有限元課程設(shè)計(jì).doc

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目錄 一. 前言 二．有限元設(shè)計(jì)部分 1 問題闡述 2 解析法求解 3 模型簡化 4 ANSYS軟件應(yīng)用說明 5 結(jié)果分析 三．機(jī)械優(yōu)化設(shè)計(jì)部分 1 問題闡述 2 解析算法 3 黃金分割法順序流程圖 4 C語言源程序代碼 5 結(jié)果分析 四．設(shè)計(jì)心得 五. 參考文 一 ．前言 二．有限元設(shè)計(jì)部分 1、問題闡述 外伸梁上均布載荷的集中度為q=3kN/m，集中力偶矩Me=3kNm列出剪力方程和彎矩方程，并繪制剪力圖 。 材料力學(xué)Ι（劉鴻文 第四版） P121 圖2-1 外伸梁簡化圖 2、解析法求解 由梁的平衡方程，求出支反力為 FRA=14.5kN，F(xiàn)RB=3.5kN 梁的C A、ＡＤ、ＤＢ等三段內(nèi)，剪力和彎矩都不能有同一個(gè)方程來表示，所以應(yīng)分為三段考慮。對每一段都可以用同一個(gè)方法計(jì)算，列出剪力方程和彎矩方程，方程中ｘ以ｍ為單位，Ｆｓ（ｘ）以ｋＮ為單位，Ｍ（ｘ）以ｋＮ為單位。 　　 在ＣＡ段內(nèi)： 　　　?。疲螅ǎ剑瘢剑常ǎ埃?ｘ＜２ｍ） （g） 　　　　Ｍ（ｘ）＝－（3／２）Ｘ２（０＜ｘ＜=2ｍ） （h） 在AD段內(nèi)： Ｆｓ（ｘ）＝FRA－ｑｘ＝14.5－３ｘ（2m＜ｘ＜=6ｍ） （i） Ｍ（ｘ）＝FRA（x-2）-（1/2）X２=14.5（x-2）-（3/2）X 2 (j) (2m＜ｘ6m) M（x）是x的二次函數(shù),根據(jù)極值條件dM（x）/d(x)=0,得 14.5-3x=0 由此解出x=4.83m，亦即在那這一截面上，彎矩為極值。 代入（j） 式得AD段內(nèi)的最大彎矩為 M=6.04kNm 當(dāng)截面取在DB段，用截面右側(cè)的外力計(jì)算剪力和彎矩比較方便 結(jié)果為 Ｆｓ（ｘ）＝－FRB＝－３.5kN（6m＜ｘ＜8ｍ） （k） 　　　　?。停ǎ紽RB(8-x)=3.5(8-x)(6mf2,作前進(jìn)運(yùn)算： a3=a2+h , f3=f(a3)=0 比較f2和f3,因?yàn)閒2>f3,再作前進(jìn)運(yùn)算： h=2h=2 , a1=a2=1 , f1=f2=4 a2=a3=4 , f2=f3=0 a3=a2+h=4 , f3=f(a3)=-2 比較f2和f3,因?yàn)閒2>f3,再做前進(jìn)運(yùn)算： h=2h=4, a1=a2=2 , f1=f2=0 a2=a3=4 , f2=f3=-2 a3=a2+h=8 , f3=f(a3)=18 此時(shí)，a1,a2,a3三點(diǎn)的函數(shù)值出現(xiàn)了 “兩頭大，中間小“的情況，故初始搜索區(qū)間[a,b]=[2,8].下面按黃金分割法框圖進(jìn)行優(yōu)化。 在初始區(qū)間[a,b]=[2,8]中取兩個(gè)計(jì)算點(diǎn)并計(jì)算其函數(shù)值 a1=a+0.382（b-a)=4.292, f1=f(a1)=-1.622736 a2=a+0.618(b-a)=5.708 ,f2=f(fa2)=2.62524 比較函數(shù)值，縮短區(qū)間。因有f1ε 不滿足迭代終止條件，比較函數(shù)值f1,f2,繼續(xù)縮短區(qū)間。經(jīng)過6次迭代a=3.28632 b=3.597050 a1=3.405023 a2=3.416456 f1=-2.240980 f2=-2.243020 b-a=0.310722 滿足了給定精度，迭代即可終止，近似最優(yōu)解為 a1*=0.5(b+a)=3.441689 , a2*=f(a*）=-2.2466 以上為解析法求解的結(jié)果 3 算法流程圖 用C語言編程，其算法流程圖如下 （即為黃金分割法的順序流程圖 4．黃金分割法C語言程序 #include #include #include #define e 0.35 #define b 1 float function(float x ) { float y= pow(x,2)-7 * x+10; return(y); } void finding(float a[3],float f[3]) {float t=b,a1,f1,ia; a[0]=0; f[0]=function(a[0]); for(int i=0; ;i++) {a[1]=a[0]+t; f[1]=function(a[1]); if(f[1]=e) {t=-t;a[0]=a[1];f[0]=f[1];} else{if(ia==1) return; t=t/2;ia=1;} } for(i=0; ;i++) {a[2]=a[1]+t;f[2]=function (a[2]); if(f[2]>f[1]) break; t=2*t; a[0]=a[1];f[0]=f[1]; a[1]=a[2];f[1]=f[2]; } if(a[0]>a[2]) {a1=a[0];f1=f[0]; a[0]=a[2];f[0]=f[2]; a[2]=a1;f[2]=f1; } return; } float gold(float * e) { float a1[3],f1[3],a[4],f[4]; float c; finding(a1,f1); a[0]=a1[0];f[0]=f1[0]; a[3]=a1[2];f[3]=f1[2]; a[1]=a[0]+0.382*(a[3]-a[0]);a[2]=a[0]+0.618*(a[3]-a[0]); f[1]=function(a[1]);f[2]=function(a[2]); for(int i=0; ;i++) {if(f[1]>=f[2]) {a[0]=a[1];f[0]=f[1]; a[1]=a[2];f[1]=f[2]; a[2]=a[0]+0.618*(a[3]-a[0]);f[2]=function(a[2]);} else{a[3]=a[2];f[3]=f[2]; a[2]=a[1];f[2]=f[1]; a[1]=a[0]+0.382*(a[3]-a[0]);f[1]=function(a[1]); } if((a[3]-a[0])

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