带孔矩形板有限元建模分析

板结构有限元分析实例详解

板结构有限元分析实例详解板结构是一种常见的结构形式，广泛应用于建筑、航空航天、机械、电子等领域。

板结构的特点是结构主要由板和边界构件组成，受到外加载荷作用时，产生弯曲和剪切变形。

为了评估板结构的强度和稳定性，可以使用有限元分析方法进行分析。

本文将以一座大跨度板结构为例，详解板结构有限元分析的步骤及其相关实例。

首先，我们需要对板结构进行几何建模。

通常情况下，板结构可以简化为二维平面问题。

我们可以使用专业的有限元分析软件，如ANSYS、ABAQUS等，进行几何建模。

在建模过程中，需要确定结构的几何形状、边界条件、加载方式等参数。

以一块长方形板作为例子，我们可以在软件中创建一个二维平面，并定义板的几何尺寸和材料属性。

接下来，我们需要对板结构进行网格划分。

有限元分析方法将结构划分为许多小的单元，然后对每个单元进行分析计算。

在板结构分析中，常用的单元类型包括矩形单元、三角形单元、四边形单元等。

我们可以根据实际需要选择适当的单元类型和网格密度，并利用软件自动生成板结构的网格。

然后，我们需要为板结构定义边界条件。

边界条件包括支撑条件和加载条件两个方面。

支撑条件描述了板结构受力的边界，通常包括固定支撑、滑动支撑、自由支撑等情况。

加载条件描述了外力或外载荷施加在板结构上的方式和大小。

在我们的例子中，假设板结构的四个边界均为固定支撑，我们可以在软件中设置相应的边界条件。

之后，我们需要为板结构定义材料属性。

板结构的材料属性包括弹性模量、泊松比、密度等参数。

这些参数描述了板结构在受力时的材料性能和特性。

我们需要根据实际的材料情况，为板结构指定合适的材料属性，并在软件中进行设置。

最后，我们可以对板结构进行有限元分析计算。

在软件中，我们可以选择合适的求解器和分析方法，进行结构的静力分析、动力分析、稳定性分析等。

通过有限元分析，我们可以得到板结构在受力状态下的变形、应力分布、应变分布等结果。

总之，通过板结构的有限元分析，我们可以对结构的强度、稳定性、振动等性能进行评估和优化。

弹性力学平面问题的有限元法实例

分析与决策
(1)何种类型？
平面问题中的结构问题，且为静力问题；
平面问题中具有对称性，为减少[K]，简化模型取
1/4；
简化后加约束，（1）在ox面上，位移u是对称的，
位移v是反对称的；在oy面上，位移u是反对称的，位移v是对称的；（2）在ox面上，载荷对称，在oy 面上，载荷对称；
(1)何种类型？

4.5剖分面（续）
以垂线剖分面。依次单击preprocessor-modelingoperate-booleans-divide-area by line，弹出对话框，选择对话框中的box单选，用窗口选择两个面元素，后单击apply,在窗口中选L6-ok,完成面元素剖分。单击plotctrls菜单中的numbering命令，关闭line numbers –ok; 单击plot菜单中的area命令，用面元素显示模型，剖分的模型如图所示，由2个面变为4个面，面元素的编号同时发生变化。
Preprocessor-material
props-material models-弹出define material model behavior 对话框-列表框material models available中，依次单击structural-linear-elastic-isotropic，添加弹性模量2.1e+11，泊松比0.3-ok;

操作过程
一、建立新文件
二、类型的选择 Structural-ok；
二、前处理
1、添加单元类型选择：Quad 4node 42(单元库编号)；具有厚度：选择 option-plane str w/thk(平面应力有厚度)；
2、设置实常数（Real constants）

平板孔口应力集中的ANSYS有限元分析喻光安

平板孔口应力集中的ANSYS 有限元分析一、开孔的应力集中和应力集中系数容器开孔后使承载截面减小，破坏了原有的应力分布，并产生应力集中，而且接管处容器壳体与接管形成不连续结构而产生边缘应力，这两种因素均使开孔或开孔接管部位的局部应力比壳体的薄膜应力大，这种现象称为开孔的应力集中。

常用应力集中系数t K 来描述接管处的应力集中特性。

未开孔时的名义应力为σ，开孔后按弹性方法计算出最大应力若为max σ，则弹性应力集中系数的定义为σσ/max t =K 。

下面以两向拉伸应力作用下的平板为例，利用ansys 有限元分析得出平板的受力情况，求出t K 的值，并与理论解作分析比较。

二、两向拉伸应力作用下平板的理论分析。

如图所示为无限平板受21σσ≥两向拉伸应力作用，由弹性力学的知识可得A 、B 两点的应力为213σσσ-=A ,12-3σσσ=B比较可得 1211max t -3σσσσσ==K 当σσσ==21时 2-31211max t ===σσσσσK 当σσ=1，σσ212=时 5.20.5-31max t ===σσσσσK三、建立模型。

