有限元分析实验报告
有限元实验报告
有限元实验报告一、实验目的本实验旨在通过有限元方法对一个复杂的工程问题进行数值模拟和分析，从而验证理论模型的正确性，优化设计方案，提高设计效率。
二、实验原理有限元方法是一种广泛应用于工程领域中的数值分析方法。
它通过将连续的求解域离散化为由有限个单元组成的集合，从而将复杂的偏微分方程转化为一系列线性方程组进行求解。
本实验将采用有限元方法对一个具体的工程问题进行数值模拟和分析。
三、实验步骤1、问题建模：首先对实际问题进行抽象和简化，建立合适的数学模型。
本实验将以一个简化的桥梁结构为例，分析其在承受载荷下的应力分布和变形情况。
2、划分网格：将连续的求解域离散化为由有限个单元组成的集合。
本实验将采用三维四面体单元对桥梁结构进行划分，以获得更精确的数值解。
3、施加载荷：根据实际工况，对模型施加相应的载荷，包括重力、风载、地震等。
本实验将模拟桥梁在车辆载荷作用下的应力分布和变形情况。
4、求解方程：利用有限元方法，将偏微分方程转化为线性方程组进行求解。
本实验将采用商业软件ANSYS进行有限元分析。
5、结果后处理：对求解结果进行可视化处理和分析。
本实验将采用ANSYS的图形界面展示应力分布和变形情况，并进行相应的数据处理和分析。
四、实验结果及分析1、应力分布：通过有限元分析，我们得到了桥梁在不同工况下的应力分布情况。
如图1所示，桥梁的最大应力出现在支撑部位，这与理论模型预测的结果相符。
同时，通过对比不同工况下的应力分布情况，我们可以发现，随着载荷的增加，最大应力值逐渐增大。
2、变形情况：有限元分析还给出了桥梁在不同工况下的变形情况。
如图2所示，桥梁的最大变形发生在桥面中央部位。
与理论模型相比，有限元分析的结果更为精确，因为在实际工程中，结构的应力分布和变形情况往往受到多种因素的影响，如材料属性、边界条件等。
通过对比不同工况下的变形情况，我们可以发现，随着载荷的增加，最大变形量逐渐增大。
3、结果分析：通过有限元分析，我们验证了理论模型的正确性，得到了更精确的应力分布和变形情况。
机械零件有限元分析——实验报告
中南林业科技大学机械零件有限元分析实验报告专业：机械设计制造及其自动化年级： 2013级班级：机械一班姓名：杨政学号：20131461I一、实验目的通过实验了解和掌握机械零件有限元分析的基本步骤；掌握在ANSYS 系统环境下，有限元模型的几何建模、单元属性的设置、有限元网格的划分、约束与载荷的施加、问题的求解、后处理及各种察看分析结果的方法。
体会有限元分析方法的强大功能及其在机械设计领域中的作用。
二、实验内容实验内容分为两个部分：一个是受内压作用的球体的有限元建模与分析，可从中学习如何处理轴对称问题的有限元求解；第二个是轴承座的实体建模、网格划分、加载、求解及后处理的综合练习，可以较全面地锻炼利用有限元分析软件对机械零件进行分析的能力。
实验一、受内压作用的球体的有限元建模与分析对一承受均匀内压的空心球体进行线性静力学分析，球体承受的内压为 1.0×108Pa，空心球体的内径为 0.3m，外径为 0.5m，空心球体材料的属性：弹性模量 2.1×1011，泊松比0.3。
承受内压：1.0×108 Pa受均匀内压的球体计算分析模型（截面图）1、进入ANSYS→change the working directory into yours→input jobname: Sphere2、选择单元类型ANSYS Main Menu: Preprocessor →Element Type→Add/Edit/Delete →Add →select Solid Quad 4node 42 →OK (back to Element Types window)→ Options…→select K3:Axisymmetric →OK→Close (the Element Type window)3、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→ OK4、生成几何模型生成特征点ANSYS Main Menu: Preprocessor →Modeling →Create →Keypoints →InActive CS→依次输入四个点的坐标：input：1(0.3，0)，2(0.5，0)，3(0，0.5)，4(0，0.3)→OK 生成球体截面ANSYS 命令菜单栏: Work Plane>Change Active CS to>Global SphericalANSYS Main Menu: Preprocessor →Modeling →Create →Lines →In ActiveCoord→依次连接 1,2,3,4 点生成 4 条线→OKPreprocessor →Modeling →Create →Areas →Arbitrary →By Lines→依次拾取四条线→OKANSYS 命令菜单栏: Work Plane>Change Active CS to>Global Cartesian5、网格划分ANSYS Main Menu: Preprocessor →Meshing →Mesh Tool→(Size Controls) lines: Set →拾取两条直边:OK→input NDIV: 10 →Apply→拾取两条曲边:OK →input NDIV: 20 →OK →(back to the mesh tool window) Mesh: Areas，Shape: Quad，Mapped →Mesh →Pick All(in Picking Menu) → Close( the Mesh Tool window)6、模型施加约束给水平直边施加约束ANSYS Main Menu: Solution→Define Loads →Apply→Structural →Displacement→On Lines →拾取水平边：Lab2: UY → OK给竖直边施加约束ANSYS Main Menu: Solution→Define Loads →Apply→Structural →DisplacementSymmetry B.C.→On Lines→拾取竖直边→OK 给内弧施加径向的分布载荷ANSYS Main Menu: Solution→Define Loads →Apply→Structural →Pressure →On Lines →拾取小圆弧；OK →input VALUE:1e8→OK7、分析计算ANSYS Main Menu: Solution →Solve →Current LS→OK(to close the solve Current Load Step window) →close8、结果显示ANSYS Main Menu: General Postproc →Plot Results→Deformed Shape…→select Def + Undeformed→OK (back to Plot Results window)Contour Plot→Nodal Solu…→select: DOF solution, 分别选X-Component of displacement + Deformed Shape with undeformed model;Y-Component of displacement + Deformed Shape with undeformed model;Displacement vector sum + Deformed Shape with undeformed model.Contour Plot→Nodal Solu…Stress 下分别选X-Component of stress + Deformed Shape with undeformed model;Y-Component of stress + Deformed Shape with undeformedmodel;Z-Component of stress + Deformed Shape withundeformed model;Von mises stress + Deformed Shapewith undeformed model.查看各后处理结果的数据并回答最后面的问答题。
2018-有限元分析报告-范文模板 (8页)
MAXIMUM ABSOLUTE VALUES
力图；
并注明最大位移和最大应力；（除支撑点附
近）
二，分析过程
1、简化模型并创建有限元单元模型图1
图2
（1） 由于结构对称性，现取球形容器的一个截面作为研究对象，如上图所示。
（2） 单元类型选择：plane42
（3） 定义材料属性：EX：2.06E11 泊松比PRXY : 0.3
（4） 创建模型:先后生成两个圆环面,分别为液面以上部分和液面以下部分;
1.2分析任务：分析在板上开不同形状的槽时板的变形以及应力应
变的异同，讨论槽的形状对板强度以及应力集中的影
响。
2． 模型建立
2.1利用前处理器的moldling功能建立板的几何模型。
1）用create画出基本几何要素。
