第8講-上機實驗3

1上機內(nèi)容1.非線性分析實例分析2.大應(yīng)變分析實例3.特征值屈曲分析實例4.塑性分析實例上機實驗3目的和要求：1.了解和掌握非線性問題的求解過程2.幾何建模過程3.定義非線性材料特性4.了解位移耦合問題6.了解非線性后處理post26

21.非線性瞬態(tài)分析實例初始速度銅圓柱體一個銅彈以給定的速度射向壁面，壁面假定是剛性的和無摩擦的。銅彈半徑R=3.2mm，長度L=32.4mm，銅彈材料力學彈性：彈性模量E=1.17E5MPa，泊松比0.35，屈服應(yīng)力400MPa，切應(yīng)力100MPa。

研究銅彈以227m/s的速度與剛性壁面接觸后80s內(nèi)的現(xiàn)象，即彈的整個變形，速度歷程以及最大等效vonMises應(yīng)變。求解使用SI單位系統(tǒng)。3/prep7et,1,visco106keyopt,1,3,1mp,ex,1,117e9mp,dens,1,8930mp,nuxy,1,0.35tb,biso,1,1,,0tbmodif,2,1,4e8tbmodif,3,1,le8tbplot,biso,1rectng,0,0.0032,0,0.0324lesize,2,,,20,1lesize,1,,,4,1mshape,0,2dmshkey,1amesh,1fini/soluantype,4trnopt,fulllumpm,onnlgeom,1ic,all,uy,,-227d,all,,0,,,,uznsel,s,loc,x,0d,all,,0,,,,uxnsel,s,loc,y,0d,all,,0,,,,uyallseltime,8e-5autots,1deltim,4.4e-7kbc,1outres,all,4solvefini/postlset,lasttop_node=26*get,deform,node,top_node,u,y/dscale,1,1pldisp,2plnsol,epto,eqvfini/post26nsol,2,top_node,u,y,displacederiv,3,2,1,,velocity,,,1/axlab,y,velocityplvar,3fini建模網(wǎng)格約束4等效應(yīng)變合位移m5X方向位移等效應(yīng)力Pa67不同時刻等效應(yīng)力及變形8不同時刻等效應(yīng)力及變形92.大應(yīng)變分析實例(教材P139)

本實例中將進行一個兩塊鋼板壓一個圓盤的非線性分析，如圖所示，由于上下兩塊鋼板的剛度比圓盤的剛度大得多，鋼板與圓盤壁面之間的和摩擦足夠大，因此，在建模時只建立圓盤的模型。用軸對稱單元模擬圓盤。求解通過單一載荷步來實現(xiàn)。由于模型和載荷的上下對稱性，只需建立圓盤的上半部分模型。由于鋼板的剛度很大，因此在建模時將圓盤上面節(jié)點的Y方向上的位移耦合起來。又由于鋼板與圓盤壁面之間的和摩擦足夠大，圓盤與鋼板之間不會產(chǎn)生滑動，因此將圓盤上面節(jié)點的調(diào)方向的位移約束起來。詳細參數(shù)如下：

EX＝1000MPa（彈性模量）YieldStrength=1MPa（屈服強度）

NUXY＝0.35（泊松比）TangMod=2.99MPa（剪切模量）

ANSYS命令流如下。10/prep7/title,upsetting….et,l,106,,,1mp,ex,1,1000mp,nuxy,,0.3tb,biso,1tbdata,,1,2.99rect,0,6,0,1.5lesi,1,,,12lesi,2,,,5mshape,0,2dmshkey,1amesh,allnsel,y,1.5cp,1,uy,allnsel,allfini(6,1.5)(0,0)12511/solunsel,s,loc,x,0dsym,symm,xnsel,s,loc,y,0dsym,symm,ynsel,alld,all,uznsel,y,1.5d,all,uxnsel,allsave,exercisel,dbresume,exercisel,db/solutionnlgeom,onpred,ond,14,uy,-0.3time,0,3autots,onnsubst,120outres,all,10solve/postlset,last/dsca,,1pldi,2plns,nl,svfini/post26rfor,2,14,f,yadd,2,2,,,,,,-1.0plva,2fini12位移等值線圖等效應(yīng)力等值線圖13如圖5一15所示，一根長為L，兩端鉸支的細長桿受到軸向加載。此桿截面的高度為h，面積為A。由于對稱性，只給桿的上端建模，則上半部分的邊界條件變?yōu)樽杂梢还讨А榱嗣枋銮B(tài)，在x方向取10個主自由度。桿的慣性矩為I=Ah2／12＝0.0052083in4詳細參數(shù)如下：材料性質(zhì)：模型尺寸：載荷。EX=30E6psiL=200inF=1lbfA=0.25in2h＝0.5in3.特征值屈曲分析實例14/PREP7/TITLE,BUCKLING….ET,1,BEAM188SECTYPE,1,BEAM,RECT,,4SECOFFSET,CENTSECDATA,0.5,0.5MP,EX,1,30E6N,1N,11,,100FILLE,1,2EGEN,10,1,1FINISHSave,buckle1,dbResume,buckle1,db/SOLUANTYPE,STATICPSTRES,OND,1,ALL11111098765432109876543215F,11,FY,-1SOLVEFINISHSAVE,BUCKLE1,DBRESUME,BUCKLE1,DB/SOLUANTYPE,BUCKLEBUCOPT,REDUC,1MXPAND,1M,2,UX,11,1SOLVEFINISH/POST1SET,FIRSTPLDISP,1FINISH111110987654321098765432FY=－1164.塑性分析實例一個周邊簡支的圓盤，在其中心受到一個沖桿的周期作用。由于仲稈被假定是剛性的，因此在建模時不考慮沖桿，而將圓盤上和仲桿接觸的結(jié)點的Y方向上的位移耦合起來。由于模型和載荷都是軸對稱的，因此用軸對稱模型來進行計算。求解通過四個載荷步實現(xiàn)。問題詳細說明：材料性質(zhì)：