设有中心带圆孔的长方形平板，板的厚度为0.05m ，圆孔的孔半径r=0.05m,材料的弹性模量E 为2e11，泊松比为0.3，板长度为30m ，宽度为230m ，m N /401=σ，m /202N =σ2σ 平板开小圆孔的应力集中取四分之一薄板，模型如下：对模型进行网格划分并施加荷载，并对圆孔周围的区域进行局部网格划分，划分后的模型。

，Ansys计算后的应力云图如下：由应力云图可知，圆孔处最大应力m N /27.100max =σ 验证公式当m /401N ==σσ，m N /20212==σσ时 50675.24027.1001max t ≈==σσK ，基本符合理论解2.5。

带中心圆孔矩形薄板有限元ANSYS报告

有限元计算报告题目：带中心圆孔的矩形薄板。

共（10）页班级：***姓名：***学号：***南京航空航天大学2013年5月12日目录摘要1 、计算题目及要求 (3)2 、计算方法及解题思路 (4)3 、原始数据 (5)4 、计算结果及分析 (6)5 、结论 (11)附录 (11)摘要：有限元法是一门技术基础课，是力学与现代计算技术相结合的产物，在现代结构设计方法中具有重要的意义。

本文应用Ansys软件对矩形平面梁进行计算分析，利用不同尺寸的网格计算指定点的位移和应力，并选出最优网格求出指定面或线的应力、挠度分布。

通过本次作业，加深对有限元法基本理论的理解，熟悉Ansys程序求解工程问题的一般步骤和方法。

1、计算题目及要求一矩形薄板，中心处有一圆孔，尺寸如图所示，厚度 t= 1.0 cm 。

在板的两端作用有均布拉力q= 128 kg / cm。

已知材料的弹性模量E，μ= 0.28，γ=7.8g/ cm2。

求：（1）试用3种疏密不同的网格进行计算，比较 A, B, C 三点处的应力，从而说明有限元法的收敛性。

（2）按最佳结果给出沿 Ox 轴、Oy 轴的应力分布。

（3）若在板的上、下表面也作用有均布拉力 q，两端同时作用有均布拉力q 时，以最佳网格分别计算沿 Ox 轴、Oy 轴的应力分布。

说明：（a）小孔的直径Φ取12 cm 。

（b）第（1）、（2）需与弹性理论解进行比较。

（c）均不考虑自重。

2、计算方法及解题思路：本结构是一个矩形薄板结构，由于长度和宽度远远大于其厚度，可将其视为平面应力问题，选取Plane82二维8节点实体单元。

有限元Ansys程序大致操作过程为：建立几何模型、选择单元类型、输入材料特性、网格划分、施加约束和载荷；求解；后处理。

本题求解指定点应力和沿特定路线应力分布。

通过定义keypoint实现，这样就可以查找该点处的应力；查看指定线上的应力分布，可以通过定义代表该线的路径实现。

模型简化：利用对称性原理，我们可以只对平板的四分之一进行研究。

ANSYS分析平面带孔平板报告

ANSYS分析平面带孔平板报告本报告主要针对一个平面带孔平板进行分析。

首先，我们将介绍分析目的和模型的几何参数。

然后，我们将讨论所选的材料特性和应用于模型的加载条件。

接下来，我们将详细描述ANSYS软件的使用方法和分析结果。

最后，我们将通过讨论结果和得出的结论总结整个分析过程。

1.分析目的和模型几何参数本次分析的目的是研究平面带孔平板的应力分布和变形情况。

为了进行分析，我们选择了一个矩形平板作为模型，并在中间位置加入一个圆形孔洞。

模型的几何参数如下：- 平板长度：L = 100 mm- 平板宽度：W = 50 mm- 孔洞直径：D = 10 mm2.材料特性和加载条件本次分析中，我们选择了一个均匀材料模型来代表平板的材料特性。

