彈性力學ansys分析.doc

圖1為一個承受內壓的薄板，在其中心位置有一個小圓孔，相關的結構尺寸參考圖1所示。 材料屬性：彈性模量E=2e11Pa，泊松比為0.3。 拉伸載荷為：q=3000Pa。 平板的厚度為：t=0.01mm。 通過簡單力學分析，該問題屬于平面應力問題，又因為平板結構的對稱性，所以只要分析其中的1/4即可，如圖2所示。 圖1 板的結構示意圖 圖2 有限元分析見圖一、前處理（1） 定義工作文件名：Utility MenuFileChange Jobname，彈出如圖3所示的Change Jobname對話框，在Enter new Jobname后面的輸入欄中輸入Plate，并將New Log and error files復選框選為yes，單擊OK。 圖3 定義工作文件名對話框（2） 定義工作標題：Utility MenuFileChange Title，在出現的對話框中輸入The Analysis of Plate Stress with small Circle，單擊OK。 圖4 定義工作標題對話框（3） 重新顯示：Utility MenuPlotReplot。（4） 關閉三角坐標符號：Utility MenuPlotCtrlsWindow ControlsWindow options，彈出一個對話框，在Location of triad 后面的下拉式選擇框中，選擇Not Shown，單擊OK。（5） 選擇單元類型：Main MenuPreprocessorElement TypeAdd/Edit/Delete，彈出Element Type對話框，單擊Add按鈕，又彈出如圖5所示的Library of Element Types對話框，在選擇框中分別選擇Structural Solid和Quad 8node 82，單擊OK，然后單擊Close。 圖5 選擇單元類型對話框 （6） 設置材料屬性：Main MenuPreprocessorMaterial PropsMaterial Models，彈出如圖6所示的Define Material Model Behavior對話框，在Material Model Available下面的選擇欄中，雙擊打開StructuralLinearElasticIsotr-opic，又彈出Linear Isotropic Properties for Material Number 1對話框，在EX后面的輸入欄中輸入2e11，在PRXY后面的輸入欄中輸入0.3，單擊OK，然后單擊菜單欄上的MaterialExit選項，完成材料屬性的設置。 圖6 定義材料屬性對話框 （7） 生成一個矩形面：Main MenuPreprocessorModelingCreateAreasRectangleBy Dimensions，彈出如圖7所示的Create Rectangle by Dimensions對話框，在坐標欄中依次輸入X1=0，X2=10，Y1=0，Y2=10，如圖中所示，單擊OK。 圖7 生成矩形面的對話框（8） 生成一個小圓孔：Main MenuPreprocessorModelingCreateAreasCircleSolid Circle，彈出如圖8所示的Solid Circular Area對話框，在WP X后面的輸入欄中輸入0，在WP Y后面的輸入欄中輸入0，在Radius后面輸入欄中輸入5，單擊OK，生成的結果如圖9所示。 圖8 生成圓面對話框 圖9 生成的圓面和矩形面的結果顯示（9） 打開面編號控制：Utilitu MenuPlotCtrlsNumbering，彈出如圖10所示的Plot Numbering Controls對話框，單擊AREA Area nembers后面的單選按鈕使其顯示為On，單擊OK。 圖10 面編號控制對話框 （10） 進行面相減操作：Main MenuPreprocessorOperateBooleansSubtractAreas，彈出一個拾取框，在圖形上拾取編號為A1的面，單擊OK，然后再拾取編號為A2的圓面，單擊OK。（11） 編號壓縮設置：Main MenuPreprocessorNumbering CtrlsCompress Numbers，彈出如圖11所示的Compress Numbers對話框，在Label Item to be compressed后面的下拉式選擇框中選擇All，單擊OK。 圖11 編號壓縮對話框（12） 重新顯示：Utility MenuPlotReplot。（13） 保存幾何模型：單擊工具欄上的Save_DB按鈕。（14） 設置網格的尺寸大?。篗ain MenuPreprocessorMeshingSize CntrlsManualSizeGolbal-Size，彈出一個如圖12所示的Global Element Size對話框，在SIZE Element edge length后面輸入欄中輸入0.5，單擊OK。 