1、第一題1.題目概況矩形板尺寸如下圖 1，板厚為 5mm。材料彈性模量為522 10 N/mmE 泊松比27. 0。選擇以下一種工況討論：圖 1結構一的計算簡圖序號載荷約束備注1向下均布載荷 p=5N/mm，作用于 ab 邊c d 點簡支7向下集中載荷 F=1000N, 作用于 ab 邊中點c d 點簡支本次分析選取的是 1 和 2 兩種情況。由于 1,2 種情況十分類似，所以這里主要分析第一種情況的步驟。2 模型建立2.1單元選擇及其分析本次問題中的矩形薄板的應力分析屬于平面應力分析，是結構靜力學問題。定義單元類型為二維四邊形單元。（1）圖 2，首先在 Preference 菜單中定義分析類型

2、為 Structural。圖 2（2） 在 Preprocessor/Elementtype/Add/Edit/Delet 中定義單元屬性為二維四邊形單元，如圖 3 所示。圖 3相應的選項設置如圖 4 所示：圖 4（3）定義材料特性：EX=200000，PRXY=0.27。如圖 5，圖 6 所示：圖 5圖 6（4）定義平板厚度為 5，如圖 7 所示：圖 72.2 模型建立及網格劃分（1）圖 8 在 XY 面內建立矩形，輸入如圖中所示數據，完成后創(chuàng)建的模型如圖 8所示。圖 8圖 9（2）劃分網格。點擊 Preprocessor/Meshing/Meshingtool 后，設置網格的屬性。定義四邊

3、形網格的邊長為 5 如圖 10 所示,點擊 Mesh 后，開始網格劃分如圖 10 所示。圖 10圖 112.3 載荷處理（1）定義分析類型。點擊 Solution/Analysis Type/New Analysis,設為 static，即結構靜態(tài)分析。如圖 12 所示。（2）施加約束。點擊 Solution/Define Loads/Apply/Structural/Displacement/on Nodes后，點擊 c,d 兩個節(jié)點后，設置選項如圖 13 所示，約束后的模型如圖 14 所示。圖 14（3） 施加載荷。 點擊 Solution/Define Loads/Operate/App

4、ly/Structual/Pressure/On lines,選擇 a,b 邊后出現選項卡后，點擊設置如圖 15 所示參數。設置完成后載荷如圖 16所示。圖 15（3）求解：Solution/Solve/Current LS,分析成功后如圖 16 所示。圖 163 計算分析3.1 位移分析結果（1）查看變形。點擊 General Postproc/Plot Result/Deformed Shape,彈出的對話框匯中，選擇“Def + undeformed”,單擊 OK 后，變形圖如圖 17 所示。圖 17（2）查看平板位移等值云圖，如圖 18 所示：3.2應力分析結果點擊 General P

5、ostproc/Plot Result/Control plot/Nodal Solu,彈出的對話框選擇“stress”中，應力等值云圖如圖 19 所示。圖 19第二種情況第二種情況：向下集中載荷 F=1000N, 作用于 ab 邊中點，c d 點簡支。由于在第一種情況是已經分析了具體的分析步驟，所以第二種情況直接給出結果。圖 21 為等效位移云圖，圖 22 為等效應力云圖圖 20圖 213.3 兩種情況下的結果比較與分析：3.3.1 位移分析：通過比較兩種情況下的位移圖：題目 1 施加載荷為均布于直線 ab 邊上的載荷，而位移約束為 c d 點簡支，故矩形板中間部分位移最大，但位移的變化是均

6、勻的，沒有出現突然的增大或減小，由位移圖中也可以看出，整個 ab 邊是一個圓弧形，沒有凹凸的地方。 而題目 7 施加載荷為作用于 ab 邊中點的向下集中載荷， 位移約束情況與題目 1 相同，由于是集中載荷，故位移最大部分為載荷作用點處，位移的變化在集中力作用位置要比其他地方大得多，在位移圖中，ab 邊中點處的顏色明顯要比其他地方深。另外，由于兩種情況施加的載荷和位移約束均為對稱情況（X 方向位移不大，c d 點簡支可近似為對稱的位移約束） ，故位移分布也呈現對稱的情況。3.3.2 應力分布分析：通過比較兩種情況下的應力圖：題目 1 施加載荷為均布于直線 ab 邊上的載荷，而位移約束為 c d

