弹性力学ansys分析

图1为一个承受内压的薄板，在其中心位置有一个小圆孔，相关的结构尺寸参考图1所示。

材料属性：弹性模量E=2e11Pa，泊松比为0.3。

拉伸载荷为：q=3000Pa。

平板的厚度为：t=0.01mm。

通过简单力学分析，该问题属于平面应力问题，又因为平板结构的对称性，所以只要分析其中的1/4即可，如图2所示。

图1 板的结构示意图图2 有限元分析见图

一、前处理

（1）定义工作文件名：Utility Menu> Jobname，弹出如图3所示的Change Jobname 对话框，在Enter new Jobname后面的输入栏中输入Plate，并将New Log and error files复选框选为yes，单击OK。

图3 定义工作文件名对话框

（2）定义工作标题：Utility Menu> Title，在出现的对话框中输入The Analysis of Plate Stress with small Circle，单击OK。

图4 定义工作标题对话框

（3）重新显示：Utility Menu>Plot>Replot。

（4）关闭三角坐标符号：Utility Menu>PlotCtrls>Window Controls>Window options，弹出一个对话框，在Location of triad 后面的下拉式选择框中，选择Not Shown，单击OK。

（5）选择单元类型：Main Menu>Preprocessor>Element Type>Add/Edit/Delete，弹出Element Type对话框，单击Add按钮，又弹出如图5所示的Library of Element Types对话框，在选择框中分别选择Structural Solid和Quad 8node 82，单击OK，然后单击Close。

图5 选择单元类型对话框

（6）设置材料属性：Main Menu>Preprocessor>Material Props>Material Models，弹出如图6所示的Define Material Model Behavior对话框，在Material Model Available下面的选择栏中，双击打开Structural>Linear>Elastic>Isotr

-opic，又弹出Linear Isotropic Properties for Material Number 1对话框，在EX后面的输入栏中输入2e11，在PRXY后面的输入栏中输入0.3，单击OK，然后单击菜单栏上的Material>Exit选项，完成材料属性的设置。

图6 定义材料属性对话框

（7）生成一个矩形面：Main Menu>Preprocessor>Modeling>Create>Areas>Rectangle>By Dimensions，弹出如图7所示的Create Rectangle by Dimensions对话框，在坐标栏中依次输入X1=0，X2=10，Y1=0，Y2=10，如图中所示，单击OK。

图7 生成矩形面的对话框

（8）生成一个小圆孔：Main Menu>Preprocessor>Modeling>Create>Areas>Circle>Solid Circle，弹出如图8所示的Solid Circular Area对话框，在WP X后面的输入栏中输入0，在WP Y后面的输入栏中输入0，在Radius后面输入栏中输入5，单击OK，生成的结果如图9所示。

图8 生成圆面对话框 图9 生成的圆面和矩形面的结果显示

（9）打开面编号控制：Utilitu Menu>PlotCtrls>Numbering ，弹出如图10所示的Plot Numbering Controls 对话框，单击AREA Area nembers 后面的单选按钮使其显示为On ，单击OK 。

图10 面编号控制对话框

（10）进行面相减操作：Main Menu>Preprocessor>Operate>Booleans>Subtract>Areas，弹出一个拾取框，在图形上拾取编号为A1的面，单击OK，然后再拾取编号为A2的圆面，单击OK。

（11）编号压缩设置：Main Menu>Preprocessor>Numbering Ctrls>Compress Numbers，弹出如图11所示的Compress Numbers对话框，在Label Item to be compressed 后面的下拉式选择框中选择All，单击OK。

图11 编号压缩对话框

（12）重新显示：Utility Menu>Plot>Replot。

（13）保存几何模型：单击工具栏上的Save_DB按钮。

（14）设置网格的尺寸大小：Main Menu>Preprocessor>Meshing>Size Cntrls>ManualSize>Golbal-Size，弹出一个如图12所示的Global Element Size 对话框，在SIZE Element edge length后面输入栏中输入0.5，单击OK。

图12 设置单元尺寸大小的对话框

（15）打开关键点编号控制：Utility Menu>PlotCtrls>Numbering，弹出如图10所示的Plot Numbering Controls对话框，单击KP Keypoint numbers后面的单选按钮使其显示为ON，单击OK。

（16）网格划分：Main Menu>Preprocessor>Meshing>MeshTool，弹出如图13所示的M而是Tool对话框，在Shape后面的单选按钮中分别选中Quad和Mapped，在其下

拉式选择框中选中Pick corners，单击Mesh按钮，又弹出一个拾取框，在图形上拾取编号为A1的面，单击OK，再次弹出一个拾取框，在图形上依次拾取编号为3、5、4、1的关键点，单击OK，则生成的网格如图14所示。