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1、成绩评定表学生姓名班级学号机械设计制造平面梁结构的内专业课程设计题目力计算及其自动化评语组长签字：成绩日期20年月日课程设计任务书学院机械工程学院专 业机械设计制造及其自动化学生姓名班级学号课程设计题目平面梁结构的内力计算实践教学要求与任务 :一、 1. 平面连杆的静力学分析；2. 超静定桁架有限元计算，温度应力的有限元计算和环的温度应力的有限元计算；3. 平面梁结构的内力计算；4. 空间梁的静力学分析；5. 压力容器的静力学分析； 6. 机翼模型的模态分析；7. 压杆稳定临界载荷计算；8. 过盈配合与拔销接触分析；9. 轮子的静力学分析；10. 轴承座的有限元分析。二、通过调研在工厂，企业或
2、科研单位进行工程实践的基础上。或结合老师的科研课题，针对具体工程实例，应用ANSYS软件进行有限元分析计算，也可参考材料力学，弹性力学或机械设计中的问题或习题，如有限元ANSYS练习上机指南附录中的题目进行分析计算。工作计划与进度安排 :一、学习CAE软件 ANSYS（ 28 学时）第 1 次上机（ 4 学时）做有限元ANSYS上机练习指南中习题1；第 2 次上机（ 4 学时）做有限元ANSYS上机练习指南中习题2；第 3 次上机（ 4 学时）做有限元ANSYS上机练习指南中习题3,4 ；第 4 次上机（ 4 学时）做有限元ANSYS上机练习指南中习题5,6,7 ；第 5 次上机（ 4 学时）
3、做有限元ANSYS上机练习指南中习题8；第 6 次上机（ 4 学时）做有限元ANSYS上机练习指南中习题9；第 7 次上机（ 4 学时）做有限元ANSYS上机练习指南中习题10；二、自拟题目上机（第8 次上机， 4 学时）注：该部分练习需要上机4 学时，如果课内上机时间不够，学生可利用课后业余时间完成，课程实训说明书撰写不占用课内时间，由学生自行安排时间完成。指导教师：专业负责人：学院教学副院长：2014年月日2014年月日2014年月日有限元课程设计前言有限元分析的基本概念是用简单的问题代替复杂的问题后在求解， 他将求解域看成是由许多称为有限元的小的互连子域构成，对每一单元假定一个合适的（较
4、简单的）近似解，然后推导求解这个域的总得满足的条件( 如结构的平衡条件 ) ，从而得到问题的解，这个解不是准确解，而是近似解。因实际问题被较简单的问题取代。由于大多数问题无法得到准确的解，而有限元不仅计算精度高，而且能适应各种不同的形状。 因而成为行之有效的因而成为行之有效的工程分析手段有限元是那些集合在一起能够表示实际连续域的离散单元， 有限元的概念早在几个世纪前就己产生并得到了应用， 例如用多边形 （有限个直线单元） 逼近圆来求得圆的周长， 但作为一种方法而被提出， 则是最近的事。 有限元法最初被称为矩阵近似方法， 应用于航空器的结构强度计算， 并由于其方便性、 实用性和有效性而引起从平力
5、学研究的科学家的浓厚兴趣。 经过短短数十年的努力， 随着计算机技术的快速发展和普及， 有限元方法迅速从结构工程强度分析计算扩展到几乎所有的科学技术领域， 成为一种丰富多彩、 应用广泛并且实用高效的数值分析方法。有限元方法与其他求解边值问题近似方法的根本区别在于它的近似性仅限于相对小的子域中。 20 世纪 60 年代初首次提出结构力学计算有限元概念的克拉夫 (CClough) 教授形象地将其描绘为 : “有限元法 =Rayleigh Ritz 法+分片函数”，即有限元法是 Rayleigh Ritz 法的一种局部化情况。 限元法将函数定义在简单几何形状的单元域上， 且不考虑整个定义域的复杂边界条
6、件， 这是有限元法优于其他近似方法的原因之一。 随着市场竞争的加剧， 产品更新周期愈来愈短， 企业对新技术的需求更加迫切， 而有限值模拟技术是提升产品质量、 缩短设计周期、 提高产品竞争力的一项有效手段， 所以，计算机技术和计算方法的发展， 有限元法在工程设计和科研领域得到了越来越广泛的重己经成为解决复杂工程分析计算问题的有效途径，从汽车到航天飞机几乎所有的设计制造都己离不开有限元分析计算，其在机械制造、 材料加工、航空航天、 汽车、土木建电子电器、 国防军工、船舶、铁道、石化、能源和科学研究等各个领域的广泛使用已使水平发生了质的飞跃。目录一、前言 .0二、平面梁结构的静力学分析 21.问题阐
