ansys有限元分析作业

有限元作业报告

班级：

学号：

姓名：

指导教师：

日期：2014.8

目录

题目描述 (3)

题目分析 (3)

操作步骤 (4)

1.定义工作文件名和工作标题..` (4)

2. 定义单元类型和材料属性 (4)

3.导入几何模型 (7)

4.生成有限元网格 (8)

5.施加约束和载荷 (9)

结果显示 (10)

结果分析 (13)

题目描述：

日常所用的凳子的简易建模与分析

上板

凳腿下牙条上牙条

材料参数：弹性模量E=11GPa，泊松比v=0.33，密度ρ=450kg/m3

题目分析：

凳子由四根凳腿支撑，凳腿之间有牙条连接，凳子的上表面受到向下的应力。

对于板凳，其主要承受的力来自于板面所受到的压力。日常生活中，其所受到的力不是很大，而且受力接近均匀，故在ansys分析过程中可以通过给予板面一定的压力来模拟人坐在上面时它所承受的力，以此来分析其所产生的应力应变，从而可以通过分析局部应力应变，来优化其结构，达到延长其使用寿命的目的，这也是本次利用ANSYS分析的缘由。

对于面上的模拟力，我们以成年人50kg的重量均匀分布在凳面上，根据事先测量好的板凳参数（单位mm)：

上板尺寸为350×250×15,凳腿尺寸为40×30×400。

由以上参数确定板面所受压强为:

()Pa

50=

10

⨯

g

⨯

/

=取F=5500Pa

÷

m

N

Kg

m

K

F5714

25

.0

35

.0

操作步骤：

1.定义工作文件名和工作标题

1）定义工作文件名。

菜单方式：执行Utility Menu-File→Change Jobname-youxianyuan，单击OK按钮。

命令行方式：/FILENAME

2）定义工作标题。

菜单方式：执行Utility Menu-File→Change Tile-dengzi，单击OK 按钮。

命令行方式：/TITLE

2.定义单元类型和材料属性

1）定义单元类型

(1)选择Main Menu→Preprocessor→Element Type→Add/Edit/Delete命令，弹出如图所示[Element Types]对话框。

(2) 单击[Element Types]对话框中的[Add]按钮，在弹出的如下所示[Library of Element Types]对话框。

（3）选择左边文本框中的[Solid]选项，右边文本框中的[8node 185]选项，单击OK。

（4）再次回到[Element Types]对话框，单击[close]按钮结束，单元定义完毕。

2）定义材料参数

(1) 在ANSYS程序主界面，选择Main Menu→Preprocessor→Material

Props→Material Models命令，弹出如下所示[Define Material Model Behavior]对话框。

(2) 选择对话框右侧Structural→Linear→Elastic→Isotropic命令，并单击[Isotropic]选项，接着弹出如下所示[Linear Isotropic Properties for Material Number 1]对话框。

(3)在[EX]文本框中输入弹性模量“1.1E10”，在[PRXY]文本框中输入泊松比“0.33”，单击OK。

(4)[Define Material Model Behavior]对话框右侧选择Structural →Density，弹出[Density for Material Number 1]对话框，在[DENS]

中输入“450”，单击OK。

(5)回到[Define Material Model Behavior]对话框，直接关闭对话框，至此材料参数设置完毕。

3.导入几何模型

1）选择ANSYS，菜单→File→Import→PARA→选择dengzi.x_t→OK。2）生成实体

菜单PlotCtrols→Best Quality Image→Reset to Globals。

4.生成有限元网格

Preprocessor →Meshing →Mesh Tool→Global，采用自由网格划分单元。拾取实体，单击OK按钮。

5.施加约束和载荷

1）施加约束

执行Main Menu→Preprocessor→Loads→Define Loads→Apply→Structural→Displacement→On Areas。弹出一个拾取框，拾取平面如图所示，单击OK按钮,，选择“ALL DOF”，再单击OK按钮。

2）施加载荷

主要是板面上的均布力，通过Main Menu→Preprocessor→Loads→Define Loads→Apply→Structural→Pressure→On Areas。，选择好上板面，输入数值5500。

结果显示

1.变形图：

2.应力图

由上图可知，最大应力为384751。

3.位移图：

由上图可知，最大位移为116E-04.

结果分析：由以上应变图和应力图及位移图可知，当人坐姿端正时，凳子主要是正面的上牙条与凳腿连接处应力最大，变形也大，其次便是四条凳腿与上板面中心处，而对于最下方的四根下牙条而言，其受力不大，应变小，作用没有凸显出来。

综上所述，我认为，上牙条与凳腿间应力较大，故它们之间的连接需更加牢靠、强度更大，日常为插槽的连接方式，应辅以铁钉加固；同时，凳子的上牙条和上板面的变形和位移最明显，故这两部分可适当增大横截面积；而下牙条变形最不明显，应力也较小，可适当减小其横截面积。