1、 有限元法基础及应用 上机报告 （二） 班 级： K1143-1 学 号： 20119430136 姓 名： 任山葭 作业三 ： 图示正方形平板，板厚 t=0.1m,材料常数为：弹性模量 E=210GPa,u=0.33，承受垂直于板平面的均布载荷 p=20kN/m2,平板外缘各边采用固定的约束方式 。 一、有限元模型的分析 （ 1） 属于那类力学问题 ： 属于薄板弯曲问题 （ 2） 单位制： N， m, pa 单元类型： shell 4 node 63，每个单元有 四个节点，每个节点 4个自由度。 实常数： t=0.1m 材料常数： E=210GPa=2.1e11pa u=0.33 二、实体建
2、模 （ 1） 定义 正方形 Main Menu PreprocessorModeling CreateAreasRectangleBy Dimensions输入 X1=-2,X2=2 Y1=-2,Y2=2，点击 OK； （ 2）定义四周圆弧 Main Menu PreprocessorModeling CreateLinesLines Fillet（ 选择直线L1， L2 Apply，形成一个圆角，同样方式形成 4个圆角 ） ; （ 3）将弧线与直角形成面 Main Menu PreprocessorModeling CreateAreasArbitraryBy line； （ 4）定义圆 M
3、ain Menu PreprocessorModeling CreateAreasCircleSolid Circle（ WP X=0,WP Y=0 R=1） （ 5）面图元的减运算 Main Menu PreprocessorModelingOpreateBlooeansSubtractAreas（选择整个正方形，点击 Apply，然后选择四个圆角面，点击 OK）； Main Menu PreprocessorModelingOpreateBlooeansSubtractAreas（选择整个面，点击 Apply，然后选择中间的圆，点击 OK）； （ 6） 定义材料属性 (a) Main Me
4、nu Preprocessor Material Props Material Models Structure line elastic Isotropic (b)在 EX 框中输入弹性模量 2.1e11， PRAY 框中输入比例 0.33， 点击 OK 完成 ; （ 7） 定义单元类型 (a)Main Menu Preferences; (b)勾选 Structural 选项 (表示作结构分析用 )再按 OK 完成 ; (c) Preprocessor Element Type 点击 Add 按钮 (然后在单元类型库面板上左框内点击 Structural Shell(右框内点击 4node
5、(Shell63)按 OK关闭单元类型库面板 ; (d)按 Close 关闭对话框 ; （ 8） 定义实常数 Main Menu PreprocessorReal ConstantsAddTK（ I） 输入 0.1，点击 OK,然后点击 close 关闭面板； （ 9） 划分网格 Main Menu Preprocessor MeshingMesh Tool Size control element edge length0.1MeshPick AllOK； （ 10）加载约束 Main Menu Solution Define-LoadsApply StructuralDisplacemen
6、tOn LinesAll DOF输入 0，点击 OK Main Menu Solution Define-LoadsApply StructuralPressureOn Areasvalue=20000 载荷施加 图 如下 ： （ 11） 求解 Main Menu SolutionSolveCurrent LSOK； 三、计算结果 （ 1）绘制 应力 图 Main MenuGeneral Postproc Plot Results Contour Plot Nodal Solu select:stress -von Mises； Main MenuGeneral PostprocQuery R
7、esultsSubgrid SoluStressvon Mises SQEV在对话框中 点击 maxOK； 应力变形图如下 ： 最大应力值为 0.578e+07Pa （ 2）绘制 位移 图 Main MenuGeneral Postproc Plot Results Contour Plot Nodal Solu select:DOF solution Displacement Main MenuGeneral PostprocQuery ResultsSubgrid Solu DOF solutionUSUM在弹出的对话框 中点击 maxOK 找出变形位置如图： 最大位移值为 0.144e-
8、3m （ 3） 考虑对称性计算最大应力和位移 ： 由于约束对称，载荷对称，所以取 1/4 研究 ； 此时解得的最大应力点如图： 最大 应力值为 0.645e+7pa 位移变形图 如图 ： 最大位移值为 0.145e-03m 通过上述图形对比分析结果如下表 ： 结构分析 最大应力值（ pa） 最大位移值（ m） 整体结构 0.578e+07 0.144e-03 取对称的 1/4 0.645e+07 0.145e-03 四、实验总结： 通过本次 ANSYS 上机实验的操作和报告的完成，我再次充分认识到理论知识的学习对于学好 ANSYS 有限元软件的重要性。相对于其他应用型软件而言， ANSYS作为大型权威性的有限元分析软件，对提高解决问题的能力是一个全面的锻炼过程，是一门相当难学的软件，因而，要学好 ANSYS，对学习者就提出了很高的要求，一方面，需要有比较扎实的力 学理论基础，对 ANSYS 分析结果能有个比较准确的预测和判断，可以说，理论水平的高低在很大程度上决定了 ANSYS 使用水平；另一方面，需要我们不断摸索出软件的使用经验不断总结以提高解决问题的效率。