该材料的弹性模量E和泊松比ν分别设置为100GPa和0.3、我们将加载模型的边界条件设置为在平板的一侧施加一个垂直向下的恒定压力。

3.ANSYS软件的使用方法和分析结果我们使用ANSYS软件进行了分析。

首先，我们创建了平板的几何模型，并在模型中添加了孔洞。

然后，我们定义了材料特性和加载条件，并生成了有限元网格。

接下来，我们使用ANSYS的力学分析功能进行了平板的弹性力学分析。

我们计算了平板的应力分布和变形情况。

结果显示，在施加压力后，平板会发生弯曲，并且应力集中在孔洞周围。

边缘的应力较小，呈现均匀分布。

另外，我们还计算了平板的挠度，并绘制了挠度云图。

结果显示，孔洞周围的挠度较大，而边缘附近的挠度较小。

这是由于孔洞周围的应力集中导致的。

4.结果和讨论通过对分析结果的讨论，我们得出以下结论：-孔洞会导致平板发生应力集中，并增加了平板的应力水平。

-孔洞周围的挠度较大，而边缘附近的挠度较小。

-平板的应力分布和变形情况与材料特性、加载条件以及孔洞的大小和形状有关。

5.总结本报告详细描述了对平面带孔平板的应力分析。

通过使用ANSYS软件，我们能够计算平板的应力分布和变形情况，从而对平板的性能和行为进行评估。

带孔平板模型有限元分析

带孔平板模型分析一、问题重述如图所示，使用ANSYS分析平面带孔平板，分析在均布载荷作用下板内的应力分布。

已知条件：F = 20N/mm, L = 200mm, b= 100mm,圆孔半径r= 20,圆心坐标为(100,50), E = 200Gpa。

板的左端固定。

二、问题分析：从题目中可知这是一个有限元结构分析中的线性静力分析问题，由于只承受薄板长度和宽度方向所构成的平面上的载荷时，厚度方向没有载荷，一般沿厚度方向应力变化可不予考虑，即该问题可转化为平面应力问题。

虽然结构是对称的，但所加载荷不对称，所以不能使用对称模型。

三、问题求解：有限元问题求解一般分为三大步骤：1、建立有限元模型①建立或导入几何模型：结构比较简单，直接在an sys中建模既可。

先建一个长方形然后再中间画一个圆，两者相减即可。

②定义材料属性：主要设置材料的弹性模量以及泊松比：EX=200000 PRXY=0.3③划分网格建立有限元模型：网格的划分对结果的影响很大。

在此进行了多种不同方式的网格划分，以便对结果更好的进行分析比较。

单元类型均为PLANE82。

A 采用用户自定义网格尺寸参数，将长方形四条边网格长度都设置为20mm再进行自由分网。

得到的网格如下图所示。

可以看出这样的网格很不规整，有大有小，有规则的有不规则的。

B对前一种网格进行了改进，使用映射分网，但由于整个图形不能进行映射分网，所以在建模时将由四个小长方形组成一个大的长方形，中间再减去一个圆。

然后再将这四块用glue命令粘起来。

分网时将四块单独分网，这样就可以使用映射分网。

如下图所示。

可以看出，这样分出来的网格很漂亮，网格大小比较一致，这样求出来的结果更加有信服力。

B 映射划分网格2、施加载荷并求解① 定义约束：将带孔平板的左侧边线固定，约束线上节点所有自由度 ② 施加载荷：在平板右侧施加均匀载荷，1Mpa 的拉力。

③ 设置分析选项并求解：主要求解变形量，应力，以及应变等信息。

带孔板受拉有限元分析

实验一ANSYS软件环境、实验目的：熟悉ANSY歎件菜单、窗口等环境、软件分析功能及解题步骤。

、实验设备：微机（P4配置），ANSYS^件（教学版）三、实验内容：ANSY S^件功能、菜单、窗口及解题步骤介绍四、实验步骤:1 、ANSY矫面介绍:ANSYS软件功能非常强大，应用范围很广，并具有友好的图形用户界面（GUI）和优秀和程序架构。

基于Motif标注的GUI主要由主窗口和输出窗口组成。

随着版本的不断升级，ANSYS 界面不断改进，不同版本间的界面存在着较大差别。

下面介绍的用户界面圏1-1 ANSYS工0主宙【］(1)主窗口的主窗口主要由以下5个部分组成。

①Utility 菜单这些菜单主要通过ANSYS勺相关功能组件起作用，比如文件控制、参数选择、图像参数控制及参数输入等。

②In put Lin e(l nput Window 命令输入窗口)命令输入窗口(也称为命令栏)用于显示程序的提示信息并允许用户直接输入命令，简化分析过程。

③工具栏(Toolbar)工具栏主要由按钮组成，这些按钮都是ANSYS^的常用命令。

用户可以根据工作类型定义自己的工具栏以提高分析效率。

④主菜单(Main Menu)主菜单包括了ANSYSft主要的功能，分为前处理器(Preprocessor )、求解器(Solution )、通用后处理器(General Postprocessor )、设计优化器(Design Optimizer )。

展开主菜单可以看到非常多的树状建模命令，这也是版本和以前版本的一个显著差别。

虽然菜单的外观改变了，但是菜单结构没有变化，这对ANSY酣户平滑升级非常有利。

⑤图形窗口( Graphic Windows )图形窗口用于显示分析过程的图形，实现图形的选取。

在这里可以看到实体建模各个过程的图形并可查看随后分析的结果。

(2)输出窗口( Output Windows )输出窗口用于显示程序的文本信息，即以简单表格形式显示过程数据等信息。

实验二带孔矩形板的建模及结构分析

实验二带孔矩形板的建模及结构分析一、实验目的1、熟练掌握实体建模2、掌握静力学分析3、验证理论分析结果二、实验器材能够安装ANSYS软件，内存在512MHz以上，硬盘有5G空间的计算机三、实验说明1、自底向上建模自底向上建立实体模型时，首先要定义关键点，再利用这些已有的关键点定义较高级的图元（线、面或体），这样由点到线，由线到面，由面到体，由低级到高级。

