有限元大作业_有限元大作业汇总

有限元大作业由刀豆文库小编整理，希望给你工作、学习、生活带来方便，猜你可能喜欢“有限元大作业汇总”。

有限元应力分析报告大作业

机械与运载工程学院

车辆四班 龙恒 20110402415 2014年8月30日

一、问题描述

桦木板凳材料参数如图

形状参数：长40mm，宽30mm，高45mm（其他详细参数见零件图）

通过施加垂直于板凳上表面的均匀载荷600N，分析板凳的应变和应力？

二、使用inventor进行建模及应力分析

1、通过inventor建立板凳3D模型

利用草图拉伸等方法建立与零件图中尺寸一致的三维立体板凳模型

2、点选环境下的应力分析开始对板凳进行应力分析

3、根据所给条件设置材料等参数、将安全系数设为屈服强度，因为板凳主要受压变形

点开“木材（桦木）”根据前面所给参数对其进行参数设置

4、固定约束

如图板凳的4个脚底面设置为固定约束，使得板凳受载后，脚底面不会沿垂直方向位移，模拟真实情况

5、施加载荷

在板凳上表面施加大小为600N的垂直均布载荷（这里是模拟一个成人坐上去的重力）

6、划分网格

通过设置网格的尺寸参数来划分出5种不同网格数量，从而得出5种不同网格数划分得出的应力应变分布图，最后分析划分不同网格数对结果的影响。（1）网格最大

（2）网格较大

（3）网格一般大小

（4）网格较小

（5）网格最小

7、求解得出结果

得出5组不同网格数所得数据（应力云图，应变云图，所有结果数据）（1）网格数1437

根据应力云图可知，红色地方所受的应力最大，最大应力为：15.48Mpa 根据应变云图可知，红色地方的应变最大，最大应变为：0.001434μl

（2）网格数8651

根据应力云图可知，红色地方所受的应力最大，最大应力为：18.88Mpa 根据应变云图可知，红色地方的应变最大，最大应变为：0.001755μl

（3）网格数20484

根据应力云图可知，红色地方所受的应力最大，最大应力为：22.62Mpa 根据应变云图可知，红色地方的应变最大，最大应变为：0.002103μl

（4）网格数41578

根据应力云图可知，红色地方所受的应力最大，最大应力为：23.76Mpa 根据应变云图可知，红色地方的应变最大，最大应变为：0.002206μl

（5）网格数68788

根据应力云图可知，红色地方所受的应力最大，最大应力为：25.97Mpa 根据应变云图可知，红色地方的应变最大，最大应变为：0.002454μl

综合上述5种请况可知

随着网格的细分，所得的应变以及应力的结果是收敛的。最大应力约为：26Mpa 最大应变约为：0.0025μl

三、结果分析

（1）通过上述5种划分的越来越小的网格所得的结果对比分析，我们可以发现网格越小所得结果越趋于稳定变化越小，计算精度提高了，结果也是个收敛的值。但是随着网格数的增加，计算速度降低，成本增加了（当我继续细分网格的时候，计算机运行很久没有响应，直接卡机了）。

（2）对板凳进行应力应变分析后可以清楚的观察到，板凳承受应力集中作用，板面与凳腿连接处应力最大最大应力约为：26Mpa最大应变约为：0.0025μl，如图

因此在实际设计制造中我们可以在此处增加三角肋板，以此消除应力集中，提高板凳的使用寿命。

（3）通过屈服极限安全系数云图我们可以发现：最小安全系数为2.17左右，所以我们可以适当的减少板凳的材料，减轻质量，节约成本，使最小安全系数保持一个合适的值（大于1.1即可），如图

（4）由最大位移云图可以清楚的看到，板凳上表面位移最大，约为0.05224mm。由于这个值非常小，所以不会对人坐上去的舒适性以及整个板凳的外形有较大影响，如图

（5）通过inventor这款软件可以将建模与应力分析很好的结合在一起，利用计算机划分网格和进行数据分析计算，能够精确的掌握应力和应变的分布情况，为理论设计和实际制造提供数据依据，也能更大的减轻工作人员的计算难度，减小设计成本与设计时间。

四、总结

通过这次的利用生活中的实物进行有限元应力分析，我更加理解了有限元的思想。有限元分析利用数学近似的方法对真实物理系统（几何和载荷工况）进行模拟。还利用简单而又相互作用的元素，即单元，就可以用有限数量的未知量去逼近无限未知量的真实系统。就像我所得出的结果一样，它是一个收敛的结果，随着网格的细分，其结果不断的逼近真实值。

而这次使用inventor这款软件对板凳进行应力应变分析可以将建模与应力分析很好的结合在一起，利用计算机划分网格和进行数据分析计算，能够精确的掌握应力和应变的分布情况，为理论设计和实际制造提供数据依据，也能更大的减轻工作人员的计算难度，减小设计成本与设计时间。这也更让我深入学习了利用计算机软件如何解决有限元问题计算困难的问题，对于我们部分不太擅长数学计算的机械类学生，利用好计算机解决问题更成为了一项必备的技能。就如我之前遇到的问题一样，当网格细分数量增加之后，计算机处理起来也变的十分缓慢，这说明我们在处理实际问题的时候不可能把网格无限的划分，应该结合成本与精确度，得出一个合适的网格划分，这样才能最大化提高效益。

最后感谢崔老师一个学期的辛勤教导使我对有限元的思想有了较为深刻的体会！我也将再接再厉学好有限元这门课程。