现代设计方法课程设计题目
1、梁的有限元建模与变形分析
计算分析模型如图所示
梁承受均布载荷：1.0e5 Pa 10m 梁截面分别采用以下三种截面（单位：m）：
矩形截面： 圆截面： 工字形截面：
B=0.1, H=0.15 R=0.1 w1=0.1，w2=0.1，w3=0.2,
t1=0.0114，t2=0.0114，t3=0.007
2、坝体的有限元建模与应力应变分析
选用Plane82单元分析如图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。
(给斜边施加x方向的分布载荷：载荷函数：1000*{X})
2m水深4m5m承受内压：1.0e8 PaR1=0 .3R2=0 .5
第2题 第3题
3、受均匀内压作用的球体的有限元建模与分析
如图所示的空心圆球，R1=0.3m，R2=0.5m，受到P=100Mpa的内压作用，材料的弹性模量为
E2.110Mpa，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
54m解析解进行比较，选则一个与解析解最接近的网格方案。
3R2123(1)r2r1P 空心圆球受内压作用后径向位移的解析解为：ur3ER213R14、带孔薄板应力分析
厚度为0.01m，边长为0.16mx0.16m正方形板，在其中心开有直径为0.01m的孔，板在y方向受有0.1MPa的压力，设E＝0.1MPa，μ=0.1。分析板中的应力。 5、人字形屋架的静力分析
跨度8m的人字形屋架，左边端点是固定铰链支座，右端是滑动铰链支座。在上面的3个节点上作用有3个向下集中力P=1kN，结构的几何尺寸和边界条件如图所示，杆的横截面积为0.01m2，E=207GPa，
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试利用二维杆单元分析该屋架在3个集中力作用下的变形和内力。
第5题 第6题
6、超静定拉压杆的反力计算
在两个相距L=lm刚性面之间有一根等截面杆，杆件材料的弹性模量为E=210GPa，杆的横截面积为21m，在距离上端a=0.3m和0.6m截面位置处分别为受到沿杆件轴向的两个集中力Fl=1000N和F2=500N(如图)，试利用二维杆单元确定两个刚性面对杆件的支反力R1和R。 7、悬臂梁的有限元建模与变形分析
考虑悬臂梁如图，求x=L变形量。已知条件：E=200E9；截面参数：t=0.01m, w=0.03m, A=3E-4,I=2.5E-9；几何参数：L=4m, a=2m, b=2m；边界外力F=2N,q=0.05N/m.
8、受两端压力带孔薄板有限元分析
如图所示，E=30e6,两端压力100，中心孔内线压分布力500向外。中心孔直径为5。板厚为1。
9、平面桁架有限元分析
分析如图所示桁架结构节点变形、单元应力、底座的反力。 A＝6.25e-3m2，E=200 GPa
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第9题 第10题 第11题
10、立体桁架有限元分析
分析如图所示桁架结构节点变形、单元应力、底座的反力。A＝1.56e-3m2，E=75 GPa 11、平面刚架结构有限元分析 如图所示平面梁单元结构，A=5.5e-3m2，R＝5.5e-2m，Izz=1.6638e-5，E=210 Gpa，μ=0.3，H=0.1357 要求：施加载荷点处的变形，结构的最大应力， 12、3D梁结构分析—自行车架
自行车车架由铝合金管构成，管外径为25mm，管壁厚为2mm，E=75 Gpa，μ=0.3， 边界条件：在点3、4、6、7、8处x, y, z三方向固定
载荷：在2点处施加600N垂直向下力，同样在1点施加200N力。 要求：节点位移，结构最大应力
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13、采用平面应力问题分析钢支架强度
钢架厚度为3.125 mm，E=200 GPa
钢架左边固定，顶面施加载荷为2625 N/m，
要求：最大变形，最大应力及von Mises stress
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第13题 第14题
14、3D结构分析
材料：钢，E=200 GPa
边界条件：结构被固定在两个孔的内表面。在伸出的梁上施加载荷为1000 N/cm2 要求：最大变形，最大应力及von Mises stress 15、桁架分析
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分析如图所示桁架结构节点变形、单元应力、支撑点的反力。A＝6.25e-3m，E=200 Gpa 边界条件：在结构的底部右角和顶部左角沿X、Y方向固定
载荷：在结构的底部左角施加载荷为6000N和顶部右角施加载荷为－6000N （沿X方向）
第15题 第16题
16、钢架强度的有限元分析
几何尺寸如图所示，厚为3.125 mm，材料为钢结构。钢架固定在两个小孔内表面，2000N载荷作用在大孔的中心。要求：最大变形及应力分布。 17、平面三角形板的变形与应力分析
等腰三角形板，高为0.06m，底边长为0.06m，板厚0.01m，E=0.1MPa，μ=0.25，P=0.1KN。求三角形的变形及应力分布。要求：按图示进行网格划分。
