有限元实验报告
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。
有限元分析实验报告
有限元分析实验报告有限元分析实验报告引言有限元分析是一种广泛应用于工程领域的数值计算方法，它可以通过将复杂的结构划分为许多小的有限元单元，通过计算每个单元的力学特性，来模拟和预测结构的行为。
本实验旨在通过有限元分析方法，对某一结构进行力学性能的分析和评估。
实验目的本实验的目的是通过有限元分析，对某一结构进行应力和变形的分析，了解该结构的强度和稳定性，为结构设计和优化提供参考。
实验原理有限元分析是一种基于弹性力学原理的数值计算方法。
它将结构划分为许多小的有限元单元，每个单元都有自己的力学特性和节点，通过计算每个单元的应力和变形，再将其组合起来得到整个结构的力学行为。
实验步骤1. 建立有限元模型：根据实际结构的几何形状和材料特性，使用有限元软件建立结构的有限元模型。
2. 网格划分：将结构划分为许多小的有限元单元，每个单元都有自己的节点和单元材料特性。
3. 材料参数设置：根据实际材料的力学特性，设置每个单元的材料参数，如弹性模量、泊松比等。
4. 载荷和边界条件设置：根据实际工况，设置结构的载荷和边界条件，如受力方向、大小等。
5. 求解有限元方程：根据有限元方法，求解结构的位移和应力。
6. 结果分析：根据求解结果，分析结构的应力分布、变形情况等。
实验结果与分析通过有限元分析，我们得到了结构的应力和变形情况。
根据分析结果，可以得出以下结论：1. 结构的应力分布：通过色彩图和云图等方式，我们可以清楚地看到结构中各个部位的应力分布情况。
通过对应力分布的分析，我们可以了解结构的强度分布情况，判断结构是否存在应力集中的问题。
2. 结构的变形情况：通过对结构的位移分析，我们可以了解结构在受力下的变形情况。
通过对变形情况的分析，可以判断结构的刚度和稳定性，并为结构的设计和优化提供参考。
实验结论通过有限元分析，我们对某一结构的应力和变形进行了分析和评估。
通过对应力分布和变形情况的分析，我们可以判断结构的强度和稳定性，并为结构的设计和优化提供参考。
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。
有限元上机实验报告(董妍)
有限元实验报告
董妍-学号 5070309005
1000000，同时时间步长的控制采取根据温度自适应的方式控制步长。 将 Max # increments 设为 1000000，Initial Time Step 设为 0.01，Finish when exceed 设为 900， Max Temperature Change Allowed 设为 10。 前两个参数是在定义为自适应步长控制 时需要给出的希望完成给定时间长度内分析所需的最大时间增量步数和建议初始时间 步长。第三个是指定当所有节点的温度都高于这一指定的基准温度时，程序结束运行。 而最后一个参数是指最大允许的温度改变值——改变这个值可以控制计算结果的精度。
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Hale Waihona Puke 有限元实验报告董妍-学号 5070309005
elements 为 0 则说明操作成功。 如果为 200， 则点击 Flip Elements 下的 All Selected 翻转 所有单元后再次检查。 在 SWEEP 命令下点击 ALL，Unused PTS 和 NODES，扫除一些重叠的损坏的点。 再次进入 CHECK 下点击 Cross Elements 察看，如果重叠元素为 0 则操作成功。 进入 RENUMBER 命令下查看目前的节点数和单元数，然后点击 Renumber All 为所有 的节点和单元重新编号以便后续操作。这样，一个有限元模型就建立好了（如图） 。
2 2 3
为了比较不同参数下对内部温度场分布的影响情况， 我计划在实验过程中将内部换热系数、材料导热系数、材 料比热以及模具尺寸作一些变化，考察这几个参数的变化 对温度场分布的影响。参数的选择会在“参数设计”部份 详细说明。
有限元实验报告
有限元实验报告
本次实验使用有限元解决线弹簧振幅特性的求解问题，以验证有限元的有效性。
本实
验采用ANSYS有限元软件作为工具，定义和处理线弹簧的模型，以完成特性曲线分析。
首先定义结构模型，将原有设计求解空间外及节点分布清晰地呈现，然后给出线弹簧
的模型定义。
设置一个约束外边界，定义在节点处的力，即离散的位移，并选择材料性质。
定义执行方式及求解参数，完成对结构模型的定义。
随后根据定义的结构模型，通过分析解线性动力学问题，求解线弹簧振幅特性的曲线。
比较有限元解出曲线与理论值的一致性，并从有限元方式的曲线分析结构响应及耐久性问题。
本次实验中，得出了线弹簧振幅特性曲线，其与理论分析值较为接近，证明有限元确
实可以较好地解决本实验所涉及的线弹簧模型分析、求解等问题。
