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有限元分析及应用报告
题目：教室课桌有限元分析 姓名：XXXX 学号：XXX 班级：机械XXX 学院:机械学院 指导老师：XXXXX
二零一五年一月
标准文案
ANSYS2 一． 问题概述
下图所示可以展示大部分高校课桌结构。
即基本结构为一个钢制支架用地脚螺栓固定在地面上，然后将胶合木平板用螺栓连接在钢制支架上。
在本报告中，将对胶合木板和钢制支架做有限元分析。假定250kg的重量施加在在该课桌表面上，分析木板和钢架的变形和应力，并进行校核。
钢材的弹性模量为2.1× Pa，泊松比为0.3； 腹面木胶合板弹性模量1.1× Pa，泊松比为0.45。 在设计中均假定材料为各向同性材料。
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ANSYS3 二． 问题分析 在日常生活中，课桌受力主要为桌面受到垂直方向的压力，所以桌面可以使用壳单元进行分析，而钢制支架则主要受到由桌面传递的弯矩产生变形，因此可以用梁单元进行分析。所以根据课桌的结构和其受力特点，实体课桌结构可以简化为梁单元和壳单元的组合，所以首先将课桌简化为由梁单元beam189和壳单元shell63构建的模型。 在有限元模型中，当shell单元和beam单元划分网格的节点重合时，该节点能够起到传递力的作用，所以利用这一特点能将shell单元和beam单元连接起来进行分析 简化得到的课桌形状尺寸如下图：
50mm 1000mm 200mm 600mm 500mm 200mm
图2-1 简化课桌形状尺寸示意图
三．有限元建模
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ANSYS4 1．设置计算类型 由问题分析可知本问题属于平面静应力问题，所以选择preferences为structure。
2．单元类型选定
由问题分析可知，本例需要使用梁单元beam189，壳单元shell63。所以在element type中添加这两科单元。
3．材料参数
支架的材料钢，则其材料参数：弹性模量E=2.1e11，泊松比为 σ=0.3，在软件中定义为材料1。
桌面的材料为胶合木板，则取弹性模量1.1× Pa，泊松比为σ=0.45，在软件中定义为材料2。
4．定义实常数和sections
在real constants中定义shell单元的
厚度为0.03mm。 在
sections
中的
beam→common
sections设置梁单元的截面形状和尺寸，如图3-1所示。
图3-1 梁单元截面形状尺寸，单位：m
5．几何建模
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ANSYS5 按照前述所的尺寸利用ansys的modeling依次建立keypoint：1(-0.1,0,0),2(0,0,0),3(1,0,0),4(0,0.5,0),5(0,0.6,0)，6(-0.2,0.6,0)，7(-0.3,0.6,0）, 8(-0.1,0,-1),9(0,0,-1),10(1，0,-1),11(0,0.5,-1),12(0,0.6,-1)，13(-0.2,0.6,-1)，
14(-0.3,0.6,-1），create LINES依次连接各个keypoint即可创建所有直线。create AREAS创建两个面（划分为两个面是为了在一个面加均匀载荷pressure=2500N/0.1）。
6．网格划分
首先使用mesh attribute选择作为支架的line，设置其为材质钢NO2，单元beam189，截面形状NO1。其次选择两个area，设置其材质为木板NO2,单元shell63，实常数No1。
划分网格时，先拾取beam各条边进行Size Control，和地面连接的四条边设定NDIV为5；垂直的两条长边NDIV为15，两条短边为10，支撑桌面的两条边NDIV为10，加强筋的两条边NDIV为15，三条最长的1m边NDIV为20。再选mesh tool的type为line，则即可将上述的边line划分为单元。再次点击mesh tool选择两个平面，选择quad和mapped即可完成网格划分。 下图3-2所示为划分网格后的情况。
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有限元分析报告及应用报告材料4
