厚壁圆筒有限元分析报告

有限元与CAE分析报告

专业：

班级：

学号：

姓名：

指导教师：

实习时间：

年月日

平面问题的厚壁圆筒问题

一、问题提出

如图所示为一厚壁圆筒，其内半径为r1=50mm,外半径为r2=100mm,作用在内孔上的压力p=10 Mpa,无轴向压力，轴向长度很长可视为无穷，要求对其进行结构静力分析，并计算厚壁圆筒径向应力和切向应力沿半径r方向的分布。弹性模量E=200 Gpa,泊松比μ=0.3。

图1 厚壁圆筒

二、建模步骤

1 定义工作文件名

依次单击Utility Menu>File>Change Jobname，在文本框中输入：1245523229，在“New Log and error files”处选中“yes”，单击“OK”。

2 定义工作标题

依次单击Utility Menu>File>Change Title ，在文本框中输入：1245523229，单击“OK”。依次单击Plot>Replot,

3 定义单元类型

1)依次单击Main Menu>Prefrences，选中“Structural”，单击“OK”。

2)依次单击Main Menu>Preprocessor>Element type>Add/Edit/Delete，出现对话框，单击“Add”，出现一个“Library of Element Type”对话框，。在“Library of Element Type”左面的列表栏中选择“Structural Solid”，在右面的列表栏中选择“Quard 4node 182”，单击“OK”。

2) 单击对话框中的“Options”，在弹出的单元属性对话框中，选择K3关键字element behavior为“Plane strain”,再单击“Close”，完成单元的设置。

3 定义实常数

依次单击Main Menu>Preprocessor>RealConstants>Add/Edit/Delete,出现对话框define element constant sets，点击“set1”，单击“Add”；出现对话框choose element type，点击“Type1 Plane182”，出现Real Constant Set Number 1 for Plane 182对话框，在“Thickness”中输入1，单击“OK”，再单击“Close”，完成厚度实常数的设置。

4 设置材料属性

依次单击Main Menu>Preprocessor>MaterialProps>Material Modes，出现“Define Material ModelBehavior”对话框，在“Material Model Available”下面的对话框中，双击打开“Structural>Linear>Elastic>Isotropic”,出现对话框，输入弹性模量EX＝2e5，泊松比PRXY＝0.3，单击“OK”，单击“Material>Exit”。

5 建立几何模型

1) 创建矩形面

拾取菜单Main Menu>Preprocessor>Molding>Create>Areas>Rectangle>By Dimensions。弹出如下图所示的对话框，在“X1,X2”文本框中输入0,40，在“Y1,Y2”文本框中输入0,40，单击OK。

2) 创建圆形面

拾取菜单Main Menu>Preprocessor>Molding>Create>Areas>Circle>Solid Circle。弹出如下图所示的对话框，在“WPX”、“WPY”、“Radius”文本框中输入0,0,10，单击OK。

3) 布尔运算，形成带孔方板

拾取菜单Main Menu>Preprocessor>Molding>Operate>Booleans>Subtract>Areas。弹出拾取窗口，拾取矩形面，单击OK，再次弹出拾取窗口，拾取圆形面，单击OK。

4)合并相同几何特征，压缩编号

拾取菜单Main Menu>Preprocessor>Numbering Controls，选择Merge Items，在弹出菜单中，[NUMMRG]区域“lab”下拉列表中选择all，单击OK；拾取菜单Main Menu>Preprocessor>Compress Numbers，在弹出菜单中，[NUMCMP]区域“lab”下拉列表中选择all，单击OK。

6 划分单元

1）拾取菜单Main Menu>Mesh>Mesh Tool。弹出对话框，点击size controls部分中中lines的set，点击图形窗口中的圆弧边，弹出如下图所示的对话框，在NDIV 选项中输入10，单击OK。按照同样的方法选择其他各边，在NDIV选项中输入5。

2）在Mesh tool中，将Mesh部分中的shape选择为“Quard”、“Mapped”，在下拉菜单中，选择“Pick corners”，在弹出菜单中首先选中整个面，点击OK，然后在弹出菜单中按照如下图的顺序选择四个关键点，再次点击OK。划分出所示的规则映射网格。

7 施加载荷和边界条件

1) 拾取菜单Utility Menu>Select>Entities 。弹出select entities 对话框，选择实体类型为Node ，选择创建选择集的方法为“By Location ”，选中“X coordinates ”，在“Min ，Max ”文本框中输入0，选中“From Full ”，单击OK 按钮。

2) 拾取菜单Main Menu>Solution>Define Loads>Apply>Structural>Displacement>On nodes，弹出拾取窗口，拾取“Pick All”，弹出Apply U,ROT on nodes对话框，在列表中选择“UX”，单击OK。

3) 按照同样方式，拾取菜单Utility Menu>Select>Entities。选择实体类型为Node，选择创建选择集的方法为“By Location”，选中“Y coordinates”，在“Min，Max”文本框中输入0，选中“From Full”，单击OK按钮。

4) 拾取菜单Main Menu>Solution>Define Loads>Apply>Structural>Displacement>On nodes，弹出拾取窗口，拾取“Pick All”，在列表中选择“UY”，单击OK。

5) 拾取菜单Utility Menu>Select>Everything。