2、自顶向下建模当用户直接建立一个体时，ANSYS会自动生成所有从属于该体的低级图元。

这种一开始就从较高级图元开始建模的方法就叫做自顶向下建模。

3、ANSYS的技术特点是：1）惟一能实现多场及多场藕荷功能的软件；2）惟一实现前后处理、分析求解及多场分析统一数据库的大型FEA软件；3）独一无二的优化功能，惟一具有流畅优化功能的CFD软件；4）融合前后处理与分析求解于一身；5）强大的非线形分析功能；6）快速求解器；7）最早采用并行计算技术的FEA软件；8）从个人、工作站、大型机直至巨型机所有硬件平台上全部数据文件兼容。

三、实验内容和步骤一个带孔矩形板受平面内张拉，形状如图1所示。

左边固定，右边受荷载P作用，求其变形情况。

相关参数：板厚度为20mm长为200mm宽为100mm圆孔半径20mm载荷P = 20 +（学号×0.2）N/mm弹性模量E = 200Gpa1、定义工程名；过滤参数2、定义单元类型Main Menu > Preprocessor > Element Type > Add/Edit/Delete ...选择“Structural-Solid”，“10Node 92”单击OK3、定义材料特性EX=200 PRXY=0.3 Toolbar:SAVE_DBa.定义单元类型：Main Menu > Preprocessor > Element Type > Add/Edit/Delete ... 选择 “Structural-Solid”，“10Node 92” 单击OKb.设置材料属性：Main Menu > Preprocessor > material props > material models,弹出一个对话框，在material models avaiable下面的对话框中双击打开structural>linear>elastic>isotropic又弹出linearisotropic properties for material Number 1对话框，在EX后面输入1.9E11，在PRXY后面输入栏中输入0.3，在双击density,在DENS后面输入2.33e3，单击OK，然后单击material>exit,完成材料属性的设置。

有限元分析建模方法

4）、对子模型进行计算
注意：分步计算最复杂的工作是确定子模型的边界条件，即将整体模型的计算结果以节点位移或分布力的形式转换到子模型的边界上。可参考相关文献。
8-7 模型简化
2、分步计算法
工程中常存在一些相对尺寸很小的细节，如小孔、键
槽、齿轮齿根等，如果这些细节处于结构的高应力区，则可能引起应力集中。
编值参参数编节材物截几
号
考考量号点料理面何
系系
编特特特数
代代
号性性性据
码码
码值
码
位载热其移荷边他约条界边束件条界数数件条据据数件
据数据
8-5 有限元建模的基本流程参数化实体造型
物理属性编辑器
载荷、约束材料
力学属性编辑器
基于实体的物理模型
几何元素编辑器
对称/反对称简化中线/中面提取小特征删除/抑制
用可视化方法（等值线、等值面、色块图）分析计算结果，包括位移、应力、应变、温度等；
最大最小值分析；特殊部位分析。
8-2 有限元建模的重要性
在有限元分析过程中，建模是其中最为关键的环节。因为： 1.影响结果精度：有限元模型要为计算提供所有原始数据，
这些输入数据的误差将直接决定计算结果的精度。如果模型本身不合理，即使计算算法再精确，也不可能得到高精度的分析结果。因此，模型的合理性是决定结果精度的主要因素。 2.影响计算过程：模型不仅决定计算精度，还影响计算的过程。对于同一分析对象，不同的模型所需要的计算时间和存储容量可能相差很大，不合理的模型还可能导致计算过程死循环或终止。 3.对人员要求高：由于分析对象的形状、工况条件、材料性质的复杂性，要建立一个完全符合实际的有限元模型是很困难的。它需要综合考虑的因素很多，如形状的简化、单元类型的选择、边界条件的处理等等，从而对分析人员的专业知识、有限元知识和软件使用技能等方面都提出了较高的要求。 4.花费时间长：建模所花费的时间在整个分析过程中占有相当大的比例。对分析人员来讲，他们的工作不是开发有限元分析软件，而是如何利用软件（如ANSYS）分析他们所关心的结构。分析过程中，分析人员可把计算过程作为“黑匣子”来对待，而把精力主要集中在建模上。通常，建模所花费的时间约占整个分析时间的70%左右。因此，提高建模速度是缩短分析周期的关键。

基于solidworks带孔平板的有限元分析

基于solidworks 带孔平板的有限元分析1、题目要求计算分析如下模型：已知： cm50cm 5cm 100/7.23.0/2100001/100322距都为，内孔距左边距和下边，内孔模型长宽都为======R cm g cm N E cmt cm N p ρμ2、解题过程解题思路对基础的平板进行分析通过网格控制进行分析对1/4平板进行分析对平板的应力奇异性进行思考讨论1）首先在solidworks 中对材质进行编辑2）、在solidwroks中的simlulation中新建算例‘plate-初次’3）、在夹具中选择固定几何体如下图所示：4）、在外部载荷中选取压力5）、生成网络6）运算求解结果如下对于上述模型局部进行优化新建算例‘plate-分割线’重复上述操作进行网格控制：对分割线的表面进行网格控制已达到较好的分析其中单元大小0.9mm比率取1.1控制结果为：再次进行运算求解：新建算例‘plate-分割线-四分之一’模型如下：重复上述操作：计算求解：应力奇异性的分析：这里选取进行网格控制的应力奇异性进行讨论：应力（N/cm^2）306.3746 308.2766 308.4553 308.7128 308.4333 309.483603相对误差平均值0.2344%可以发现应力基本保持不变，不会随着网格控制的细化发生巨大变化，因此带孔平板不具有应力奇异性。

