基于有限元理论的杨氏模量测量方法

发布时间：2017-10-20 20:33

  本文关键词：基于有限元理论的杨氏模量测量方法

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【摘要】：杨氏模量是表征固体材料形变与内力关系、描述固体材料抵抗形变能力的重要物理量,它是工程中机械构件选材时的重要参数之一,同时也是结构有限元分析和优化设计的必要物理量,因此测量材料的杨氏模量有着重要的意义。针对静态法和动态法测量杨氏模量,均需使用专用的测量设备以及专用的测量试件等问题,本文提出了基于有限元理论的杨氏模量测量方法。具体研究内容及主要结论如下：(1)分别提出了基于位移、基于应变和基于模态的三种杨氏模量测量方法以实现使用一般实验设备完成对复杂零件杨氏模量的测量。首先,根据有限元理论建立起刚度矩阵与杨氏模量的关系,进而获得杨氏模量。然后,分别对这三种方法的误差的主要来源进行了判断,并研究了误差对计算结果的影响。最后,制定了具体的实施流程。(2)根据上述三种杨氏模量测量方法的具体实施流程,结合Microsoft Visual Studio及ANSYS软件,以C#为开发语言,开发了三种测量系统,并将其整合为一个基于ANSYS的杨氏模量测量平台,简化了实施流程,节省了测量所耗时间,减轻了部分工作量。(3)通过实验验证,验证本文所提出的三种基于有限元理论的杨氏模量测量方法和基于ANSYS的杨氏模量测量平台的准确性及实用性。证明了本文提出的基于有限元理论的杨氏模量测量方法不需要专用设备和专用试件,只需一般的实验设备即可完成对复杂结构杨氏模量的测量,可适用于工程结构的现场杨氏模量测量。
【关键词】：杨氏模量 位移 应变 模态
【学位授予单位】：昆明理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TB302.3
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第一章 绪论10-22
• 1.1 论文研究背景及意义10
• 1.2 国内外研究现状10-19
• 1.2.1 静态法10-14
• 1.2.2 动态法14-19
• 1.3 论文研究内容19-20
• 1.4 论文的组织结构20-22
• 第二章 有限元分析的理论基础22-30
• 2.1 有限元分析概述22-23
• 2.2 有限元分析基本思想23-25
• 2.3 有限元法分析的基本理论25-28
• 2.3.1 有限元法静力学分析基本理论25-26
• 2.3.2 有限元法动力学分析的基本理论26-28
• 2.4 本章小结28-30
• 第三章 基于有限元理论的杨氏模量测量方法30-48
• 3.1 基于位移的杨氏模量测量方法30-36
• 3.1.1 基于位移的测量方法原理30-34
• 3.1.2 基于位移的测量方法的误差分析34-35
• 3.1.3 基于位移的测量方法的实施流程35-36
• 3.2 基于应变的杨氏模量测量方法36-41
• 3.2.1 基于应变的测量方法原理原理36-39
• 3.2.2 基于位应变的测量方法的误差分析39-40
• 3.2.3 基于应变的测量方法的实施流程40-41
• 3.3 基于模态的杨氏模量测量方法测量方法41-45
• 3.3.1 基于模态的测量方法原理41-44
• 3.3.2 基于模态测量方法的误差分析44-45
• 3.3.3 基于模态测量方法的实施流程45
• 3.4 本章小结45-48
• 第四章 基于ANSYS的杨氏模量测量平台开发48-66
• 4.1 ANSYS二次开发环境选择48-49
• 4.2 功能模块设计49-53
• 4.2.1 基于位移测量方法的模块设计50-51
• 4.2.2 基于应变测量方法的模块设计51-52
• 4.2.3 基于模态测量方法的模块设计52-53
• 4.3 界面设计53-57
• 4.3.1 界面总体53-54
• 4.3.2 基于位移杨氏模量测量系统界面54-55
• 4.3.3 基于应变杨氏模量测量系统界面55-56
• 4.3.4 基于模态杨氏模量测量系统界面56-57
• 4.4 功能实现57-65
• 4.4.1 导航实现57-59
• 4.4.2 基于位移测量方法的功能实现59-61
• 4.4.3 基于应变测量方法的功能实现61-63
• 4.4.4 基于模态测量方法的功能实现63-65
• 4.5 本章小结65-66
• 第五章 实验验证66-80
• 5.1 实验方案设计66-73
• 5.1.1 实验所需设备及试件66-68
• 5.1.2 位移实验方案68-69
• 5.1.3 应变实验方案69-71
• 5.1.4 模态实验方案71-73
• 5.2 基于ANSYS的杨氏模量测量系统验证73-78
• 5.2.1 基于位移的测量系统的实例验证73-74
• 5.2.2 基于应变的测量系统的实例验证74-76
• 5.2.3 基于模态的测量系统的实例验证76-78
• 5.3 本章小结78-80
• 第六章 结论与展望80-82
• 6.1 结论80
• 6.2 展望80-82
• 致谢82-84
• 参考文献84-90
• 附录Ⅰ 攻读硕士阶段发表的论文90-92
• 附录Ⅱ 基于ANSYS的杨氏模量测量平台APDL代码92-97

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本文编号：1069203