有限元在线性振动分析
等领域具有着良好的解决能力，也可以比较方便地求解结构性能分析以及耐久性设计问题，从而较好地加强结构的可靠性。
有限元报告
有限元上机报告作业四一块尺寸为1500×800mm2的平板，一端短边固定，另一端两角点处铅直方向有支座约束。
板厚t=10mm，弹性模量E=210Gpa，u=0.33。
平板除在板上面承受p=0.001N/mm2的均布载荷外，还在点（900,400）处承受垂直板面及沿板长度方向的集中力，F=1000N。
请按下列两种情况计算结构的最大变形和vonmeises应力。
1、不考虑对称性；2、考虑对称性。
一、有限元分析的目的1）进行结构的最优方案设计；2）分析结构损坏原因，寻找改进途径。
总之，就是在产品制作之前通过仿真得到其工作性能及各种指标，及早发现设计缺陷，实现优化设计，实现降低产品研发周期和生产成本。
二、有限元模型的特点1、模型采用的单元类型：Shell Elastic 4node 632、本次分析采用单位制如下：长度（m)、力（N)、应力（pa）。
3、实体模型4、网格模型图精度0.05单元个数：480 节点个数：527 5、施加载荷与约束固定一面再固定两点加载特殊点载荷加载面载荷press:-1000N1、vonmieses图2、变形图应变图：MAX=0.003843m四、考虑对称性时1、建模图2、结构的网格模型图：单元数240 节点数279 3、加载约束和载荷固定一个面固定一点加上载荷，特殊点的载荷为原来的一半，定义最下面的一条边为对称边，进行计算后：由于应用对称性约束的位置和自由度不变，加载的载荷在X和Z方向的力的大小减半，作用点和原来相同。
加载在面上的均布载荷不变。
4、V onmieses图5、应变图应变图：MAX=0.003843m6、对比两种方法的结果方法最大应力（MPa）最大应变(m) 节点数单元数不考虑对称性40.1 0.003843 527 480考虑对称性40.1 0.003843 279 240五、分析与结论本次实验利用将一个具有对称性的实体用两种方法仿真出来，通过对比可知两种方法做出来的应力和应变图以及图中的最大值是一样的。
有限元分析试验报告
有限元分析试验报告
一、试验目的
本次试验的目的是采用有限元分析方法对某零部件进行应力分析，为零部件的优化和设计提供参考。
二、试验原理
有限元分析是采用数学方法对工程结构进行分析，以预测其在外载作用下的变形和应力，从而确定结构的强度和刚度。
分析时将结构划分为有限数量的小单元，利用元件所具有的基本物理特性和相应的数学方程式，计算出每个单元或整个结构的位移、变形、应力等基本的力学量。
三、试验步骤
1.了解零部件的结构和使用环境，建立有限元模型。
2.导入有限元软件，对建立的有限元模型进行网格划分。
3.分配材料性质和加载条件。
4.运行分析，得出计算结果。
5.对计算结果进行分析和评估，对零部件的设计进行改进。
四、试验结果
通过有限元分析，我们得出了零部件在不同工况下的应力云图和变形云图，可以清晰地看到零部件的应力集中区域和变形程度。
同时，我们对零部件的设计进行了改进，使其在承受外力时具有更好的强度和刚度。
五、结论
通过这次试验，我们了解了有限元分析在工程设计中的应用，掌握了分析流程和技术方法。
在实际工程设计中，有限元分析是一种非常重要的工具，有助于提高设计质量和降低成本，值得工程师们广泛运用。
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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一、实验目的
通过上机对有限元法的基本原理和方法有一个更加直观、深入的理解；通过对本实验所用软件平台Ansys 的初步涉及，为将来在设计和研究中利用该类大型通用CAD/CAE 软件进行工程分析奠定初步基础。
二、实验设备
机械工程软件工具包Ansys 三、实验内容及要求
1) 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/mm2，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：
图3.1.1
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。
2) 一个正方形板，边长L = 1000mm ，中心有一小孔，半径R = 100mm ，左右边
受均布拉伸载荷，面力集度q = 25MPa ，如图 3.2.1所示。
材料是
206E GPa =，0.3μ=，为平面应力模型。
当边长L 为无限大时，x = 0截面上理论解为：
)
534()4
(6222
23-+-=h y h y q y x L h q x σ
)32(2|44
220r
R r R q x x ++==σ
其中R
为圆孔半径，r 为截面上一点距圆心的距离。
x = 0截面上孔边（R r =）应力q x 3=σ。