3、新的体会和学到的知识通过带孔平板的有限元分析，对于有限元分析的前期工作有了很深刻的了解，同时对于前期对称处理模型以便简化。

最主要的是了解到应力奇异性与应力集中式两个概念。

应力奇异性会随着网格的细化，应力发生急剧变化。

而应力集中则不然。

应力奇异一定应力集中，但是应力集中不一定应力奇异。

带孔平板的有限元分析

带孔平板的有限元分析摘要:通过ANSYS有限元软件解决一实际问题并将之与弹性力学解答进行简单比较，从而说明有限元理论的正确性。

关键词:有限元,三节点三角形0.问题简介关于带孔平板问题的应力和应变的求解，我们通过弹性力学的一些方法和公式已经可以很好的解答。

而通过有限元分析一些问题往往使问题得到简化，且随计算机水平的发展，我门通过计算机使用有限元的理论可以很好的解决工程中研究中的一些复杂问题。

本文中的问题是通过有限元分析软件ANSYS来解答与弹性力学解答进行比较看看使用有限元理论解决问题的精确性。

1．提出问题我的题目是用三节点三角形解答如图1所示的问题。

已知条件：长为100cm的厚设为1的正方形板。

各向同性且是均匀的,弹性模量E=2.0×105Mpa泊松比μ=0.3,正中有一5cm的圆孔,四周受均匀剪力q=100N/cm2,水平放置不计体力。

2/100cmNq=图12.分析问题(1).考虑圆孔周围应力集中问题,且为使简化的力比较接近实际情况将圆孔周围单元划分密一点,将平板四边化为十分,将平板离散为下图2所示(2).将带孔平板四周所受均布面力向节点简化如图3所示3.ANSYS分析计算(1)设计计算模型:选择preferences命令再选择structural类型。

(2)选择单元类型:在ANSYS主菜单中选择preprocessor→Element type→Add/Edit/Delete→…..Add……→Solid Triangle 6node 2→OK,且在Element type中的options选K3中Plane Strs w/thk→OK.(3)定义材料参数:设定弹模为2.0e5(2.0×105Mpa)泊松比设为0.3。

(4)定义实常数:在preprocessor中的Real constants → Add/Edit/Delete→…..Add……→选Type 1→OK……→ Real constants set No：填１，THK填1→OK(5)生成几何模型(a)生成平面方板: preprocessor→Modeling→Create→Areas→Rectangle→By 2 corners……→输入WX:0,WY:0,Width:100,Hieght:100→OK(b)生成圆孔平面: preprocessor→Modeling→Create→Areas→Circle→Soild Circle…→输入WX:50,WY:50,Radius:5→OK(c)生成带孔方板: preprocessor→Modeling→Operate→Booleans→Subtrac→Areas……→选area1(方板)……→OK→OK→选area2(圆)→Next→OK→OK(6)网格划分；ANSYS Main Menu: Preprocessor →Meshing →Mesh Tool →(Size Controls)Globl: Set ……→input NDIV:10 →OK (back to Mesh Tool window) →Mesh →Pick All (in Picking Menu) →关闭( Mesh Tool window)(7) 模型施加约束在每个节点上输入简化的节点荷载。

有限元建模方法分析概要

三、有限元模型
§3-4 有限元建模方法
有限元模型除节点、单元外，还包含本身所具有的边界条件(约束条件、外载等) 有限元模型的基本构成：
1．节点数据 (1)节点编号 (2)坐标值 (3)坐标参考系代码不同的节点可根据需要参考不同的坐标系 (4)位移参考系代码位移参考系——节点的位移自由度所参考的坐标系 (5)节点总数
①设置过渡单元 ——梁单元与薄壁结构过渡单元、体—壳过渡单元、疏密过渡单元等。 ②主从节点和位移规格数 ——从节点和主节点之间通过假设的刚臂连在一起。从节点的自由度由主节点的相应自由度和两点的相对位置决定。
3.缩小解体规模的常用措施
3.1 对称性和反对称性对称性——几何形状、物理性质、载荷分布、边界条件、
——简化模型的变形和受力及力的传递等与实际结构一致。如应力应变、连接条件和边界条件等，均应与实际结构相符合。
确定模型的可靠性判断准则：
物理力学特性保持；相应的数学特性保持。
1.有限元离散模型的有效性确认
2)精确性
—— 有限元解的近似误差与分片插值函数的逼近论误差呈正比。在建立有限元模型时，根据问题的性质和精度要求，选择一阶精度元、二阶精度元和高阶精度元等不同类型的单元。
§3-4 有限元建模方法
有限元分析是设计人员在计算机上调用有限元程序完成的。了解所用程序的功能、限制以及支持软件运行的计算机硬件环境。分析者的任务：建立有限元模型、进行有限元分析并解决分析中出现的问题以及计算后的数据处理。一、有限元法应用采用有限元法计算，可以获得满足工程需求的足够精确的近似解。解决几乎所有的连续介质和场的问题，包括建筑、机械、热传导、电磁场、流体力学、流体动力学、地质力学、原子工程和生物医学等方面问题。

