ANSYS靜力學(xué)分析APDL建模實(shí)例-應(yīng)力集中

1、計(jì)算分析模型如圖所示，習(xí)題文件名：scfF9仃卡7ThuaPlitesubjectedta占temileload.F但7i1審2.McnI-ofrhedimplmvuid«atensilete%f材料參數(shù)：E=205GPa,v=0.3力載：4500N注意單位的一致性：使用N,mm,MPa單位制建模教程在ANSYS工作文件夾內(nèi)新建stressconcentrationfacto/目錄，以存放模型文件。注意定期保存文件，注意不可誤操作，一旦誤操作，不可撤銷。1.1進(jìn)入ANSYS開始一程序一ANSYS14.5一MechanicalAPDLProductLauncher14.5然后在彈出的啟

2、動(dòng)界面輸入相應(yīng)的workingdirectory及文件名scf如通過MechanicalAPDL14.5進(jìn)入，則進(jìn)入預(yù)設(shè)的workingdirectoryworkingdirectory必須設(shè)置在電腦最后一個(gè)分區(qū)(因?yàn)榻虒W(xué)用電腦只有最后一個(gè)分區(qū)不受系統(tǒng)保護(hù))至此ANSYS靜力學(xué)分析模塊啟動(dòng)，ANSYS在“stressconcentrationfactor目錄下自動(dòng)創(chuàng)建了.log、.err等必要的文件。2.2 設(shè)置計(jì)算類型ANSYSMainMenu:PreferencesselectStructural一OK2.3 選擇單元類型ANSYSMainMenu:PreprocessorfElement

3、TypefAdd/Edit/DeletefAdd-selectSolidQuad4node182一OK(backtoElementTypeswindow)一Options-selectK3:PlaneStrsw/thkOQClose(theElementTypewindow)EleaentTypesDefinedElementTvnes：II'yp巳1PLANE182Addiptions.ICloseDelete2.4定義實(shí)常數(shù)ANSYSMainMenu:PreprocessorRealConstantsAdd/Edit/Delete一Add一OK一THK1.2fOKFJElcBent

4、TypeforRe.三恒區(qū)jChooseeleniEnttype：OKCancel2.5定義材料參數(shù)ANSYSMainMenu:PreprocessorfMaterialPropsMaterialModelsfStructuralfLinear一ElasticIsotropicinputEX:205e3,PRXY:0.3一OK2.6生成幾何模型生成特征點(diǎn)（8個(gè)）ANSYSMainMenu:PreprocessorModelingCreateKeypointsInActiveCS一依次輸入四個(gè)點(diǎn)的坐標(biāo)：input:1(0,0,0),2(75,0,0),3(75,4.5,0),4(120,4.5,

5、0),5(120,19.5,0),6(75,19.5,0),7(75,24,0),8(0,24,0)-Apply/OK(開始點(diǎn)Apply,最后一個(gè)點(diǎn)OK)Tips：如何用ANSYSMainMenu:PreprocessorfModelingCreateKeypoints一OnWorkingPlane又4亥如何操作才能生成同樣的點(diǎn)？直線（8條）2-8。跳出對話框，用鼠標(biāo)（左鍵）依次選擇點(diǎn)1、2生成直線1,依次類推生成直線ANSYSMainMenu:PreprocessorModelingCreateLinesLinesfStraightLinesTips：如何顯示線的編號？h+RPick<

6、-Un.plclckSingleCBok廣1y1ggcircleC口31tM0MaxxniiLUa.sZHlFI*孫4£KeyPNo-5L±*to£工tgm=LT2ra/H&X1aXilC|C跣|ApplVH0工p生成圓導(dǎo)角（2條）ANSYSMainMenu:PreprocessorModelingCreateLinesLineFillet一跳出對話框，用鼠標(biāo)（左鍵）依次選擇直線2、3Apply一跳出對話框，在RAD輸入3-OK生成第1個(gè)圓導(dǎo)角。按照相同的操作在直線5、6之間生成第2個(gè)圓導(dǎo)角。生成薄壁鋼板的面ANSYSMainMenu:Preprocess

7、orModelingCreateAreasfArbitraryByLines-選擇所有的線（包括直線和圓導(dǎo)角，不能遺漏，否則生不成面）一OK2.7 網(wǎng)格劃分ANSYSMainMenu:PreprocessorfMeshingfMeshToo(ElementAttributes)Globalset一跳出MeshingAttributes對話框，檢查整體單元的相關(guān)信息，不改動(dòng)該表，即只看不動(dòng)一(SizeControls)Global:Set一跳出GlobalElementSizes對話框，在SIZE輸入：2fOKf(backtothemeshtoolwindow)Mesh:Areas,Shape:

8、Quad,MappedfMeshfPickAll(inPickingMenu)-Close(theMeshToolwindow)此處只看不改(目的為了解單元相關(guān)的單元類型、材料、實(shí)常數(shù)等信息)Tips：(1)設(shè)置單元尺寸時(shí)可否選Areas(即在SizeControls里選Areas),如何可以，該如何做相應(yīng)操作以獲得想要的單元及網(wǎng)格？(2)可否生成三角形網(wǎng)格？該如何操作?(3)Mesh中的ShapeFree、Mapped的功能如何？試通過具體操作加以驗(yàn)證。Shape:MappedMesh:'Tn''QuadI3or4Med本教程采用四邊形網(wǎng)格，但學(xué)生在完成大作業(yè)進(jìn)行網(wǎng)格

9、測試時(shí)，可選用三角形網(wǎng)格。2.8 模型施加約束給左端施加固定約束（約束住全部自由度）ANSYSMainMenu:SolutionDefineLoadsApply»StructuralDisplacementOnlinesfpickthelines（選取左邊端部線）一OK一跳出對話框，選擇AllDOF,在Value中輸入0一OK。給右端施加x方向的分布載荷（按照圣維南定理，將左邊的集中力轉(zhuǎn)換為等效的均布力系，即應(yīng)力F/A=4500N/（15*1.2mm2）=250MPa）ANSYSMainMenu:SolutionDefineLoadsApplyStructuralPressure一O

10、nlinesfpickthelines（選取右邊端部線）一OK一跳出對話框，保持Constantvalue不變，在VALUE中輸入-250一OK。Tips：可不可以直接對右端加點(diǎn)力？如果可以加在右端某一節(jié)點(diǎn)處，模擬結(jié)果與分布載荷的情況相比如何？2.9 分析計(jì)算ANSYSMainMenu:SolutionSolveCurrentLSOK(toclosethesolveCurrentLoadStepwindow)fOK2.10結(jié)果顯不ANSYSMainMenu:GeneralPostprocPlotResultsDeformedShape一selectDef+Undeformed一OK(backtoPlotResultswindow)一ContourPlotNodalSolufselect:Stress,vonMisesStress一OK可見：在導(dǎo)角處出現(xiàn)最大應(yīng)力（最大值為363.653MPa）,因此在構(gòu)件中一旦出現(xiàn)尖、圓角確確會(huì)在導(dǎo)角出出現(xiàn)不同程度的應(yīng)力集中現(xiàn)象，在設(shè)計(jì)零件時(shí)應(yīng)盡力避免或減緩應(yīng)力集中現(xiàn)象，此教程中的應(yīng)力集中因子Kt根據(jù)提供的公式計(jì)算得到為：363.653MPa/250MPa=1.4546因以該例為基礎(chǔ)，通過網(wǎng)格收斂測試得到可靠的應(yīng)力集中因子Kt。例如：當(dāng)細(xì)化一倍后，網(wǎng)格和載荷為:ANSYSSEP62口1后&