網(wǎng)站的域名分為哪些網(wǎng)頁(yè)在線生成
目錄
1、四連桿工程實(shí)例以及手算求解
2、四連桿的自研有限元軟件求解
2.1、選擇單元類(lèi)型
2.2、導(dǎo)入四連桿工程
2.3、節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)定義
2.4、單元連接關(guān)系、材料定義
2.5、約束定義
2.6、外載定義
2.7、矩陣求解
2.8、變形云圖展示
2.9、節(jié)點(diǎn)位移
2.10、單元應(yīng)力
2.11、節(jié)點(diǎn)支反力
3、四連桿ANSYS軟件求解
3.1、變形云圖
3.2、節(jié)點(diǎn)位移
3.3、單元應(yīng)力
3.4、節(jié)點(diǎn)支反力
4、結(jié)果對(duì)比
4.1、節(jié)點(diǎn)位移對(duì)比
4.2、單元應(yīng)力對(duì)比
4.3、節(jié)點(diǎn)支反力對(duì)比
本系列文章致力于實(shí)現(xiàn)“手搓有限元，干翻Ansys的目標(biāo)”，基本框架為前端顯示使用QT實(shí)現(xiàn)交互，后端計(jì)算采用Visual Studio C++。
基于前文的準(zhǔn)備工作，已具備初步的有限元分析的全流程計(jì)算，接下來(lái)終于能夠進(jìn)行實(shí)例顯示啦，為了驗(yàn)證計(jì)算的準(zhǔn)確性，將自研的有限元軟件與商業(yè)軟件ANSYS的計(jì)算結(jié)果進(jìn)行對(duì)比。
1、四連桿工程實(shí)例以及手算求解
（以上計(jì)算與實(shí)例來(lái)自于《有限元分析基礎(chǔ)教程 曾攀 2008》p38~p42）
2、四連桿的自研有限元軟件求解
根據(jù)前文的基礎(chǔ)，具備了QT操作界面(點(diǎn)擊此處跳轉(zhuǎn)軟件操作界面)與C++求解功能(點(diǎn)擊此處跳轉(zhuǎn)求解類(lèi))，現(xiàn)在按照四連桿工程實(shí)例進(jìn)行求解計(jì)算。
2.1、選擇單元類(lèi)型
在軟件操作界面中選擇二維桿模型Bar_2D2Node（點(diǎn)擊此處跳轉(zhuǎn)Bar2D2Node類(lèi)的介紹）
2.2、導(dǎo)入四連桿工程
這里導(dǎo)入提前設(shè)置好的四連桿模型，在軟件操作界面中可以顯示模型的節(jié)點(diǎn)位置與單元連接狀態(tài)。
2.3、節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)定義
在四連桿實(shí)例中，一共有四個(gè)節(jié)點(diǎn)，上面的表格展示的是四個(gè)節(jié)點(diǎn)的ID以及坐標(biāo)，ID其實(shí)就是節(jié)點(diǎn)編號(hào)，與第一節(jié)的節(jié)點(diǎn)編號(hào)不同的是，這里的起始節(jié)點(diǎn)編號(hào)是0，而第一節(jié)的起始節(jié)點(diǎn)是1。其它坐標(biāo)均與第一節(jié)保持一致。
2.4、單元連接關(guān)系、材料定義
這里展示的是單元的ID、起始節(jié)點(diǎn)ID、結(jié)束節(jié)點(diǎn)ID、楊氏模量和橫截面積，注意這里的單元ID指的是單元編號(hào)，與第一節(jié)不同的是，這里的單元起始編號(hào)是從0開(kāi)始的，而第一節(jié)是從1開(kāi)始的。楊氏模量E與橫截面積A的單位與第一節(jié)是保持一致的。
2.5、約束定義
這里表示的是節(jié)點(diǎn)的約束，在0號(hào)節(jié)點(diǎn)與3號(hào)節(jié)點(diǎn)是X、Y方向的位移約束，1號(hào)節(jié)點(diǎn)是Y方向位移約束。在表格中，HorizontalFix與VerticalFix為1代表為約束狀態(tài)，0代表自由狀態(tài)。InitalHorizontalDistance與InitalVerticalDistance代表初始位移量，均為0。與第一節(jié)的工程實(shí)例保持一致。
2.6、外載定義
這里表示的是不同節(jié)點(diǎn)外載數(shù)值，1號(hào)節(jié)點(diǎn)存在水平向右大小為20000N的集中力，2號(hào)節(jié)點(diǎn)存在豎直向下大小為25000N的集中力。與第一節(jié)的工程實(shí)例保持一致。