带孔平板的有限元分析

a.选择主菜单中的 Preferences命令，弹出设置计算类型的对话框
b.选择结构分析 Structural类型，单击 OK按钮关闭对话框
(3)选择单元类型 a. ANSYS Main Menu: Preprocessor→Element Type→Add/Edit/Delete…→Add…→select Solid Quad 4node 182→OK
(9)分析计算 ANSYS Main Menu: Solution→ -Solve- Current LS…→OK(to close the solve Current Load Step window)→Should The Solve Command be Executed? Y→ Solution is done! Close
(5)定义实常数 a. ANSYS Main Menu: Preprocessor→Real Constants→Add/Edit/Delete…→Add…→ select Type 1→ OK…→input Real Constant Set THK:1(平板的厚度)→OK b.关闭 Real Constants对话框
计算分析带孔平面板问题的计算。
p=100N/cm2 t=1 cm E=210000N/cm2 R5 50 µ=0.3 ρ=2.7g/cm3
单位:厘米
(cm)
1、准备工作 2、设置计算类型 3、选择单元类型 4、定义材料参数 5、定义实常数 6、生成几何模型 7、网格划分 8、模型施加约束 9、分析计算 10、结果显示
基于图形界面交互的 GUI求解步骤（1）准备工作 a.在硬盘中设置用于该工程分析的文件夹； b.在启动进入 ANSYS时，选择分析所在文件夹和分析文件名。 c.进入 ANSYS后，为分析文件设定标题。单击应用菜单中的命令 File | Change Title，弹出设置分析标题的对话框

算例1_带孔方板的有限元分析

带孔方板的有限元分析GUI 操作(1) 启动ANSYS （设定工作目录和工作文件）运行ANSYS Product Launcher → 在Working Directory 下设置工作目录 → 在Job name 中设定任务名称为plate → 点击Run(2)设置计算类型 ANSYS Main Menu: Preferences → Structural → OK (3) 选择单元类型ANSYS Main Menu: Preproccessor → Element Type → Add/Edit/Delete → Add → Solid:Quad 4node 42 → OK → Option → K3: Plane Strs w/thk （带厚度的平面应力问题） → OK → Close(4) 定义材料参数ANSYS Main Menu: Preproccessor → Material Props →Material Model → Structural → Linear → Elastic → Isotropic: EX: 2.1e11, PRXY : 0.3 → OK → 关闭窗口(5) 定义实常数以确定平面问题的厚度ANSYS Main Menu: Preproccessor → Real Constant → Add/Edit/Delete → Add → Type 1 → OK → Real Constant Set No.: 1（第1号实常数）, THK: 1（平面问题的厚度） → OK →Close2mp(6)生成几何模型生成平面方板ANSYS Main Menu: Preproccessor → Modeling → Create → Area → Rectangle → By 2 Corners → WP X: 0, WP Y:0, Width: 2, Height: 2 → OK生成圆孔模型ANSYS Main Menu: Preproccessor → Modeling → Create → Area → Circle → Solid Circle →WP X: 1, WP Y: 1, Radius: 0.05 → OK生成带孔方板ANSYS Main Menu: Preproccessor → Modeling → Operate → Booleans → Subtract → Area →鼠标点击Area 1（方板）（由于area 1和area 2位置重叠，因此需要通过Prv和Next来进行选择，注意窗口的提示）→ OK（在Multi-Entities窗口中）→ OK（在Subtract Area窗口中）→鼠标点击area 2（圆孔）→ OK → OK(7)网格划分ANSYS Main Menu: Preproccessor → Meshing → MeshTool →位于Size Controls下的Global: Set → NDIV: 32（每一条线分为32段）→ OK → MeshTool →点击Mesh按钮→ Pick All（位于Mesh Areas选择窗口的左下角）→ Close（关闭警告窗口）→ Close(8)模型施加约束和外载左边加X方向的约束ANSYS Main Menu: Solution → Define Loads → Apply → Structural → Displacement → On Nodes →鼠标选择左侧所有节点（可用选择菜单中的Box拉出一个矩形框来框住左边线上的节点）→ OK → Lab2 DOFs: UX, V alue: 0 → OK左下角节点加X，Y两方向约束ANSYS Main Menu: Solution → Define Loads → Apply → Structural → Displacement → On Nodes →鼠标选择左下角（0, 0）节点→ OK → Lab2 DOFs: UX, UY V alue: 0 → OK 右侧加X方向的均布载荷ANSYS Main Menu: Solution → Define Loads → Apply → Structural → Pressure → On Line →鼠标选择右侧边→ OK → V alue: －1e6 → OK → Close（关闭警告窗口）(9)分析计算ANSYS Main Menu: Solution → Solve → Current LS → OK →警告窗口选择Y→ Close “Solution is done!”对话框→关闭文字窗口(10)结果显示ANSYS Main Menu: General Postproc → Plot Result → Deformed Shape → Def + Undeformed → OK → Contour Plot → Nodal Solu → Stress, V on Mises, Def + Undeformed → OK（还可以继续观察其他结果）(11)退出系统ANSYS Utility Menu: File → Exit → Save Everything → OK命令流fini/clear,nostart/prep7ET,1,PLANE42 ！定义单元类型KEYOPT,1,3,3 ！定义单元选项MP,EX,1,2.1e11, ！定义弹性模量MP,PRXY,1,0.3, ！定义泊松比R,1,0.01, ！定义实常数BLC4,0,0,2,2, ！创建方板CYL4,1,1,0.05, ！创建圆孔ASBA, 1, 2, ！方板中剪掉圆孔ESIZE,0,32 ！设定分割数AMESH,ALL ！划分单元NSEL,S,LOC,X,0 ！选择最左侧节点D,ALL,UX,0 ！约束UX方向位移NSEL,R,LOC,Y,0 ！选择（0，0）处节点D,ALL,UX,0,,,,UY, ！约束UX，UY方向位移LSEL,S,LOC,X,2 ！选择右侧线SFL,ALL,PRES,-1e6 ！施加压力ALLSEL,ALL/soluSOLVE/POST1 PLDISP,2/DSCALE,1,1.0 PLNSOL, S,X, 0,1.0。