圖12 設置單元尺寸大小的對話框（15） 打開關鍵點編號控制：Utility MenuPlotCtrlsNumbering，彈出如圖10所示的Plot Numbering Controls對話框，單擊KP Keypoint numbers后面的單選按鈕使其顯示為ON，單擊OK。（16） 網格劃分：Main MenuPreprocessorMeshingMeshTool，彈出如圖13所示的M而是Tool對話框，在Shape后面的單選按鈕中分別選中Quad和Mapped，在其下拉式選擇框中選中Pick corners，單擊Mesh按鈕，又彈出一個拾取框，在圖形上拾取編號為A1的面，單擊OK，再次彈出一個拾取框，在圖形上依次拾取編號為3、5、4、1的關鍵點，單擊OK，則生成的網格如圖14所示。 圖13 網格劃分工具欄 圖14 生成的單元網格結果顯示二、求解（1） 打開線編號顯示：Utility MenuPlotCtrlsNumbering，彈出如圖15所示的Plot Numbering Controls對話框，單擊LINE line numbers后面的單選按鈕使其顯示為On，單擊OK。 圖15 施加邊界條件的對話框（2） 施加約束條件：Main MenuSolutionDefine LoadsApplyStructrualDisplacementOn Lines，彈出一個拾取框，在圖形上拾取編號為L5的線，單擊Apply按鈕，彈出如圖16的Apply U，ROT on lines對話框，在DOFs to be Constrained后面的選擇欄中選擇UX項，單擊對話框上的Apply按鈕，然后又彈出一個拾取框，在圖形上拾取編號為L4的線，單擊OK，又彈出如圖17的對話框，在在DOFs to be Constrained后面的選擇欄中選擇UY項，單擊OK。（3） 施加載荷：Main MenuSolutionDefine LoadsApplyStructrualPressureOn lines，彈出一個拾取框，在圖形上拾取編號為L3的線，單擊OK，又彈出如圖18的Apply PRES on lines對話框，在Loads PRES value后面的輸入欄中輸入3000，單擊OK。 圖16 施加載荷的對話框 圖17 施加載荷的結果顯示（4） 求解：Main MenuSolutionSolveCurrent LS，彈出一個信息提示框和對話框，瀏覽完畢后單擊FileClose，單擊對話框上的OK，開始求解運算，當出現一個Solution is done的信息提示框時，單擊Close按鈕，完成求解運算。（5） 保存分析結果：Utility MenuFileSave as，彈出一個對話框，輸入Plate_Resu，單擊OK。三、后處理（1） 位移云圖顯示：Main MenuGeneral PostprocPlot ResultsContour Plot，在Item，Comp Item to be contoured后面的左欄中選擇DOF Solution，在右欄的選擇欄中選中Translation USUM，在KUND Item to be Plotted后面的單選按鈕處選中Def+Undeformed，單擊OK，生成結果如圖18所示。 圖18 位移云圖的結果顯示（2） 列表節(jié)點的應力分量：Main MenuGeneral PostprocList ResultsNodal Solution，彈出一個如圖19所示的List Nodal Solution對話框，在Item to be listed后面的選擇欄中選擇Stress，在其右邊的欄中選擇Components SCOMP，單擊OK，這是每個節(jié)點角節(jié)點的6個應力分量將以裂變的方式顯示出來，如圖20所示。單擊列表窗口上的FileSave as選項，用戶可將它作為一個文本文件保存。 圖19 列出節(jié)點結果選項對話框 圖20 單元角節(jié)點的6個應力分量的結果顯示（3） 瀏覽節(jié)點上的Von Mises應力值：Main MenuGeneral PostprocPlot ResultsContour plotNodal Solu，彈出如圖21所示的Contour Nodal Solution Data對話框，在Item to be contoured后面的做欄中選擇Stress，在右邊欄中選擇Von Mises SEQV，單擊OK，生成結果如圖22所示。 圖21 節(jié)點應力云圖設置對話框 圖22 節(jié)點的Von-Mise應力云圖顯示（4） 設置擴展模式：Utility MenuPlotCtrlsStyleSymmetry ExpansionPeriodic/cyclic Symmetry Expansion，彈出如圖23所示的Periodic/Cyclic Symmetry Expansion對話框，單擊選中1/4Di