2）用moldling模块的布尔运算得出开方槽的板的几何模型。
2.2定义材料性质，实常数， 单元 类型，最后单元划分。
⑹由于工程实际多采用混凝土现浇工艺，所有构件的连接处视为刚接 ⑺由于拱顶与主梁之间的混凝土的厚度较小，可忽略这部分混凝土，让拱顶与主梁直接接触。
⑻由于桥面的重量较其它杆件大得多，故只考虑桥面的重量。 ⑼计算车辆对桥面的荷载时，不考虑车辆的具体尺寸，将其定义为均布荷载加在桥面上。
五 模型受力分析
在桥面上施加规范规定的10.5kN/m2的公路一级荷载，来模拟车辆对桥的压力。
学 生：於军红
学 号：201X2572
指导教师：张大可
报告日期：201X.12.19
重庆大学
机械工程学院 机械设计制造及其自动化系
二零一二年十一月制
南理工有限元分析实验报告
有限元上机实验报告学生专业学生学号学生姓名实验日期南京理工大学机械工程学院一、实验设备机械工程软件工具包Ansys二、实验主要流程和步骤（1）建立有限元模型的几何、输入模型的物理和材料特性、边界条件和载荷的描述、模型检查的整个过程。
具体操作如下： ①定义文件名 ②建模③选用单元类型 ④设定单元的厚度 ⑤设定材料属性 ⑥离散几何模型 ⑦施加位移约束 ⑧施加压强⑨查看最后的有限元模型（2）对建立的有限元模型选择相应的求解器进行求解运算。
（3）对计算结果进行考察和评估，比如绘制应力、变形图，将结果与失效准则进行比较等。
习题11、已知条件简支梁如图3.1.1所示，截面为矩形，高度h=200mm ，长度L=1000mm ，厚度t=10mm 。
上边承受均布载荷，集度q=1N/mm 2，材料的E=206GPa ，μ=0.29。
平面应力模型。
X 方向正应力的弹性力学理论解如下：)534()4(622223-+-=h y h y q y x L h q x σ2、目的和要求（1）在Ansys 软件中用有限元法探索整个梁上x σ，y σ的分布规律。
（2）计算下边中点正应力x σ的最大值；对单元网格逐步加密，把x σ的计算值与理论解对比，考察有限元解的收敛性。
（3）针对上述力学模型，对比三节点三角形平面单元和4节点四边形平面等参元的求解精度。
3、实验步骤（1） 定义文件名， （2）建模，（3）选用单元类型 （4） 设定单元的厚度 （5） 设定材料属性 （6） 离散几何模型 （7）施加位移约束 （8） 施加压强（9） 查看最后的有限元模型 （10） 提交计算 （11） 查看位移（12） 查看模型X 方向应力（13） 查看X 方向上的应力关于X 轴的位移图模型图1MNMXXY Z0.116E-06.232E-06.348E-06.464E-06.580E-06.696E-06.812E-06.927E-06.104E-05APR 13 201309:15:22NODAL SOLUTION STEP=1SUB =1TIME=1USUM (AVG)RSYS=0DMX =.104E-05SMX =.104E-05位移云图1MNMXXY Z-188808-147068-105329-63589-218501989061629103369145108186848APR 13 201309:23:35NODAL SOLUTION STEP=1SUB =1TIME=1SX (AVG)RSYS=0DMX =.104E-05SMN =-188808SMX =186848应力云图1107.036283.180459.324635.468811.612987.7561163.9001340.0441516.1881692.3321868.479(x10**2) 0.1.2.3.4.5.6.7.8.91DISTAPR 13 201309:32:04POST1STEP=1SUB =1TIME=1PATH PLOT NOD1=1NOD2=2X1X 向应力关于X 轴位移图 三角单元三角单元模型1MNMXXY Z0.964E-07.193E-06.289E-06.386E-06.482E-06.578E-06.675E-06.771E-06.867E-06APR 13 201309:42:17NODAL SOLUTION STEP=1SUB =1TIME=1USUM (AVG)RSYS=0DMX =.867E-06SMX =.867E-06三角单元位移图1MNMXXY Z-129669-100854-72038-43223-14408144084322372038100854129669APR 13 201309:43:16NODAL SOLUTION STEP=1SUB =1TIME=1SX (AVG)RSYS=0DMX =.867E-06SMN =-129669SMX =129669三角单元应力云图1104.842224.027343.212462.397581.582700.767819.952939.1371058.3221177.5071296.688(x10**2) 0.1.2.3.4.5.6.7.8.91DISTAPR 13 201309:46:38POST1STEP=1SUB =1TIME=1PATH PLOT NOD1=1NOD2=2X1三角单元X 向应力关于X 轴位移图1MNMXXY Z-158263-123094-87924-52754-17585175855275487924123094158263APR 13 201309:50:47ELEMENT SOLUTION STEP=1SUB =1TIME=1SX (NOAVG)RSYS=0DMX =.867E-06SMN =-158263SMX =158263X 向应力中间最大两边小，有限元解只是一种数值近似与理论解还是有误差的。
有限元分析实验报告(总16页)
有限元分析实验报告(总16页)
一、实验介绍
《有限元分析实验》是一门介绍有限元（Finite Element，FE）分析技术和其应用的
实验课程。
本实验关注有限元分析的模拟原理和方法。
实验的主要内容是用有限元的概念
在ANSYS软件中进行结构力学分析。
主要涉及载荷分析、屈曲、几何非线性及拓扑优化等
内容。
二、实验仪器及软件
1.仪器设备：绘图仪、计算机、网络线缆
2.软件：ANSYS 、AutoCAM
三、设计要求
1.以ANSYS软件进行结构力学分析。
2.针对给定结构，设计并进行一维载荷分析，并对多自由度系统非线性载荷进行考虑，考虑实验/实测材料材料屈曲与应变的变形行为。
3.由于结构的复杂性，需要进行拓扑优化，提高结构的刚度和强度，并最终获得合理
的设计。
四、实验结果
通过软件模拟的过程，获得了结构的建模、载荷变形、板材截面结构的优化和变形分
析等数据。
通过这些数据，结构的刚度和强度得到了大幅增强，可以很好地满足设计要求。
在材料变形分析方面，不论是应变还是屈曲方面，力与变形之间的关系也得到了明确的表示，用于进一步对其进行后续实验处理。
五、结论
通过本次实验，我们能够得出以下几个结论：
1.通过有限元（Finite Element，FE）分析的模拟，我们可以更有效地求解复杂的结
构力学问题，从而提高能源利用效率。
2.有限元分析不仅可以识别结构的局部变形行为，还可以用于优化结构，提高其刚度
和强度。
3.有限元可以用于几何非线性及拓扑优化方面的研究，具有重要的技术意义和应用价值。
ABAQUS实验报告
ABAQUS实验报告一、实验目的本次实验使用 ABAQUS 软件进行有限元分析，旨在研究具体研究对象在特定条件下的力学性能和行为，为实际工程应用提供理论依据和参考。
二、实验原理ABAQUS 是一款功能强大的有限元分析软件，它基于连续介质力学的基本原理，通过将复杂的结构体离散为有限个单元，并对每个单元进行力学分析，最终得到整个结构体的响应。
在本次实验中，我们采用了具体分析方法，如线性分析、非线性分析等，并结合相关材料模型，如弹性模型、塑性模型等来描述研究对象的材料特性。
三、实验模型1、几何模型通过建模软件或方法构建了研究对象的几何模型，其尺寸和形状为详细描述。
2、网格划分为了提高计算精度和效率，对几何模型进行了合理的网格划分。
采用了网格类型，如四面体网格、六面体网格等，网格尺寸为具体尺寸。
3、边界条件和加载方式根据实际情况，设定了边界条件，如固定约束、位移约束等，并以加载方式，如集中力、分布力等对模型进行加载。
四、实验材料1、材料属性研究对象所采用的材料为具体材料名称，其弹性模量为数值，泊松比为数值，屈服强度为数值等。
2、材料本构关系选用了合适的本构关系模型，如线弹性模型、弹塑性模型等来描述材料在受力过程中的应力应变关系。
五、实验步骤1、模型建立在 ABAQUS/CAE 中创建部件，绘制几何形状，定义材料属性，划分网格。
2、装配模型将各个部件按照实际装配关系进行组装。
3、定义分析步设置分析类型（静态分析、动态分析等）和分析步时间。
4、定义边界条件和载荷按照实验设计施加边界条件和载荷。
5、提交作业设置计算参数，提交分析作业进行求解。
6、结果后处理分析计算结果，提取所需的数据，如位移、应力、应变等，并进行可视化处理。
六、实验结果与分析1、位移结果得到了研究对象在加载作用下的位移分布云图。
从结果可以看出，最大位移出现在具体位置，位移值为具体数值。