ANSYS有限元分析实例

有限元分析一个厚度为20mm的带孔矩形板受平面内张力，如下图所示。

左边固定，右边受载荷p=20N/mm作用，求其变形情况200100P20一个典型的ANSYS分析过程可分为以下6个步骤：①定义参数②创建几何模型③划分网格④加载数据⑤求解⑥结果分析1定义参数1.1指定工程名和分析标题(1)启动ANSYS软件，选择File→Change Jobname命令，弹出如图所示的[Change Jobname]对话框。

(2)在[Enter new jobname]文本框中输入“plane”，同时把[New log and error files]中的复选框选为Yes，单击确定(3)选择File→Change Title菜单命令，弹出如图所示的[Change Title]对话框。

(4)在[Enter new title]文本框中输入“2D Plane Stress Bracket”，单击确定。

1.2定义单位在ANSYS软件操作主界面的输入窗口中输入“/UNIT,SI”1.3定义单元类型(1)选择Main Menu→Preprocessor→Element Type→Add/Edit/Delete命令，弹出如图所示[Element Types]对话框。

(2)单击[Element Types]对话框中的[Add]按钮，在弹出的如下所示[Library of Element Types]对话框。

(3)选择左边文本框中的[Solid]选项，右边文本框中的[8node 82]选项，单击确定，。

(4)返回[Element Types]对话框，如下所示(5)单击[Options]按钮，弹出如下所示[PLANE82 element type options]对话框。

(6)在[Element behavior]下拉列表中选择[Plane strs w/thk]选项，单击确定。

(7)再次回到[Element Types]对话框，单击[close]按钮结束，单元定义完毕。

带孔平板的有限元分析

二、带孔平板的有限元分析1：问题描述图所示为一个有中心圆孔的薄板，薄板厚度t=0.01m，薄板弹性模量E=210000N/cm2,泊松比μ=0.3，p=100N/cm,ρ=2.7g/cm3此问题为平面应力问题，用有限元求解出带孔平板的应力集中问题，并与弹性力学的精确解进行比较。

2：求解步骤第一步：建立工作文件名和工作标题（1）选择Utility Menu—File—Change Jobname命令,出现Change Jobname对话框。

在Enter new jobname 输入栏中输入工作文件名plate，单击Ok按钮关闭该对话框。

（2）选择Utility Menu—File—Change Tile命令，出现Change Tile对话框，在输入栏中输入Stress analysis in a sheet，单击Ok按钮关闭该对话框。

第二步：设置计算类型选择Main Menu—Preference—Structural-Ok命令.第三步：选择单元类型选择Main Menu—Preprocessor—Element Type—Add/Edit/Delete命令,出现Element Type对话框，选择Solid-Quad 4node 42—Ok命令,再在Element Type对话框中选择Options—K3:Plane Strs w/thk/—Ok—Close命令.第四步：定义材料参数选择Main Menu—Preprocessor—Material Props—Material Models—双击Structural—双击Linear—双击Elastic—双击Isotropic命令，出现如下对话框填写Ex：2.1e5，PRXY：0.3；选择Ok命令。