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第17题 第18题
18、利用ansys计算平面桁架各节点位移和各杆内力、约束端反力。
E=2x106kg/m2，A=10-3m2，L=1m，P=100kg。 19、L形薄板零件应力分析
b=2a=1.2m，t=0.01m，P=1000kg，E=2x1010kg/m2，μ=0.3。
第19题 第20题
20、L形钢支架应力分析
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如图所示支架，在上表面受到2N/mm均匀载荷作用，支架在两个孔表面处固定，分析支架的受力情况。
21、六角板手在扭曲载荷作用下应力分析
一个六角板手(截面高度10mm)，几何和材料特性：截面高度＝10mm；形状＝六角形；长度＝7.5cm；把手长度＝20cm；弯曲半径＝1cm；弹性模量＝2.07x10ePa；扭曲荷载＝100 N。分析板手在这种荷载作用下的应力分布。
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第21题第22题 第23题
22、六角板手在向下载荷作用下应力分析
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一个六角板手(截面高度10mm)，几何和材料特性：截面高度＝10mm；形状＝六角形；长度＝7.5cm；把手长度＝20cm；弯曲半径＝1cm；弹性模量＝2.07x10e11Pa；向下荷载＝20 N。分析板手在这两种荷载作用下的应力分布。 23、梁的应力分析。
由工字钢构成的简支梁的支承和载荷分布如图，参数如下：E=200GPa，L＝400cm，a=200cm，h=60cm，A=200cm2，I=128000cm4。w=2000N/cm。求支点反力，梁在中间截面处的最大应力。 24、圆钢弯曲和扭转的应力分析
如图所示，求最大应力。
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E=30e10psi，υ=0.3，l=25ft，d=3ft，Section modulus (I/c) = 10 in，F=250lb，M=Fd=9000in-lb。
25、2D桁架有限元分析
A=3.0E-4 m2，E= 2.07E11 psi，求节点力及支座反力。
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83 m12345F=125 NF=100 N3 m3 m3 m3 m
第25题 第26题
26、矩形截面梁有限元计算
I = 394 in4 A=14.7 in2; Height = 12.19 in; E=30E6 psi; v=0.29. 求施力点的位移。 27、2D杆三角形结构有限元分析
A=0.01 m, E=200x109 N/m2 , μ= 0.3.求B点位移。
第27题 第28题
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28、2D带孔薄板的应力与变形分析
t=1 mm. E =107 MPa v=0.3. p=1 MPa. 求下图所示问题的应力和变形。 29、L形梁结构有限元分析
Ex = 71240 psi，Nuxy = 0.31，Fz = 1 e10-3 lb，Fx = 1485 lb，Izz = 0.54 in，Iyy = 1350 in4 t = 0.6 in，w = 30 in，L = 240 in。 第29题 第30题 30、分析受内压圆筒径向接管结构应力分布（采用三维实体单元计算） 结构参数：Di=2000，D0＝2200，di＝1000，d0＝1100，H＝1500，h＝500，r=20。 5均布载荷：内压P=10Mpa，E=2.0e10Mpa，v=0.3. 31、一侧固定的方板如图所示，长宽均为1m，厚度为5cm，方板的右侧受到均布拉力q200Mpa的作用。材料的弹性模量为E2.1105Mpa，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。
32、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
5料的弹性模量为E2.110Mpa，泊松比为0.3。集中力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。
图（a） 超静定粱的受力与约束 图（b） 粱的截面
33、二维薄板平面应力问题（采用轴对称方法）
设有图所示的正方形薄板，在对角线顶点作用有沿厚度均匀分布载荷，其合力为2 N，板厚为1单位，
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为简单起见令弹性模量E=1、泊松比＝0。用有限元法求该方板的变形。
2N1N112N1134、带孔平板有限元分析
E=75GPa，μ=0.3
35、平面屋架的静力分析
如图所示屋架结构，单元(1)-(5)的杆单元的横截面积为0.5，E=3e7，μ=0.3；单元(6)-(9) 的杆单元的横截面积为0.375，E=1e7，μ=0.3。
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