通过分析位移结果，可以评估结构的变形情况和稳定性。
2、应力结果应力分布云图显示，最大应力集中在具体位置，应力值为具体数值。
有限元分析报告（1）
有限元分析报告（1）有限元仿真分析实验⼀、实验⽬的通过刚性球与薄板的碰撞仿真实验，学习有限元⽅法的基本思想与建模仿真的实现过程，并以此实践相关有限元软件的使⽤⽅法。
本实验使⽤HyperMesh 软件进⾏建模、⽹格划分和建⽴约束及载荷条件，然后使⽤LS-DYNA软件进⾏求解计算和结果后处理，计算出钢球与⾦属板相撞时的运动和受⼒情况，并对结果进⾏可视化。
⼆、实验软件HyperMesh、LS-DYNA三、实验基本原理本实验模拟刚性球撞击薄板的运动和受⼒情况。
仿真分析主要可分为数据前处理、求解计算和结果后处理三个过程。
前处理阶段任务包括：建⽴分析结构的⼏何模型，划分⽹格、建⽴计算模型，确定并施加边界条件。
四、实验步骤1、按照点－线－⾯的顺序创建球和板的⼏何模型（1）建⽴球的模型：在坐标(0,0,0)建⽴临时节点，以临时节点为圆⼼，画半径为5mm的球体。
（2）建⽴板的模型：在tool-translate⾯板下node选择临时节点，选择Y-axis,magnitude输⼊，然后点击translate+，return;再在2D－planes-square ⾯板上选择Y-axis,B选择上⼀步移下来的那个节点，surface only ,size=30。
2、画⽹格（1）画球的⽹格：以球模型为当前part，在2D－atuomesh⾯板下，surfs 选择前⾯建好的球⾯，element size设为，mesh type选择quads，选择elems to current comp,first order，interactive。
（2）画板的⽹格：做法和设置同上。
3、对球和板赋材料和截⾯属性（1）给球赋材料属性：在materials⾯板内选择20号刚体，设置Rho为,E为200000,NU为。
（2）给球赋截⾯属性：属性选择SectShll,thickness设置为，QR设为0。
（3）给板赋材料属性：材料选择MATL1，其他参数：Rho为,E为100000,Nu 为，选择Do Not Export。
有限元分析实验报告
学生学号1049721501301实验课成绩武汉理工大学学生实验报告书实验课程名称机械中的有限单元分析机电工程学院开课学院指导老师姓名学生姓名学生专业班级机电研1502班学年第学期2016—20152实验一方形截面悬臂梁的弯曲的应力与变形分析钢制方形悬臂梁左端固联在墙壁，另一端悬空。
工作时对梁右端施加垂直向下的30KN的载荷与60kN的载荷，分析两种集中力作用下该悬臂梁的应力与应变，其中梁的尺寸为10mmX10mmX100mm的方形梁。
方形截面悬臂梁模型建立1.1建模环境：DesignModeler15.0。
定义计算类型：选择为结构分析。
定义材料属性：弹性模量为 2.1Gpa，泊松比为0.3。
建立悬臂式连接环模型。
（1）绘制方形截面草图：在DesignModeler中定义XY平面为视图平面，并正视改平面，点击sketching下的矩形图标，在视图中绘制10mmX10mm的矩形。
（2）拉伸：沿着Z方向将上一步得到的矩阵拉伸100mm，即可得到梁的三维模型，建模完毕，模型如下图 1.1所示。
图1.1方形截面梁模型：定义单元类型1.2选用6面体20节点186号结构单元。
网格划分：通过选定边界和整体结构，在边界单元划分数量不变的情况下，通过分别改变节点数和载荷大小，对同一结构进行分析，划分网格如下图 1.2所示：图1.2网格划分1.21定义边界条件并求解本次实验中，讲梁的左端固定，将载荷施加在右端，施以垂直向下的集中力，集中力的大小为30kN观察变形情况，再将力改为50kN，观察变形情况，给出应力应变云图，并分析。
（1）给左端施加固定约束；（2）给悬臂梁右端施加垂直向下的集中力；1.22定义边界条件如图1.3所示：图1.3定义边界条件1.23应力分布如下图1.4所示：定义完边界条件之后进行求解。
图1.4应力分布图1.2.4应变分布如下图1.5所示：图1.5应变分布图改变载荷大小：1.3将载荷改为60kN，其余边界条件不变。
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武汉理工大学学生实验报告书实验课程名称机械中的有限单元分析开课学院机电工程学院指导老师姓名学生姓名学生专业班级机电研 1502 班2015—2016 学年第 2 学期实验一方形截面悬臂梁的弯曲的应力与变形分析钢制方形悬臂梁左端固联在墙壁，另一端悬空。