EX＝70000MPa(楊氏模量)NUXY：0.325(泊松比)

塑性時的應(yīng)力一應(yīng)變關(guān)系如下：應(yīng)變應(yīng)力MPa0.0007857550.005751120.029251720.1241

加載歷史：時間s載荷N001-600027503-6000F130106.517fini/clear/FILNAM,Ex5-4_PlacticAnalysis!定義文件名!*單位mm-MPa-NRP1=65!圓盤半徑mmRPU=5!沖擊棒半徑mmH=6.5!圓盤厚度mmEXX=70000!彈性模量MPaSTS1=55!屈服應(yīng)力MPaSTN1=STS1/EXX!屈服應(yīng)變NEX=30!圓盤半徑方向分NEX段NET=4!厚度方向分NET段NEX1=NINT(0.8*NET)NEX2=NEX-NEX1/PREP7!進入前處理器ET,1,183,,,1!PLANE183單元，1-軸對稱單元!*設(shè)置材料參數(shù)MP,EX,1,EXX!彈性模量MP,NUXY,1,0.325!泊松比TB,MKIN,1!多線性移動強化材料TBTEMP,,STRAIN!應(yīng)變TBDATA,,STN1,0.00575,0.02925,0.1!應(yīng)變TBTEMP,,TBDATA,,STS1,112,172,241!應(yīng)力MPa!*建立節(jié)點1-3，關(guān)鍵點1-6N,1,RP1,0N,2,0,0N,3,0,H/2!*K,1,,-(H/2)K,2,RPU,-(H/2)K,3,RP1,-(H/2)KGEN,2,1,3,1,,H,,3!自動生成關(guān)鍵點!*建立線L1-L4L,1,2L,4,5L,2,3L,5,6A,1,2,5,4!用關(guān)鍵點建立面A1A,2,3,6,5!用關(guān)鍵點建立面A2LESIZE,1,,,NEX1!線L1等分NEX1段LESIZE,2,,,NEX1!線L2等分NEX1段LESIZE,3,,,NEX2,2,5!線L3分NEX2段，間距比為2LESIZE,4,,,NEX2,2,5!線L4分NEX2段，間距比為2ESIZE,(H/NET)!每條線分為(H/NET)mm/段AMESH,ALL!網(wǎng)格劃分NUMMRG,NODE!合并節(jié)點NSEL,S,LOC,X,0,RPU!選擇X=RPU上的節(jié)點NSEL,R,LOC,Y,(H/2)!再選擇Y=(H/2)上的節(jié)點CP,1,UY,ALL!耦合所選節(jié)點的UY方向自由度Alls!全選NSEL,S,LOC,X,RP1!選擇X=RP1上的節(jié)點NSEL,R,LOC,Y,-H/2!再選擇Y=-(H/2)上的節(jié)點(也X=RP1)D,ALL,UY!約束所選節(jié)點的UY自由度Nd=node(RP1,-H/2,0)!獲取(RP1,-H/2,0)處的節(jié)點編號NdNSEL,S,LOC,X,0!選擇X=0上的節(jié)點D,ALL,UX!約束所選節(jié)點的UX自由度Alls!全選FINI/SOLU!進入求解器PRED,ON!激活自由度求解預測OUTRES,ALL,ALL!對所有子步輸出所有結(jié)果項NSUBST,1!子步數(shù)為1TIME,1E-6!設(shè)置載荷步的時間F,3,FY,0!節(jié)點3施加載荷Fy=0LSWRITE,1!將載荷步寫入文件1AUTOTS,ON!自動時間控制NSUBST,100!子步數(shù)為100TIME,1!設(shè)置載荷步的最終時間F,3,FY,-6000!向節(jié)點3施加Fy=-6000NLSWRITE,2!將載荷步寫入文件2TIME,2!設(shè)置載荷步的最終時間F,3,FY,750!向節(jié)點3施加Fy=750NLSWRITE,3!將載荷步寫入文件3TIME,3!設(shè)置載荷步的最終時間F,3,FY,-60