7、點簡支，故位移約束處應力最大，其他部分顏色都差不多，表示應力大小也是差別不大。題目 7 施加載荷為作用于 ab 邊中點的向下集中載荷，位移約束情況與題目 1 相同，由于是集中載荷，故應力最大部分可能為載荷作用點處，也可能為位移約束處，實際分析結果顯示為位移約束處（c 點）應力最大，另外由于兩種情況施加的載荷和位移約束均為對稱情況（X 方向位移不大，c d 點簡支可近似為對稱的位移約束） ，故應力分布也呈現對稱的情況。應力圖體現出了集中載荷作用下存在著應力集中。第二題題目概況1.1 基本數據各種圓孔，橢圓孔隨大小、形狀、數量，分布位置變化引起的應力分布變化；各種形狀， 大小的切槽及不同位置引起應

8、力分布的變化等， 選擇二至三種情況討論，并思考其與機械零部件的構型的相對應關系。圖 2開孔/切槽示例1.2 分析對于本題來說， 我分了四種情況來討論， 主要體現開圓孔和方槽對平面薄板的影響。在受力分析的過程中，選擇 cd 簡支，均布力施加于 ab 邊，然后根據有限元的結果分析薄板應力集中情況。2 模型建立2.1單元選擇及其分析對于矩形板應變應力求解，單元選擇固體結構單元中 PLANE82 就能達到相應的精度，并選擇帶厚度平面應力（plane stress with thickness） 。PLANE82 是 2 維 4 節(jié)點單元(PLANE42)的高階版本。 對于四邊形和三角形混合網格，它有較

9、高的結果精度；可以適應不規(guī)則形狀而較少損失精度。2.2 模型建立及網格劃分將四種情況的模型建立結果和網格劃分結果都一起體現出來。第一種情況的模型建立和網格劃分結果見圖 1 和圖 2圖 1圖 2第二種情況的模型建立和網格劃分結果見圖 3 和圖 4圖 3圖 4第三種情況的模型建立和網格劃分結果見圖 5 和圖 6圖 5圖 6第四種情況的模型建立和網格劃分結果見圖 7 和圖 8圖 7圖 82.3 載荷處理選擇 cd 簡支，均布力施加于 ab 邊，均布力大小為 5N/mm。四種情況的載荷施加情況分別如圖 9，圖 10，圖 11，圖 12.圖 9圖 10圖 11圖 123 計算分析3.1位移分布圖 13，

10、圖 14，圖 15，圖 16 分別為四種情況的位移等值云圖。圖 13圖 14圖 15圖 163.2應力分布及其分析圖 17，圖 18，圖 19，圖 20 分別為四種工況下的工件的受力分析。圖 17圖 18圖 19圖 203.3 結果分析工件（4 種情況）下的有限元分析結果對比工況1234最大位移（m） 0.039670.039770.046830.04731等效應力 （MPa） 779.7779.32802.317801.317由上述分析結果可以看出第一種情況和第二種情況的結果很相似，這說明在平板中間部位適當開圓孔不會發(fā)生應力集中，反而由于開了圓孔適當降低其他部位的應力集中，同時還能夠節(jié)省材料。但是當開了方槽以后，可以發(fā)現平板的受力后的位移有了明顯的增加，并且應力集中明顯，而在方槽和圓孔同時存在時圓孔對平板的受力和應力集中影響并不大，適當的增加圓孔可以減少平板的應力集中，當需要在平板構件上開槽或開孔時，應當首先選擇開孔，若必須開槽時最好是使槽部分平穩(wěn)過渡，也就是在過渡部位倒圓角，可以適當的減少應力集中。同時在節(jié)約材料的角度來開，應當選擇開孔來減少應力集中。4關于計算分析的體會，意見等通過幾個學時的學習我對 ansys 已經有了初步的了解，由于課堂