板结构有限元分析实例详解.doc

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1、计算材料学作业三一、问题描述 有孔的矩形平板，左侧边缘固定，长400mm，宽200 mm，厚度为10 mm，圆孔在板的正中心，半径为40 mm，左侧全约束，右侧边缘均布应力1MPa，如下图所示。求板的变形、位移及应力变化情况。（材料的材料属性为：弹性模量为300000 MPa，剪切模量为0.31。）二、操作步骤1.定义工作目录及文件名 启动ANSYS Mechanical APDL Product Launcher，在License下拉选框中选择ANSYS Multiphysics，在Working Directory输入栏中输入工作目录，在Job Name一栏中输入工作文件名。设置完毕后，单

2、击Run按钮运行ANSYS。2.定义单元类型和材料属性选择Main MenuPreferences命令，出现Preferences for GUI Filtering对话框，在Individual discipline(s) to show in the GUI中勾选Structural，过滤掉ANSYS GUI菜单中与结构分析无关的选项，单击OK按钮关闭该对话框。选择Main MenuPreprocessorElement TypeAdd/Edit/Delete命令，出现Element Types对话框，单击Add按钮，出现Library of Element Types对话框，在Libra

3、ry of Element Types列表框中选择Structural Solid中的Quad 8node 82单元，单击OK按钮关闭该对话框，单击Element Types对话框上的Options按钮，弹出PLANE 82 element type options对话框，在Element behavior K3 项下拉菜单中选择PLANE strs w/thk，单击OK按钮关闭该对话框，单击Close按钮关闭Element Types对话框。设置材料属性。选择Main MenuPreprocessorMaterial PropsMaterial Models命令，出现Define Mater

4、ial Models Behavior对话框，在Material Models Available一栏中依次点击Structural、Linear、Elastic、Isotropic选项，出现Linear Isotropic Propeties for Material Number 1对话框，在EX输入栏中输入300000，在PRXY输入栏中输入0.31，单击OK按钮关闭该对话框。在Define Material Models Behavior对话框上选择MaterialExit命令，关闭该对话框。设置实常数。选择Main MenuPreprocessorReal ConstantsAdd/

5、Edit/Delete命令，出现Real Constants对话框，单击Add按钮，单击OK按钮，出现Real Constant Set Number 1, for PLANE82对话框，在Thickness THK输入栏中输入10，单击OK按钮关闭Real Constant Set Number 1, for PLANE82对话框，单击Close按钮关闭Real Constants对话框。3.创建几何模型 选择Main Menu Preprocessor Modeling Create Area Rectangle By Dimensions，弹出Create Rectangle by Di

6、mensions对话框，输入矩形的相关参数，如图所示。单击OK按钮，将创建一个矩形，其左下角坐标为（0, 0），右上角坐标为（400, 200）。 执行Main MenuPreprocessorModelingCreateArea Rectangle By Dimensions命令，弹出Solid Circular Area对话框，输入圆的相关参数。单击OK按钮，将创建一个圆，圆心坐标为（200, 100），半径为40。利用布尔操作中的减操作从矩形中减去圆。选择Main MenuPreprocessorModeling OperateBooleansSubtractAreas命令，弹出Subt

7、ract Areas拾取框，用鼠标选取基本面矩形，单击Apply按钮，再用鼠标选择被减的面圆形，单击Subtract Areas窗口上的OK按钮，减操作完成，生成ANSYS图形结果如图所示。 选择Utility MenuFileSave as Jobname.db命令，保存上述操作过程。4.划分网格选择Main MenuPreprocessorMeshingSize CntrlsManual SizeAreasAll Areas命令，弹出Element Sizes on All Selected Areas对话框，指定网格边长为5。 选择Main MenuPreprocessorMeshing

8、MeshAreasFree命令，弹出Mesh Aeras拾取对话框，选择需要划分网格的面，对其进行网格划分，结果如图所示。 选择Utility MenuFileSave as Jobname.db命令，保存上述操作过程。5.加载求解对平板的左侧边缘进行固定约束。选择Main MenuSolutionDefine LoadsApply StructuralDisplacementOn Lines命令，出现Apply U,ROT on Lines拾取菜单，用鼠标拾取最左侧的边，单击Apply按钮，出现Apply U,ROT on Lines对话框，在Lab2 DOFs to be constrai

9、ned列表框中选择ALL DOF，如图所示，单击OK按钮关闭该对话框。选择Main MenuSolutionDefine LoadsApplyStructuralPressureOn lines命令，出现Apply Pressure on Lines拾取菜单，用鼠标最右侧线，单击Apply按钮，弹出Apply Pressure on Lines对话框，在VALUEA Load PRES value一栏中输入-1，单击OK按钮关闭该对话框。ANSYS窗口显示施加约束荷载后的结果如图所示（忘记截取了）。选择Main MenuSolutionAnalysis TypeNew Analysis命令，出

10、现New Analysis对话框，选择分析类型为Static，如图所示，单击OK按钮关闭该对话框。选择Main MenuSolutionSolveCurrent LS命令，出现Solve Current Load Step对话框，如图所示，单击OK按钮，ANSYS开始求解计算。求解结束时，出现Note对话框，如图所示，单击Colse按钮关闭该对话框。选择Utility MenuFileSave as Jobname.db命令，保存上述操作过程。6.查看求解结果选择Main MenuGeneral PostprocPlot ResultsDeformed Shape命令，出现Plot Defor

11、med Shape对话框，在KUND Items to be plotted选项中选择Def + undeformed选项，单击OK按钮，ANSYS显示窗口将显示变形后的几何形状和未变形的几何形状，如图所示。选择Main MenuGeneral PostprocList ResultsReaction Solu命令，出现List Reaction Solution对话框，在Lab Item to be listed列表框中选择All struc force F，单击OK按钮，出现支座节点反作用力结果列表，如图所示。选择Main MenuGeneral postprocPlot resultsC

12、ontour plotNodal Solu命令，弹出Contour Nodal Solution Data对话框，然后选择窗口中DOF solution选项下的Displacement vector sum，得出结构的总体位移云图，如图所示。选择Main MenuGeneral PostprocPlot results Contour plotNodal Solu命令，弹出Contour Nodal Solution Data窗口，选择Stress下的von Mises stress，单击OK按钮，得到Mises等效应力云图，如图所示。列表显示von Mises等效应力，以查看特定节点的结果。选择Main MenuGeneral PostprocList resultsNodal Solution命令，弹出Contour Nodal Solution Data对话框，选择Stress下的von Mises stress，单击OK按钮，得到Mises等效应力云图列表结果，如图所示。选择Utility MenuFileExit命令，出现Exit from ANSYS对话框，选择Save Everything选项，单击OK按钮，关闭ANSYS。