所以理论应力集中系数为3.0。
图3.2.1
用四边形单元分析x = 0截面上应力的分布规律和最大值，计算孔边应力集中系数，并与理论解对比。
利用对称性条件，取板的四分之一进行有限元建模。
3) 如图3.3.1所示，一个外径为0.5m ，内径为0.2m ，高度为0.4m 的圆筒，圆
筒的外壁施加100MPa 的压强，圆筒的内部约束全部的自由度，材料参数是密度。
使用平面单元，依照轴对称的原理建模分析。
q
4)如图3.4.1所示，这个模型由一个立方体和一个圆柱体组成，上面是长3m宽
2米的，厚0.4m的立方体，下面是直径1.6m，高度0.6m的圆柱体，立方体和圆柱体是一个整体，材料参数都是。
现在立方体的上表面施加250的均布压强，圆柱体的下表面约束所有自由度。
尝试分析三维单元的应力应变的情况，要求用ANSYS软件建立相应的实体模型和有限元离散模型，同时说明所采用的单元的种类。
5)图3.5.1是一个方台的模型，台面是边长为1m的正方形，厚度是0.1m，四
个支柱是高度为0.6m，横截面是边长为0.04m的正方形，台面和支柱的材料参数都是，，现在台面上向下施加10的均布压强，支柱的下面的点施加所有自由度的约束。
学会使用梁单元和板壳单元，同时掌握不同类型单元如何在一起使用，要求用ANSYS软件建立相应的实体模型和有限元离散模型，同时说明所采用的单元的种类。
三、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
四、实验结果
（一）
X方向应力云图
MAY 26 2012
底线上各点X向应力图
MAY 26 2012
（二）
位移云图
MAY 26 2012 X向应力云图
MAY 26 2012
X向的应力图
MAY 26 2012
（三）
位移云图
MN
MX
X
Y Z
.159E-04.319E-04.478E-04.638E-04.797E-04.957E-04.112E-03MAY 26 2012
X 向应力云图
MN
MX
X
Y Z
.798E+08.855E+08.912E+08.969E+08.103E+09.108E+09.114E+09（四） 位移云图
MN
MX
X Y
Z
.004824.009648
.014472
.019296
.02412
.028944
.033768
.038592
MAY 26 2012
DMX =.043416
SMX =.043416
应力云图
MN
MX
X Y
Z
.957E+07
.107E+10.212E+10
.318E+10
.423E+10
.529E+10
.635E+10
.740E+10
.846E+10
MAY 26 2012
SMN =.957E+07
SMX =.951E+10
（五）
位移云图
MN
MX
X Y
Z
.001951
.003902
.005853
.007804
.009755
.011706
.013657
.015608
MAY 26 2012
USUM (AVG)
DMX =.017559
SMX =.017559
应力云图
MN MX
X Y
Z
.188E+09
.494E+09.799E+09
.110E+10
.141E+10
.172E+10
.202E+10
.233E+10
.263E+10
NODAL SOLUTION
SINT (AVG)
DMX =.017559
SMN =.188E+09
SMX =.294E+10
五、数据分析
1)由X方向应力云图可知简支梁上边受压，下边受压，且上下边沿应
力达到最大值，由边沿到中间应力逐渐减小;由y方向应力图可知简支梁
y方向受力很小，几乎可以忽略，只在约束点附近稍大。
随着网格尺寸减
小理论解与真实解差异缩小，趋于收敛。
由三角形和四边形应力图可以
看出三角形单元精度明显低于四边形。
2)有x方向应力云图和y轴上各点x方向应力图可以看出弧形区域有应力
最大值为80.82mpa。
集中的现象。
由用力云图有x
3)由于轴对称，所以可已用平面单元来进行建模分析把三维问题二维化，
使问题简单化；由实验云图可知圆筒外部受压内部位移为零，内部应力
中间小两边大、上下对称。
4)题目模型是面对称结构，由应力云图可以看出圆柱体与平板的接触点有
应力集中现象，圆柱体内部位移为零。
5)题目模型同时使用了梁单元与板单元，由应力云图可以看出四条腿与台
面接触点内侧有应力集中现象。
六、实验体会
第一次接触ANSYS，感觉还比较陌生，对照着打印课件进行实验虽然显得有些生硬模仿，但对于上手还是有很大帮助的。
软件只是一个工具，对基础知识的理解尤为重要。
实验前先认真复习书本，对基础知识理解了，才能更好地掌握这个软件。
遇到问题要耐心去解决，实在不行再求助，这样得到的解决办法才是自己的。
经过这次有限元上机实验，我对有限元这门课程又有了更进一步的理解。
52 朱天
2012/5/30
《有限元法基础》上机实验报告
学号：0908320152
姓名：朱天。