清华大学：《有限元分析》课程教学资源_上机习题

有限元分析课上机习题 上机习题要求 1)习题1、2为必做题,习题3、4选做其中之一,习题5、6选做其中之 2)独立完成4个上机题,并完成一份分析报告。分析报告中要对所计算的问题 和建模过程做简要分析,以图表形式分析计算结果。 3)上交分析报告和4个上机题的日志文件(*.log文件),不要提交.db文件 日志文件要求清楚、简洁。上述文件上传到指定的ftp服务器。 习题1:选用 Plane82单元分析如图1所描述的水坝受力情况,设坝体材料的平 均密度为2g/cm,考虑自重影响,材料弹性模量为E=700Mpa,泊松比为0.3。按 水坝设计规范,在坝体底部不能出现拉应力。分析坝底的受力情况,是否符合要 求。建模和分析过程参考上机指南中的 Project2。 按以下步骤施加体力: 1)在材料属性中设定密度: ANSYS Main Menu→ Preprocessor→ Material Props → Material Models→ Structural→ Density→Dens:2000 施加重力载荷: ANSYS Main Menu→ Solution→ Define loads→Appy→ Structural Gravity→ ACEY:9.8→Ok Rl=0.3 R2=0.5 图1水坝截面图 图2受温度载荷的圆筒示意图 习题2、如图2所示的短圆筒,内半径为0.3m,外半径为0.5m,高度为1m。假 定圆筒内、外壁温度均为200℃,上端面温度为300℃,下端面绝热,导热系数为

有限元分析课上机习题 上机习题要求： 1）习题 1、2 为必做题，习题 3、4 选做其中之一，习题 5、6 选做其中之一。 2）独立完成 4 个上机题，并完成一份分析报告。分析报告中要对所计算的问题 和建模过程做简要分析，以图表形式分析计算结果。 3）上交分析报告和 4 个上机题的日志文件（*.log 文件），不要提交.db 文件， 日志文件要求清楚、简洁。上述文件上传到指定的 ftp 服务器。 习题 1：选用 Plane82 单元分析如图 1 所描述的水坝受力情况，设坝体材料的平 均密度为 2g/cm3，考虑自重影响，材料弹性模量为 E=700Mpa, 泊松比为 0.3。按 水坝设计规范，在坝体底部不能出现拉应力。分析坝底的受力情况，是否符合要 求。建模和分析过程参考上机指南中的 Project2。 按以下步骤施加体力： 1) 在材料属性中设定密度：ANSYS Main Menu →Preprocessor →Material Props →Material Models →Structural →Density →Dens: 2000 施加重力载荷：ANSYS Main Menu →Solution →Define Loads →Apply →Structural →Gravity →ACELY: 9.8 →OK 4m 5m 2m 水深 4m R1=0.3 R2=0.5 图 1 水坝截面图 图 2 受温度载荷的圆筒示意图 习题 2、如图 2 所示的短圆筒，内半径为 0.3m，外半径为 0.5m，高度为 1m。假 定圆筒内、外壁温度均为 200℃，上端面温度为 300℃,下端面绝热，导热系数为

40w/mc°,计算圆筒的温度场分布。建模和分析过程参考上机指南中的 Project4。 习题3、由等直杆构成的平面桁架如图3所示,等直杆的截面积为25cm2,弹性 模量为E=2.le5Mpa,所受的集中力载荷为10e8N。建模过程参考上机指南中的 Project5。分析该桁架的强度是否符合要求,给出约束节点的支反力、杆件受力 以及受力节点的位移。 Im 载荷:1.0e8N 图3超静定桁架 P 图4(a)超静定粱的受力与约束 h 图4(b)粱的截面 习题4、矩形截面超静定粱的受力与约束情况如图4(a)所示,截面如图4(b) 所示,b=20m,h=80mm,材料的弹性模量为E=2.1×105Mp,泊松比为0.3。集

40w/mc°，计算圆筒的温度场分布。建模和分析过程参考上机指南中的 Project4。 习题 3、由等直杆构成的平面桁架如图 3 所示，等直杆的截面积为 25cm2，弹性 模量为 E=2.1e5 Mpa，所受的集中力载荷为 1.0e8N。建模过程参考上机指南中的 Project5。分析该桁架的强度是否符合要求，给出约束节点的支反力、杆件受力 以及受力节点的位移。 1m 1m 1m 载荷：1.0e8 N 图 3 超静定桁架 图 4（a） 超静定粱的受力与约束 图 4（b） 粱的截面 习题 4、矩形截面超静定粱的受力与约束情况如图 4（a）所示，截面如图 4（b） 所示，b=20mm,h=80mm ，材料的弹性模量为 E Mpa 5 = 2.110 ，泊松比为 0.3。集

中力P=100N,分布载荷q=200N/m。求粱的支反力、最大位移及最大位移出现 的位置。建模和分析过程参考上机指南中的 Porject6。 习题5、如图5所示的空心圆球,R1=0.3m,R2=0.5m,受到P=100Mpa的内压作 用,材料的弹性模量为E=2.1×103Mp,泊松比为0.3。求空心圆球的受力后的 径向位移并分析计算精度,要求将计算结果与解析解进行比较,选则一个与解析 解最接近的网格方案。建模和分析过程参考上机指南中的 Porject3。 空心圆球受内压作用后径向位移的解析解为: 4(1+/2x3 R tu P E R R3 习题6、一侧固定的方板如图6所示,长宽均为1m,厚度为5cm,方板的右侧受 到均布拉力q=200Mpa的作用。材料的弹性模量为E=2.1×10°Mpa,泊松比为 0.3。对方板采用两种不同位移约束方式进行计算,分析采用那种约束方式比较 合理。位移约束方式如下 1)对12边同时施加x和y方向的位移约束 2)对12边施加x方向的位移约束,对12边的中间一点施加y方向的位移约束 建模和分析过程参考上机指南中的 Porject7。 图5空心圆球的四分之一截面 图6矩形板示意图

中力 P=1000N，分布载荷 q=200N/m 。求粱的支反力、最大位移及最大位移出现 的位置。建模和分析过程参考上机指南中的 Porject6。 习题 5、如图 5 所示的空心圆球，R1=0.3m，R2=0.5m，受到 P=100Mpa 的内压作 用，材料的弹性模量为 E Mpa 5 = 2.110 ，泊松比为 0.3。求空心圆球的受力后的 径向位移并分析计算精度，要求将计算结果与解析解进行比较，选则一个与解析 解最接近的网格方案。建模和分析过程参考上机指南中的 Porject3。 空心圆球受内压作用后径向位移的解析解为：             − + − + + = P R R r R E r ur 1 1 1 2 (1 ) 2 3 1 3 2 3 3 2    习题 6、一侧固定的方板如图 6 所示，长宽均为 1m，厚度为 5cm，方板的右侧受 到均布拉力 q = 200Mpa 的作用。材料的弹性模量为 E Mpa 5 = 2.110 ，泊松比为 0.3。对方板采用两种不同位移约束方式进行计算，分析采用那种约束方式比较 合理。位移约束方式如下： 1) 对 12 边同时施加 x 和 y 方向的位移约束； 2) 对 12 边施加 x 方向的位移约束,对 12 边的中间一点施加 y 方向的位移约束。 建模和分析过程参考上机指南中的 Porject7。 图 5 空心圆球的四分之一截面 图 6 矩形板示意图