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有限元分析課上機習題
有限元分析課上機習題
上機習題要求：
1）習題1、2為必做題，習題3、4選做其中之一，習題5、6選做其中之一。
2）獨立完成4個上機題，并完成一份分析報告。分析報告中要對所計算的問題和建模過程做簡要分析，以圖表形式分析計算結(jié)果。
3）上交分析報告和4個上機題的日志文件（*.log文件），不要提交.db文件，日志文件要求清楚、簡潔。上述文件上傳到指定的ftp服務器。
習題1：選用Plane82單元分析如圖1所描述的水壩受力情況，設壩體材料的平均密度為2g/cm3，考慮自重影響，材料彈性模量為。按水壩設計規(guī)范，在壩體底部不能出現(xiàn)拉應力。分析壩底的受力情況，是否符合要求。建模和分析過程參考上機指南中的Project2。
按以下步驟施加體力：
在材料屬性中設定密度：ANSYS Main Menu →Preprocessor →Material Props →Material Models →Structural →Density →Dens: 2000
施加重力載荷：ANSYS Main Menu →Solution →Define Loads →Apply →Structural →Gravity →ACELY: 9.8 →OK
圖1 水壩截面圖 圖2 受溫度載荷的圓筒示意圖
習題2、如圖2所示的短圓筒，內(nèi)半徑為0.3m，外半徑為0.5m，高度為1m。假定圓筒內(nèi)、外壁溫度均為200℃，上端面溫度為300℃,下端面絕熱，導熱系數(shù)為40w/mc°，計算圓筒的溫度場分布。建模和分析過程參考上機指南中的Project4。
習題3、由等直桿構成的平面桁架如圖3所示，等直桿的截面積為25cm2，彈性模量為E=2.1e5 Mpa，所受的集中力載荷為1.0e8N。建模過程參考上機指南中的Project5。分析該桁架的強度是否符合要求，給出約束節(jié)點的支反力、桿件受力以及受力節(jié)點的位移。
圖3 超靜定桁架
圖4（a） 超靜定粱的受力與約束
圖4（b） 粱的截面
習題4、矩形截面超靜定粱的受力與約束情況如圖4（a）所示，截面如圖4（b）所示，b=20mm,h=80mm ，材料的彈性模量為，泊松比為0.3。集中力P=1000N，分布載荷q=200N/m 。求粱的支反力、最大位移及最大位移出現(xiàn)的位置。建模和分析過程參考上機指南中的Porject6。
習題5、如圖5所示的空心圓球，R1=0.3m，R2=0.5m，受到P=100Mpa的內(nèi)壓作用，材料的彈性模量為，泊松比為0.3。求空心圓球的受力后的徑向位移并分析計算精度，要求將計算結(jié)果與解析解進行比較，選則一個與解析解最接近的網(wǎng)格方案。建模和分析過程參考上機指南中的Porject3。
空心圓球受內(nèi)壓作用后徑向位移的解析解為：
習題6、一側(cè)固定的方板如圖6所示，長寬均為1m，厚度為5cm，方板的右側(cè)受到均布拉力的作用。材料的彈性模量為，泊松比為0.3。對方板采用兩種不同位移約束方式進行計算，分析采用那種約束方式比較合理。位移約束方式如下：
對12邊同時施加x和y方向的位移約束；
對12邊施加x方向的位移約束,對12邊的中間一點施加y方向的位移約束。
建模和分析過程參考上機指南中的Porject7。
圖5空心圓球的四分之一截面 圖6 矩形板示意圖
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