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1、实用文档标准文案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 储成峰李凡张晓东朱臻极高彬月Job name 完成日 甘口 .banshou2016-11-22一、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，
2、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。）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
3、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 : 2ell Pa,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
4、模3.5 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所示3.6 载荷及边界条件处理（要求：指出约束条件和载荷条件。）F=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。实用文档图7
5、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：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
6、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ANSYS EDANSYS Product LauncherSimulationEnvironment 下拉框中选择 ANSYSE D, Product 下拉框中选 ANSYSE D ； File Management 选项卡：设置 Working Directory 和 Job Name 命名为 banshouRuno2 .设定分析类型Main MenuPreferencesStructuralOKo3 .定义单元类型Main MenuPreprocessorElement TypeAddStr
7、uctural Solid , Quad4 Node 182Apply 一 Brick 8node 185-OK o 4.定义材料属性Main MenuPreprocessorMaterial PropsMaterial ModelsStructuralLinearElasticIsotropicEX=2ell, PRXY=0.3.5 .创建正六边形拾取菜单 main menu - preprocessor - modeling - creat - areas - polygon - hexagon, 在 wpx, wpy, radius文本框中分别输入0,0,0.01 o6 .改变视点拾取菜
8、单 uility menu - plotctrls - pan zoom rotate , 单击 iso , fit o7 .显示关键点，线号拾取菜单uility menu plotctrls numbering ,把关键点和线号打开，单击oko 8.创建关键点拾取菜单 main menu - preprocessor - modeling - creat - keypoints -in active cs , 在 npt 输入 7, x, y, z ,输入 0,0,0,单击 apply,在 npt 中输入 8, x , y , z,输入 0,0,0.05,在 npt 中输入 9, x, y,
9、 z,输入 0,0.1,0.05 ,单击 ok。9 .创建直线拾取菜单 main menu - preprocessor - modeling - creat - lines - lines - straight line , 选取 关键点7,8和8,9创建两条直线。10 .创建圆角拾取菜单 main menu- preprocessor -modeling -creat -lines - linesfillet , 拾取直 线7,8单击ok,在rad输入0.01511 .创建直线拾取菜单 main menu - preprocessor - modeling - creat - lines
10、- lines - straight line , 选取 关键点1,4,创建直线。12 .将六边形划分为两部分拾取菜单 main menu - preprocessor - modeling - operate - Booleans - divide - area byUne ,分别拾取六边形面和L4间的直线。13,划分单元拾取菜单 main menu preprocessor meshing meshtool , 单击 size controls 的 lines 后的 set,拾取直线2,3,4,单击ok,在NDIV文本框中输入3,单击apply ,再次拾取直线7,9,8单击ok,删除NDI
11、V文本框中的3,在SIZE文本框中输入0.01 ,单击ok,在mesh区 域中选 择单元形状为quad,选择划分单元的方法为mapped,单击mesh,弹出拾取窗口，拾取六边形 面的两部分，单击。k14,由面沿直线挤出体拾 取菜单 main menu - preprocessor - modeling - operate - extrude - areas 一 alonglines ,分别拾取六边形面的两部分和直线7,9,8 15,清除面单元拾取菜单 main menu- preprocessor - meshing - clear - areas , 拾取 z=0 的两个面，点 击 ok16
12、.施加约束拾 取菜单 main menu solution defineloads apply structural displacement on areas ,弹出拾取窗口，拾取z二0的两个平面，单击ok,在列表中选择“ ALLDOF”单击“ ok ” 拾取菜单 main menu solution define loads apply structural force/moment on keypoints,弹出拾取窗口，拾取扳手长臂端面的六个顶点，单击ok,选择lab为fx ,在value文本框中输入100,单击ok。17,求解拾取菜单 main menu solution solve
13、 current Is 点击 solve current load step 中的 ok , 出 现solution is ok,可以查看结果18,后处理(1)变形图Main menuGeneral Post procPlot Resultdeformed shape(2)应力图Main menuGeneral Post procPlot Resultcontour plotNodal solutionvonmises stress(3)位移图Main Menu General Post proc Contour Results 一 Nodal Solution ( Contour Nodal Solution Data 对话框)DOF Solution - Displacement vector sum OKo标准文案