第五步：定义实常数以确定平面问题的厚度选择Main Menu—Preprocessor—Real condtants—Add/Edit/Delete—Add—Type1—Ok命令，出现以下对话框，在Real condtant Set No中填写1，在THK中填写1，选择Ok—Close命令.第六步：创建几何模型1：生成平面方板选择Main Menu—Preprocessor—Modeling—Creating—Areas—Rectangle—By 2 Corners—Wp X:0, Wp Y:0,Width:100,Height:100—Ok1：生成圆孔平面选择Main Menu—Preprocessor—Modeling—Creating—Areas—Circle—Solid Circle—Wp X:50, Wp Y:50,Radis:5—Ok2：生成带孔方板选择Main Menu—Preprocessor—Modeling—Operate—Booleana—Subtract—Areas，鼠标点击方板1—Ok，在Multi-Entities窗口点击Ok，在Subtract Areas窗口点击Ok.. 鼠标点击圆孔2—Ok, 在Multi-Entities窗口点击Ok，在Subtract Areas窗口点击Ok.出现如下图1：第七步：网格划分选择Main Menu—Preprocessor—Meshing—MeshTool命令，在MeshTool窗口点击Size Controls下的Globle:Set—NDIV:29—Ok, 在MeshTool窗口点击Mesh—Pick all—Close命令。

关于矩形板中心开洞的有限元模拟分析

关于矩形板中心开洞的有限元模拟分析姓名：古惑仔专业：土木工程2819级9班学号：777777771. 前言在我们的工程实践中，常会碰到在板中开洞的问题，如智能建筑的大量出现,其中的辅助设施越来越多,也越来越复杂,导致很多管路、线路、电梯都是从楼板中开孔穿过，板开孔后受力性能会发生改变，孔的周围出现应力集中。

用有限元分析在板中心位置开圆口洞的情况下内力的改变，获得了内力改变的规律，并为以后在实际工程中类似的情况提出了一些工程设计建议。

2. 矩形板中心开洞的有限元分析在进行矩形板中心开洞的有限元分析中，涉及到了材料、几何状态等情况，在能够充分说明问题的前提下，为了使分析简单、明了，选用了单一材料，正方形的钢板来进行ANSYS分析。

2.1 问题的描述选用1M*1M的矩形钢板，考虑在其中心位置处开洞，洞口半径大小分别为50mm、100mm；同时在矩形钢板的同一方向的两边施加对称的均布力F。

要求建立模型分析其应力应变等问题。

材料性能：钢板的弹性模量值E=2.06e5N/(mm*mm)，泊松比为0.3截面尺寸：●钢板为1m*1m，中间开洞的洞口半径R=50mm●钢板为1m*1m，中间开洞的洞口半径R=100mm2.2 有限元模型的建立1)单元：ANSYS模拟采用SOLID PLANE 42 单元来分析2)材料属性及参数的确定：钢板的弹性模量值E=2.06e5N/(mm*mm)，泊松比为0.33)网格划分由于需要对开洞周围部分做重点研究，且通过材料力学可知，其应为应力集中区域，所以在洞口周围的网格要划分的细一些，在其他区域网格可稍大一些。

4)边界条件的处理：因为所分析的是开洞板的应力、应变的问题，所以在板的同一方向的两边同时施加均布的拉力F，分析在开洞板受拉时的应力应变问题。

5)加载并求解：对2种不同情况，各自施加F=10N/mm的均布力，加载之后，即对所建立的有限元模型进行求解。

2.3 有限元模型的计算结果及其分析1）、位移在三种不同开洞半径的情况下，其最大位移值如下表：第一种情况R=50mm DMX=0.133658第二种情况R=100mm DMX=0.0.38564由上表可知，第一种情况下的最大位移值要大于其他两种情况。

内压简体周向开设矩形排孔的三维有限元分析

3-D FEM Analysis for Circumferential Rectangular Ligaments on Cylindrical Shell of an Internal
Pressure Vessel
作者：季维英[1] 杨小军[2]
作者机构： [1]南通职业大学机械工程学院,江苏南通226007 [2]南通精华制药股份有限公司,江苏南通226001
出版物刊名：南通职业大学学报
页码： 81-83页
年卷期： 2011年第4期
主题词：内压筒体矩形排孔周向分布强度评定有限元分析
摘要：利用有限元分析软件ANSYS Workbench对某内压筒体沿周向开设矩形排孔的结构进行有限元分析，得到该结构的应力分布状况和最高应力水平，并据标准对此结构进行了强度评定。

分析结果表明，沿筒体轴向因开孔致应力集中的影响范围较小，而周向各接管开孔应力集中的影响互相叠加，其范围遍布筒体的整个周向，最大应力分布在各接管拐角和各接管与筒体的角焊缝处，故矩形接管的焊缝应全焊透且需进行表面渗透检测，以满足JB4730I级合格标准，并避免安排在拐角处。