工作时对梁右端施加垂直向下的30KN的载荷与60kN的载荷，分析两种集中力作用下该悬臂梁的应力与应变，其中梁的尺寸为10mmX10mmX100mm的方形梁。
1.1方形截面悬臂梁模型建立建模环境：DesignModeler 15.0。
定义计算类型：选择为结构分析。
定义材料属性：弹性模量为2.1Gpa，泊松比为0.3。
建立悬臂式连接环模型。
（1）绘制方形截面草图：在DesignModeler中定义XY平面为视图平面，并正视改平面，点击sketching下的矩形图标，在视图中绘制10mmX10mm的矩形。
（2）拉伸：沿着Z方向将上一步得到的矩阵拉伸100mm，即可得到梁的三维模型，建模完毕，模型如下图1.1所示。
图1.1 方形截面梁模型1.2 定义单元类型：选用6面体20节点186号结构单元。
网格划分：通过选定边界和整体结构，在边界单元划分数量不变的情况下，通过分别改变节点数和载荷大小，对同一结构进行分析，划分网格如下图1.2所示：图1.2 网格划分1.21 定义边界条件并求解本次实验中，讲梁的左端固定，将载荷施加在右端，施以垂直向下的集中力，集中力的大小为30kN观察变形情况，再将力改为50kN，观察变形情况，给出应力应变云图，并分析。
（1）给左端施加固定约束；（2）给悬臂梁右端施加垂直向下的集中力；1.22定义边界条件如图1.3所示：图1.3 定义边界条件1.23 应力分布如下图1.4所示：定义完边界条件之后进行求解。
图1.4 应力分布图1.2.4 应变分布如下图1.5所示：图1.5 应变分布图1.3改变载荷大小：将载荷改为60kN，其余边界条件不变。
1.31 应力分布如下图1.6所示：图1.6 应力分布图1.32 应变分布如下图1.7所示：图1.7 应变分布图1.4 改变载荷大小：将载荷改为90kN，其余边界条件不变。
1.41 应力分布如下图1.8所示：图1.8 应力分布图1.42 应变分布如下图1.9所示：图1.9 应变分布图1.5 实验结果分析当网格单元划分相同而施加的载荷不同时；从应力分布图上可以看出，当施加载荷为30kN、60kN、90kN时，应力最大的位置均为悬臂梁与墙壁固定的截面上，这与实际情况相符合，三种载荷下的最大应力为 1.769e5、3.581e5、5.307e5，即随着外加载荷的增加应力也随之增加，近似成线性关系。
从应变分布图上来看，当施加载荷为30kN、60kN、90kN时，最大应变的位置均为悬臂梁与墙壁固定的部位，这亦与实际情况相吻合，三种载荷下的最大应变分别为0.886mm、1.771mm、2.657mm，很显然随着载荷的增加应变也随之增加，也是近似呈线性关系。
实验二圆形截面阶梯轴的模态分析圆形截面阶梯轴的分析模型如图2.1所示，阶梯轴的三段长度均为20mm，截面圆的直径为10mm、15mm、20mm，阶梯轴的弹性模量2.1GPa，泊松比0.3，分析两种约束状态下的固有频率。
2.1 悬臂梁模型建立建模环境：Solidworks 2016。
定义计算类型：设置为模态分析计算。
定义材料属性：设置弹性模量为2.1Gpa，泊松比为0.3。
在Solidworks中建立阶梯轴的三维模型：（1）绘制二维草图：打开软件，点击新建零件，选择前视基准面为草图绘制平面，在前视基准面上点击直线命令绘制二维草图，并用智能尺寸命令完全约束；（2）拉伸：退出草图，点击特征命令，将第一步得到的二维草图进行旋转凸台操作，以草图中心线为旋转轴线即可得到三维模型如下图2.1所示：图2.1 阶梯轴三维模型将该模型导出Stp通用格式，并导入到Workbench中。
网格划分：通过选定边界和整体结构，在边界单元划分数量不变的情况下，通过分别改变节点数和载荷大小，对同一结构进行分析。
2.2 选择约束类型：选择约束类型为Cylindrical Support，释放切向，即约束除转动之外的其他5个自由度。
网格划分采用的是自动网格划分，如下图2.2所示：图2.2 阶梯轴网格划分2.21 定义边界条件并求解在本次实验中，给阶梯轴圆柱面约束，分析该约束状态下的固有频率及振型。
2.22 前6阶振型如下图2.3所示：1阶振型2阶振型3阶振型4阶振型5阶振型6阶振型图2.3 阶梯轴前6阶振型图2.23 前6阶固有频率：圆柱面约束下阶梯轴固有频率阶次频率（Hz）1阶0.2阶6801.33阶7149.94阶212645阶227206阶293632.3 选择约束类型：选择阶梯轴的大端面进行fixed support，即约束了阶梯轴的6个自由度。
