栏: Parameters →Functions →Define/Edit →1) 在下方的下拉列表框内选择x ,作为设置的变量；2) 在Result窗口中出现{X},写入所施加的载荷函数： 98000-9800*{Y}；3) File>Save(文件扩展名：func) →返回：Parameters →Functions →Read from file：将需要的.func文件打开，参数名取meng，它表示随之将施加的载荷→OK →ANSYS Main Menu: Solution →Define Loads →Apply →Structural →Pressure →On Lines →拾取竖直边；OK →在下拉列表框中，选择：Existing table →OK →选择需要的载荷为meng参数名→OK 2.8 分析计算： ANSYS Main Menu: Solution →Solve →Current LS →OK(to close the solve Current Load