1、绪论：力学-弹性力学-有限元法Mechanics-Elasticity - Finite Element Method (FEM),内蒙古科技大学 机械工程学院 刘学杰 2015-03,Elasticity-FEM & ANSYS-1,有限元法与实践-1Finite Element Method (FEM) & the Practice,Introduction: Outline 课程概要,1. Introduction of this course2. The mechanics and the elasticity3. The basic problems and the methods
2、of the elasticity,The study in University,Taking courses, and doing well in courses means getting the right answers on testsShould includes presentation and discussionIt is even more important to create your own works.,Introduction: the course,1. Goal（目的）:1）to build a theoretical basis for students
3、to learn FEM software; 2) to let students master the basic operations of ANSYS3）to enable students to create own works2. Teaching method（教学方法）1) the combination of theoretical study with the operations of ANSYS2）Case study（案例教学）3) Partial Bilingual (部分双语）,Introduction: the course,3. Grading（考核） Atte
4、ndance of lecture and recitation 10%； Homework assignments, Lab practice and test 20%； 70%Study reportsOr Final exam 。4. 要求认真做笔记、复习、作业、练习；掌握基本概念、总体思路、基本方法；掌握ANSYS的基本操作；努力创作优质学习报告和案例报告。,Topics suggested of the reports,1. 有限元法在本专业中的应用（综述）2. 有限元法在本专业中的一个案例分析3. 该案例的改进4. 自创案例：工程问题-数学模型-有限元模型-FEM求解-讨论-结论上
5、交报告时间：4月15日，5月27日。,Introduction：简要日程,Introduction,1. 弹性力学基础及有限单元法，任学平、高耀东主编，华中科技大学出版社，2007年10月第一版。2. 工程中的有限元方法英文版，T. R. Chandrupatla, A. D. Belegundu著，机械工业出版社，2005年4月第一版。3.有限元法基础及ANSYS应用，王新荣、陈永波主编，科学出版社，2008年第一版。4. ANSYS机械工程应用精华30例，高耀东主编，电子工业出版社，2010年1月第二版。5.The Documentation for ANSYS, including Ba
6、sic Analysis Guide； Structural Analysis Guide； ANSYS, Inc. Theory Reference； Operations Guide； Commands Reference； Element Reference，and so on. （这些资料包含在教学版ANSYS软件中，学生可以随时阅读）。,Mechanics：structure, interaction,力学：结构，作用关系,力学Mechanics,力学 Mechanics,直径通常是6m8m,力学 Mechanics,Questions,1. What did you study i
7、n the theoretical mechanics (理论力学)? What objects have be studied? The properties? The methodology?2. What did you study in the mechanics of materials (材料力学)? What object to be studied? The properties? The methodology?3. What differences are between them?,Mechanics overview,固体力学(Solid Mechanics)运动学（K
8、inetics)：点的运动；刚体运动刚体静力学（Rigid body statics)：力和力矩，力系；平衡条件，桁架，摩擦力刚体动力学（Dynamics）：牛顿定律，动量矩守恒，能量守恒振动（Mechanical vibration)：单自由系统，自由振动，强迫振动材料力学(Materials Mechanics)，弹性力学(Elasticity)：可变形物体（Deformable body)，应力和应变，胡克定律，典型变形（拉、压、扭、弯）塑性力学（Plasticity): 屈服准则，流动规律流体力学（Fluid Mechanics)水动力学（液体）气体动力学 连续体力学：还有热力学，电磁
9、场力学非连续体力学：原子级，波动方程，量子力学,Continuum mechanics,Elasticity 弹性力学,The object studied （被研究物体）: 变形体 弹性变形体The goal（目的）:研究弹性体由于外力作用或温度改变等原因而发生的应力、形变和位移。The basic hypothesis:1. 连续性: 保证可微分2. 均匀和各向同性：弹性常数（E、）不随坐标方向而变化3. 完全弹性、理想线弹性：物体完全服从胡克（Hooke）定律，应力与应变间成线性比例关系4. 小变形：使求解的方程线性化5. 初始无应力应变状态The methodology: Differ
10、ential method, Infinite element method,Elasticity 基本定义,载荷（loads) :分布载荷（the distributed force acting on surface per unit area，）体力（the body force per unit volume， )集中载荷（the load acting on a point，P )点的位移（the displacements: u, v, w）应力(stress)：受力物体截面上内力的集度，即单位面积上的内力 一点的应力状态：通过该点的各个面上应力状况的集合。应变(strain)：物
11、体内任一点因各种作用引起的相对变形 ，以百分数(%)表示，无量纲。,The analysis Model,Under what conditions? The steady loadsThe fixed displacements,The concerted itemsThe displacements: u, v, wThe highest stress and stress distributionThe largest strain and strain distribution,The object to be studied:elastic body,Elemental volume
12、,ElasticityFEM theoretical methodFEM - ANSYS,Elasticity: unknown values,Elemental volume,位移/displacements u, v, w,应变/strains,应力/stress ,Static analysis,Elemental volume,Stress & Equilibrium,The equilibrium equations,Strain-Displacement Relation几何方程(变形协调）,Strain-Displacement Relation几何方程,Stress-strai
13、n relationship物理方程（广义胡克定律）,Conclusion,1. This course: objective, contents, method2. The mechanics and the elasticity3. The basic problems and the methods of the elasticity,Homework,1、 分组，讨论选题，分工，调研。 2、简述弹性力学理论分析的主要任务和主要内容（研究对象、研究问题、基本假设、研究方法、平衡微分方程、几何方程、物理方程等）。 3、推导平衡微分方程、几何方程、物理方程。,谢谢！Thanks for your attention ! 问题和讨论（The questions and discussion),内蒙古科技大学 机械工程学院 刘学杰 2015-03,