7、述 22.物理参数与几何参数 . 2三、交互式的求解过程 . 31.创建节点 .3 .2. 定义单元类型和材料特性 . 43. 创建单元 .54. 施加约束和载荷 . 55. 求解 . . 76. 后处理 . . 87. 退出程序 . . 11四、参考文献 . . 12平面梁结构的内力计算问题阐述：一简支梁结构， M=10KN?M,F=10KN,Q=10KN/M。 B=0.1M，梁高 H=0.2M 梁长L=3M.该梁进行分析，画出弯矩图和剪力图。用材料力学计算所得剪力和弯矩图如下：本题是将梁划分为6 个单元， 7 个节点，采用基于欧拉梁理论（材料力学）的 2 维平面梁单元 BEAM3模拟实际结
8、构，进行静力学分析。创建节点1.1创建梁的各个节点给梁的各参数赋值 : UtilityMenu：Parameters Scalar Parameters 界面，在 Selection 下输入梁高 H=0.2 按下 Accept ；输入梁宽 B=0.1 Accept ；梁长 L=3 Accept ；计算梁的横截面积 AREA=B*H Accept ；计算梁的截面惯性矩IZZ=B*H*H*H/12 Accept ；然后定义载荷：弯矩 M=10000 Accept ；集中力 F=-10000Accept ；均布载荷 Q= 10000Accept ； Close.Main Menu：Preproces
9、sor Modeling Create NodeIn Active CS 。在创建节点窗口内，在 NODE后的编辑框内输入节点号 1，并在 X，Y，Z 后的编辑框内输入0， 0， 0 作为节点 1 的坐标值。按下该窗口内的 Apply 按钮。输入节点号 7，并在 X，Y， Z 后的编辑框内输入L，0，0 作为节点 7 的坐标值。按下 OK按钮。Main Menu：Preprocessor-Modeling-CreateNodeFillbetween Nds。在图形窗口内，用鼠标选择节点1和7。按下 Fill between Nods窗口内的 Apply 按钮。按下 OK按钮，完成在节点1 到节
10、点 7 之间节点的填充。1.2显示各个节点Utility Menu：PlotctrlsNumberings将 Node numbers 项设置为 On。 Utility Menu ：Plot Nodes Utility Menu ：List Nodes对出现的窗口不做任何操作，按下 OK按钮。浏览节点信息后，关闭该信息窗口。2定义单元类型、材料特性和梁的横截面几何参数2.1定义单元类型Main Menu：Preprocessor Element Type Add/Edit/Delete按下 Element Type 窗口内的 Add 按钮。在单元类型库中，选择左侧列表中的BEAM单元家族，及右
11、侧列表中elastic 3类型。按下 OK按钮完成选择。按下 Close 按钮关闭 Element Type 窗口。2D2.2定义材料特性Main Menu：PreprocessorMaterial PropsMaterial Models。在材料定义窗口内选择：StructuralLinear ElasticIsotropic。在 EX后的文本框内输入数值 2.06e11 作为弹性模量。按下 OK按钮完成定义。2.3定义梁的横截面几何参数Main Menu：Preprocessor Real Constants Add/Edit/Delete。按下 Real Constants窗口内的 Add 按钮。按下 Real Constants for Element Type依次输入 1,AREA,IZZ,H 。