网格划分采用的自动网格划分，如下图2.4所示：图2.4 阶梯轴网格划分2.31 定义边界条件并求解在本次试验中，阶梯轴的大端面端施加固定约束，点击求解。
2.32 前6阶振型如下图2.5所示：1阶振型2阶振型3阶振型4阶振型5阶振型6阶振型图2.5 阶梯轴前6阶振型图2.33 固有频率：固定约束下阶梯轴固有频率阶次固有频率1阶5493.62阶5498.83阶162824阶163125阶225516阶287042.4 实验结果分析由上述振型图与固有频率表可以看出：不同的约束下同一零件的固有频率差异很大，振型也相差甚远；这对于实际工程中的机械系统设计有这十分重要的理论指导意义。
实验三：分析在板上开不同形状的槽时板的变形以及应力应变的异同，讨论槽的形状对板强度以及应力集中的影响，本实验研究圆槽和方槽。
基本数据：板长300mm，宽100mm，厚5mm，圆槽直径40mm，方槽长度40mm，宽20mm； 2.1E Gpa，泊松比0.3；AC边固定，AB边受垂直于边的向下均布载荷p=20Mpa.3.1 实验板料模型的建立建模软件：Solidworks 2016定义计算类型：选择为结构分析。
建模过程：（1）绘制草图：打开软件，点击新建零件，选择前视图为绘制草图基准面，根据实验所给的数据绘制二维草图；（2）拉伸实体：根据前面所得到的二维草图，退出草图环境，点击特征命令下的拉伸凸台/基体，选择前面得到的草图，输入拉伸距离为5mm，两个模型建立过程相同，得到实体模型如下图3.1和3.2所示。
图3.1 圆槽方形板图3.2 方槽方形板3.2 圆形槽方板有限元分析：设置圆型槽方板的单元类型为SOLID 186，即20节点的6面体单元。
网格划分采用自动网格，如下图3.3图所示：图3.3 圆槽板网格划分3.21 定义边界条件并求解在本次试验中，给定AC边固定约束（fixed support），AB边施加垂直于边向下的均布载荷20Mpa，分析其应力与应变，定义边界条件如下图3.4所示：图3.4 圆槽板定义边界条件3.22 应力分布如下图3.5所示：定义完边界条件，进行求解，结果如下。
图3.5 应力分布图3.23 应变分布如下图3.6所示：图3.6 应变分布图3.3 方槽方形板受力分析：设置圆型槽方板的单元类型为SOLID 186，即20节点的6面体单元。
网格划分采用自动网格划分如下图3.7所示：图3.7 方槽板网格划分3.31 定义边界条件并求解在本次试验中，将AC边设置固定约束，即fixed support；AB边施加以20Mpa 的均布载荷，分析其应力与应变情况。
3.32 定义完边界条件如下图3.8所示：图3.8 方槽板边界条件3.33 应力分布图如下图3.9所示：定义完边界条件之后进行求解。
图3.9 方槽板应力分布图3.34 应变分布图如下图3.10所示：图3.10 方槽板应变分布图3.4 实验结果分析：当方形板开圆槽时，由应力与应变分布图可知，应力集中出现在圆槽底部和左端固定的部位，而且越远离固定端变形量越大，这与实际情况相符；当方板开方槽时设置相同边界条件下，应力集中出现在方槽的直角和左端固定部位，而且越远离固定端变形量越大。
将圆槽与方槽进行对比，发现圆槽的最大应力为592.03Mpa，而方槽的最大应力为595.04Mpa；圆槽的最大应变为0.002mm，而方槽的应变为0.003mm；通过对比可以看出相同边界条件下圆槽能有效减小应力集中和形变量，这对于零件设计是极为重要的。
实验总结本次实验分为三个不同的小实验组成，有静力学分析和模态分析，每个小实验均改变边界条件进行对比分析，从而对有限元分析从理论到实践都有一个全面的学习过程。
（1）实验一为静力学分析，通过改变力的大小，从而观察悬臂梁的应力与应变的变化，让我从生活中的力越大变形越大的直觉到理论的分析，通过这样一个过程了解了梁的内在形变关系，得出应变与力近似呈线性关系的结论。
（2）实验二为动力学分析，本实验分析了动力学中最常见的模态分析，实验对象为典型的阶梯轴零件，由于轴类零件在实际应用中最为广泛，本实验给了两种约束，分析不同约束下的阶梯轴的振动情况，得出固有频率和振型图，让我了解到不同约束下零件的固有频率也不同，从而加深了对模态概念的理解。
（3）实验三为静力学分析，本实验与实验一不同的地方在于实验一只是改变了边界条件，而本实验则改变了结构，分析在相同边界条件下，不同结构的受力情况，经实验发现圆槽比方槽的应力集中程度小，变形量也相对小，这对机械设计的结构优化具有指导意义。
通过本次实验，我学会了运用Ansys软件进行有限元分析，以及其他三维建模软件与Ansys的结合运用；加深了对有限元分析理论的理解，这为以后做工程项目打下了坚实的基础。