结构分析软件应用—课程设计指导书.docVIP

《结构分析软件应用》 课程设计指导书 航空航天学院 工程力学专业 2011级 2014年12月 一、目的 通过该课程设计，让学生初步掌握结构分析软件ABAQUS的基本使用方法，培养学生运用结构分析软件去解决力学问题的基本技能，为学生今后在工作中运用结构分析软件去解决工程实际问题打下坚实的基础。 二、内容 自己任意选择一个力学问题，用ABAQUS软件进行有限元建模、计算，并对计算结果进行分析、讨论。问题可以从同学们学过的课程中去找，例如：材料力学、弹性力学、结构力学等，也可以选择其它感兴趣的问题。 例如，材料力学课程中的问题： 1、“拉伸实验”的有限元数值验证。 2、“扭转实验”的有限元数值验证。 3、“梁的弯曲正应力实验” 的有限元数值验证。 4、“弯扭组合应力测定实验” 的有限元数值验证。 5、“应力集中系数”的有限元数值验证。 6、“圣维南原理”的有限元数值验证。 7、“动载荷系数”的有限元数值验证。 等等……。 三、要求 学生根据选择的问题确定一个题目，首先确定几何模型，具体尺寸由学生自己确定，然后用ABAQUS软件完成问题的分析计算，并完成分析报告，报告的书写格式可参考附录。要求提交分析报告和有限元模型的*.cae文件。（分析报告的电子文档和*.cae文件打包用邮件发送到 zhanghuacq@126.com） 学生应独立完成课程设计，不得相互抄袭，只要发现有两份或以上完全相同的分析报告，一律都不予通过。 四、安排 时间：17～18周的星期一至星期五 地点：A理119 五、成绩评定 提交的分析报告，占70% 课程设计期间的表现，占30% 附录：分析报告的书写格式（参考） 《结构分析软件应用》课程设计 提交报告 题目：“拉伸实验”的有限元数值验证 学院：资源及环境科学学院 专业：工程力学 学号：xxxxxxxxxxx 姓名：XXXXXXXXXX 2014年xx月xx日 摘要：在ABAQUS平台上，采用有限元方法对《材料力学》中的“拉伸实验”进行数值实验验证。 1 引言 “拉伸实验”是测定材料力学性能的最基本最重要的实验之一。对“拉伸实验”过程进行模型简化，在ABAQUS平台上，建立数值分析的有限元模型，首先，确定“拉伸实验”试件的几何数据，建立根据试件的三维几何模型，设置相应得材料参数，划分三维网格，根据“拉伸实验”的实际工况，设置边界约束和载荷。然后提交求解器进行分析，对分析结果进行处理，得到应力—应变曲线，以及关键点的应力和应变，并且与解析解进行比较，确定出相对误差，对误差产生的原因进行分析。 2 几何模型 “拉伸实验”的试件为圆型截面试件，具体尺寸如下图所示。 试件的材料参数： 杨氏模量 E=210000 MPa, 泊松比 v = 0.3 屈服应力与塑性应变关系为： 屈服应力 塑性应变 200.000 0.000 210.287 0.002 218.884 0.004 232.872 0.008 251.393 0.015 270.943 0.025 292.586 0.040 322.939 0.070 356.923 0.120 393.554 0.200 425.829 0.300 461.094 0.450 495.813 0.650 540.000 1.000 3 有限元建模过程 在ABAQUS平台上，建立数值分析的有限元模型过程如下： 3.1 几何建模 在模块 Part中，创建试件几何模型 设置参考点 3.2设置部件属性 在模块Properties中 3.2 3.2 3.2 3.3 组集模型 在模块Assembly中： 3.4 求解步设置 在模块Step中： 3.4.1 创造求解步 3.4.2 修改历史输出 创建几何集 修改历史输出 3.5设置连接关系 在模块Interaction 创造连接关系 3.6 载荷和边界约束设置 在模块Load中： 3.6.1 边界约束设置 3.6.2 施加载荷 3.7 网格划分 在模块Mesh中： 3.7.1 设定网格划分方法 3.7.2 3.7.3 3.7.4 3.7.5 3.8 求解 提交作业 求解过程监视 4 结果分析 4.1 有限元计算结果显示 4.2 相对误差计算 通过查询方式，得到试件横截面上的应力为 MPa，杆件拉伸压缩时，横截面上应力的理论计算公式为： MPa 相对误差为： 4.3 应力应变曲线 从历史输出中提取加载点的载荷历程和位移历程数据： 位移u(mm) 载荷P(N) 0 0 0.0282457 15000 0.0564915 30000 0.0847372 45000 0.113012 60000 1.18121 75000 3.85564 90000 9.207