有限元例题分析报告.docx

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有限元例题分析报告

压力容器的应力分析报告

1、分析目的

应用ANSYS10.0进行压力容器的应力分析，从而确定容器的最大应力和变形，为容器设计提供参考。

2、几何模型

容器设计压力13.5MPa，工作压力12.3MPa，弹性模量201MPa，泊松比0.3。

图11/4容器模型图

3、划分网格

采用Plane82单元对模型进行有限元划分，包含907个节点，256个单元。

图2网格划分

3、边界条件

1）对称条件约束

在容器对称的部分施加固定位移载荷。

2）在线上施加面载荷

容器承受内压力，故在线上施加面载荷P=13.5MPa。

3）施加集中载荷

法兰上的螺栓力转化为一个集中力作用，故可在此处一节点上施加集中力，且F=82109N。

图3对称位移和面载荷图4集中力载荷

4、静力分析结果

1）变形分析

图5变形图

图中蓝色单元为变形后的形状，白色单元是为变形的图形。

图6节点X方向位移图

由上图可知，最大的X向节点最大位移值为0.209×10-6mm，最小位移为0.188×10-8mm。

2）应力分析

图7等效应力分布图

上图是容器的应力分布图，由图可知，最大应力为302.054MPa,小于容器材料的极限应力，故可满足使用要求。

图8壁厚为34mm处的应力分布图

由上图可知，应力随着壁厚由内而外的增加而减小；X向的应力也是如此，但变化幅度较大；Y向的应力却相反变化，但变化的范围较小。

5、结论

对容器应力分析后，可得该容器满足应力要求，可安全使用。

三角桁架受力分析

1、分析目的

图1所示为一三角桁架，各杆件通过铰链连接，杆件材料参数及几何参数如表1和表2所示，桁架承受集中力F1=3500N，F2=2500N。

本桁架通过有限元计算，分析桁架的受力变形和应力情况。

表1杆件材料参数

E1/Pa

E2/Pa

E3/Pa

V1

V2

V3

2.2E11

6.8E10

2.0E11

0.3

0.26

0.26

表2杆件几何参数

L1/m

L2/m

L3/m

A1/m2

A2/m2

A3/m2

0.8

1.0

0.6

6E-4

9E-4

4E-4

2、几何模型

桁架在ANSYS中可用平面图形表示，如图1所示。

图1几何模型

3、划分网格

此次分析采用LINK1单元，对于每一个杆件赋值材料属性和几何属性。

每一个杆件作为一个单元处理。

共划分三个节点，三个单元。

图2单元划分

图3网格划分属性设置

4、边界条件

1）集中力载荷

F1、F2都为集中力在载荷，施加在一个节点上。

2）位移边界

三角桁架的左端固定，故设定此处两个节点的位移为0。

图4边界条件

5、结果分析

1）变形分析

桁架受力变形如图5所示，在水平力F1和竖直力F2作用下，桁架的铰接处向右下方移动，杆件L1、L2被拉长变形。

图5变形图

图6位移场等值线图

图6可见，发生位移最大的地方在右端节点处，为0.112mm。

图7节点位移结果

2）应力分析

节点1和节点3的反作用力如图8所示：

图8节点反作用力结果

实体梁的分析

1、分析目的

如图1所示，在梁2000×300的表面上作用有大小为1MPa的压力，梁为矩形中空截面，两端Φ200圆柱面为支撑表面。

计算分析梁的绕度和应力情况。

图1实体梁

2、几何模型

E=2.0E11,u=0.3。

图2几何模型（中间为壳，两侧为圆柱实体）

3、划分网格

实体部分采用SOLID186单元，壳采用SHELL93单元，并且SHELL93单元壳的厚度为0.2，分别划分网格。

图3网格划分

壳体部分共划分4695个节点，2336个壳单元。

实体部分共划分2112个节点，1227个实体单元。

整个模型共划分6807个节点，3563个单元。

4、边界条件

1）位移边界条件

在梁的两端施加固定约束，即在模型的两端表面的所有节点施加位移边界条件，如图4所示。

图4位移边界条件

2）压力载荷

在壳的一个表面施加压力载荷，如图5所示，红线代表表面作用的压力。

图5压力载荷

5、结果分析

1）变形分析

梁受到压力载荷，向下弯曲，如图6所示。

图6变形图

梁的节点Y向位移图如图7所示。

图7位移等值线图

2）应力分析

图8等效应力分布图

（1）

图8图9可见，梁的最大应力值为0.174E-03。

图9等效应力分布图

（2）