结构力学课程设计模板二.docx
- 文档编号:26945209
- 上传时间:2023-06-24
- 格式:DOCX
- 页数:16
- 大小:901.19KB
结构力学课程设计模板二.docx
《结构力学课程设计模板二.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《结构力学课程设计模板二.docx(16页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
结构力学课程设计模板二
飞机结构力学课程设计报告
——椅子结构的静力和振动分析报告
班级:
学号:
姓名:
提交日期:
一、问题描述
在我们日常生活中处处可以接触到椅子,它对于我们来说是一个不可或缺的工具,学生上课需要椅子,老师办公需要椅子,不同的人群、不同的场合对椅子需求的方式是各种各样的,因此椅子的样式和布局也存在很大的差别。
在本报告中我选取一种最常见的椅子作为分析对象,通过对其进行建立几何模型、划分有限元网格、施加边界条件和集中载荷、定义各向同性的材料和各个基本单元的属性、分析结果等步骤得出结构的应力云纹图,由应力云纹图可以观察出应力的梯度变化与位移变化的关系等。
再对已进行静力分析的模型进行卸载,即去除载荷,再通过分析结果得到结构的位移变形和变形的云纹图,通过云纹图进而了解结构的性能。
二、几何模型的建立
根据人的平均身体素质的水平,简单地设计所需要的结构模型。
下列图形是所选的椅子的几何模型:
主视图
侧视图
俯视图
以上的图形是由patran软件在建立几何模型时得出来的。
此模型的建立主要是通过依次建立几个实体,再将这几个实体进行编辑(Edit),进而组合成一个整体,形成了一个实体。
在建立各个实体时,所选择的是:
Action→Create,Object→Solid,Method→Primitive,其中最关键的是根据自己所设计的草图为各个实体选取适当的初始坐标以及方向向量,由已选择的初始坐标和方向向量得到所需要的实体模型。
根据所设计的尺寸要求和装配要求,使用AutoCAD2008画出椅子模型的三视图并且标注详细尺寸以及各部分的装配尺寸。
三视图中所标注的尺寸的单位是cm(厘米)。
椅子的具体尺寸
座板cm
背板cm
椅子腿cm
脚蹬cm
护杆cm
48*48*2.4
48*48*2.4
4.8*4.8*43.2
3*3*33.6
4.8*3.2*336
各个部分的具体尺寸以及装配位置见椅子模型的三视图。
三、有限元网格的划分
划分网格是采用实体网格的划分方法:
Action→Create,Object→Mesh,Type→Solid,ElemShade→Tet选项,Mesher→TetMesh,Topology→Tet10,InputList→Solid1,Value→48,直接点击[Apply],由此自动建成生成有限单元网格,如下图所示:
四、施加边界条件和集中载荷
考虑到日常生活的实际情况将椅子的四条腿固定,即为边界条件,再选取一种人们的习惯坐姿施加适当的载荷。
如图所示,在椅子座板上的中间位置处施加载荷Force<0-5000>,其中的受力节点为:
Node228230231235237243:
246250252257335337:
346349353355360371:
3991635:
16411662166316841686171117121771:
1776182018221861:
1866189218932110211122092259:
22642290:
229223052328:
23302332233323552356238723882472247325062512251325422587442044244429443144354437:
444244444446:
445044524650:
4662:
34678:
4687:
34692:
46944698:
4727;在椅子背板上的中上位置处施加载荷Force<00-200>,其中的受力节点为:
Node888156717521826:
182818361840:
18501919:
19262018202020212023202620272065:
20672070:
2074:
22075:
20812123:
212821302157:
2161216321662221223122712283:
228623072337233925512579258640224024402740314033:
404040584060:
40624064:
4066406841084112411441184202:
42144266:
4272:
34274:
4285428942924319:
433343484349435153665368537153755377:
538454025404:
54065408:
5410541254785482548454885566:
55785624:
5630:
35632:
5643564756505671:
56855694:
5696。
五、材料与属性的定义
材料
弹性模量MPa
泊松比
密度g/
杨木
7480
0.30
585
在PATRAN软件中定义材料的性能:
(1)MaterialName(材料名称):
yangmu;
(2)在[InputProperties…]选项中输入一下内容:
①ElasticModulus(杨氏模量)→7.48E+009
②PoissonRatio(泊松比)→0.3
③Density(密度)→585
定义了材料的基本属性之后,将结构中的每一部分都定义为所选的材料,即确定每一个单元的单元属性,也就是定义了整个实体的属性。
建立单元属性的步骤:
Action→Create,Object→3D,Type→Solid,PropertySetName→yizi,
Option(s)→Homogeneous、StandardFormulation,在[InputProperties…]选项中输入:
MaterialName→yangmu(在MaterialPropertySets中选择),在进行区域选择时,SelectMembers→Solid1,最后点击[Apply]即定义成功。
六、分析结果
1、静力分析分析步骤
1)进行分析:
Action→Analyze,Object→EntireModel,Type→CheckRun,JobName→yizixin2,直接点击[Apply],此时Patran会生成一个yizixin2.bdf文件,点击桌面的MDNastran2010.1图标,选择生成的.bdf文件,并点击[Run],此时模型提交Nastran运算,会弹出一个DOS形式的窗口,显示Nastran的运行情况,运算完成之后,计算机的扬声器会有提示音,同时,状态显示窗口关闭。
运算的结果是生成yizixin2.xdb文件。
2)读入分析结果:
Action→AccessResult,Object→AttachXDB,Method→ResultEntities,JobName→yizixin2,点击[SelectResultsFile...]添加刚生成的yizixin2.xdb文件。
这一步骤,是将Nastran的分析结果读入到Patran中来,这样才可以进行后处理。
3)后处理Results
①显示位移云纹图:
Action→Create,Object→QuickPlot,SelectResultCases→DefaultStaticSubcase,SelectFringeResult→DisplacementsTranslational,Quantity→Magnitude,SelectDeformationResult→DisplacementsTranslational,直接点击[Apply]。
此时,椅子模型的位移云纹图就显示出来。
②显示应力云纹图:
Action→Create,Object→QuickPlot,SelectResultCases→DefaultStaticSubcase,SelectFringeResult→StressTensor,Quantity→vonMises,SelectDeformationResult→DisplacementsTranslational,直接点击[Apply]。
此时,椅子模型的vonMises应力云纹图就显示出来。
从图中可以看出,应力的梯度变化与位移的梯度变化是一致的,在结构中有应力集中现象,这与加载有关。
到此,完成了平板的静态分析,从几何模型到有限元模型,对模型进行分析并将分析结果显示出来,完成后处理,方便易用,形象逼真。
椅子的位移情况
椅子的应力云纹图
2、模态分析分析步骤
结构的模态分析也是工程中经常遇到的问题,因此简单的建立椅子模型的模态分析的过程。
1)删除14.1节结构中的载荷Loads/BCs
①删除载荷:
Action→Delete,Object→Force,ExistingSets→f1,点击[Apply],ExistingSets→f2,点击[Apply]。
模态是结构本身的特性,当结构确定、约束条件确定之后,结构的模态也就相应的确定下来,所以,这里将施加的载荷去掉。
2)进行模态分析Analysis
①进行分析:
Action→Analyze,Object→EntireModel,Type→CheckRun,JobName→yizixin2,直接点击[Apply],此时Patran会生成一个yizixin2.bdf文件,点击桌面的MDNastran2010.1图标,选择生成的.bdf文件,并点击[Run],此时模型提交Nastran运算,会弹出一个DOS形式的窗口,显示Nastran的运行情况,运算完成之后,计算机的扬声器会有提示音,同时,状态显示窗口关闭。
运算的结果是生成yizixin2.xdb文件。
②读入分析结果:
Action→AccessResult,Object→AttachXDB,Method→ResultEntities,JobName→yizixin2,点击[SelectResultsFile...]添加刚生成的yizixin2.xdb文件。
这一步骤,是将Nastran的分析结果读入到Patran中来,这样才可以进行后处理。
3)后处理Results
各阶模态的频率:
在SelectResultCases中,会列出结构的各阶频率。
①显示一阶模态:
Action→Create,Object→QuickPlot,SelectResultCases→DefaultA1:
Mode1:
Freq.=,SelectFringeResult→EigenvectorsTranslational,Quantity→Magnitude,SelectDeformationResult→EigenvectorsTranslational,直接点击[Apply]。
此时,会显示出椅子结构的位移变形和变形的云纹图。
②依照上面的操作步骤依次得到二阶至十阶模态的位移变形和变形的云纹图。
结构的一阶模态
结构的二阶模态
结构的三阶模态
结构的四阶模态
结构的五阶模态
结构的六阶模态
结构的七阶模态
结构的八阶模态
结构的九阶模态
结构的十阶模态
七、参考文献
1、刘冰山,黄聪等编著.PATRAN从入门到精通.北京:
中国水利水电出版社,2003
2、张永昌.MSC.Nastran有限元分析理论基础与应用.科学出版社,2004.11
3、刘小年,杨月英主编.机械制图(第二版).北京:
高等教育出版社,2007.7
4、杨可桢,程光蕴,李仲生主编.机械设计基础(第五版).北京:
高等教育出版社,2006.5
5、5、薛焱,王新平编著.中文版AutoCAD2008基础教程.北京:
高等教育出版社,2008
6、杨炳成,陈偕民,郝宪武.结构有限元素法.西安:
西北工业大学出版社,1996
7、王助成.有限单元法基本原理和数值方法.北京:
清华大学出版社,1997
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 结构 力学 课程设计 模板
![提示](https://static.bdocx.com/images/bang_tan.gif)