2.7、矩陣求解
這里直接點(diǎn)擊求解器進(jìn)行數(shù)值求解。
2.8、變形云圖展示
這里可以直觀的展示四連桿的變形狀態(tài)，并且可以調(diào)整不同的圖像色階，通過(guò)調(diào)整縮放比例可以查看不同程度的變形。
2.9、節(jié)點(diǎn)位移
這里展示的是不同節(jié)點(diǎn)的位移數(shù)值。在第四節(jié)有詳細(xì)的對(duì)比。
2.10、單元應(yīng)力
這里展示的是不同單元的應(yīng)力數(shù)值。在第四節(jié)有詳細(xì)的對(duì)比。
2.11、節(jié)點(diǎn)支反力
這里展示的是不同節(jié)點(diǎn)的支反力數(shù)值。在第四節(jié)有詳細(xì)的對(duì)比。
3、四連桿ANSYS軟件求解
這里操作流程略去，直接查看結(jié)果：
3.1、變形云圖
3.2、節(jié)點(diǎn)位移
紅色方框內(nèi)的就是每個(gè)節(jié)點(diǎn)的位移數(shù)值。注意節(jié)點(diǎn)編號(hào)是從1開(kāi)始的，這里與第一節(jié)保持一致。
3.3、單元應(yīng)力
紅色方框內(nèi)的就是每個(gè)單元的應(yīng)力數(shù)值。注意節(jié)點(diǎn)編號(hào)是從1開(kāi)始的，這里與第一節(jié)保持一致。
3.4、節(jié)點(diǎn)支反力
紅色方框內(nèi)的就是存在約束的節(jié)點(diǎn)支反力信息。
4、結(jié)果對(duì)比
綜合三種計(jì)算過(guò)方法進(jìn)行數(shù)據(jù)對(duì)比（手算、自研有限元軟件、Ansys軟件）
4.1、節(jié)點(diǎn)位移對(duì)比
| 節(jié)點(diǎn)ID(按照手算ID) | 手算(mm) | 自研有限元軟件(mm) | Ansys軟件(mm) |
| 1 | X:0 Y:0 | X:0 Y:0 | X:0 Y:0 |
| 2 | X:0.2712 Y:0 | X:2.711864e-01 Y:0 | X:2.7119e-1 Y:0 |
| 3 | X:0.0565 Y:-0.2225 | X:5.649718e-02 Y:-2.224576e-01 | X:5.6497e-2 Y:-2.22246e-1 |
| 4 | X:0 Y:0 | X:0 Y:0 | X:0 Y:0 |
可以看出三種不同方式計(jì)算出的節(jié)點(diǎn)位移結(jié)果是很相近的，只不過(guò)是由于保持精度位數(shù)不同的原因，存在一些舍入誤差。
4.2、單元應(yīng)力對(duì)比
| 節(jié)點(diǎn)ID(按照手算ID) | 手算(N/mm^2) | 自研有限元軟件(N/mm^2) | Ansys軟件(N/mm^2) |
| 1 | 200 | 2.000000e+02 | 2.0000e+02 |
| 2 | -218.8 | -2.187500e+02 | -2.1875e+02 |
| 3 | -52.08 | -5.208333e+01 | -5.2083e+01 |
| 4 | 41.67 | 4.166667e+01 | 4.1667e+01 |
可以看出三種不同方式計(jì)算出的單元應(yīng)力結(jié)果是很相近的，只不過(guò)是由于保持精度位數(shù)不同的原因，存在一些舍入誤差。
4.3、節(jié)點(diǎn)支反力對(duì)比
| 節(jié)點(diǎn)ID(按照手算ID) | 手算(N) | 自研有限元軟件(N) | Ansys軟件(N) |
| 1 | X:-15833.0 Y:3126.0 | X:-1.583333e+04 Y:3.125000e+03 | X:-15833 Y:3125.0 |
| 2 | Y:21879.0 | Y:2.187500e+04 | Y:21875 |
| 4 | X:-4167.0 Y:0 | X:-4.166667e+03 Y:0 | X:-4166.7 Y:0 |
可以看出三種不同方式計(jì)算出的節(jié)點(diǎn)支反力結(jié)果是很相近的，只不過(guò)是由于保持精度位數(shù)不同的原因，存在一些舍入誤差。注意只有存在約束的節(jié)點(diǎn)才會(huì)存在支反力。