ansys超弹性分析练习十五
弹性力学ansys求解实例详解
弹性力学a n s y s求解实例详解Revised on November 25, 2020ANSYS 上机实验报告一、题目描述如图1所示，一简支梁横截面是矩形，其面积202.0m A =，对弯曲中性轴的惯性矩451067.6m I zz -⨯=，高m h 2.0=，材料的pa E 11101.2⨯=，横向变形系数3.0=μ。
该梁的自重就是均布载荷N q 4000=和梁中点处的集中力N F 2000=，试讨论在均布荷载作用下，简支梁的最大挠度。
二、问题的材料力学解答由叠加法可知：梁上同时作用几个载荷时，可分别求出每一载荷单独作用时的变形，把各个形变叠加即为这些载荷共同作用时的变形。
在只有均布载荷q 作用时，计算简支梁的支座约束力，写出弯矩方程，利用EI M dxw d =22积分两次，最后得出： 铰支座上的挠度等于零，故有0=x 时，0=w ，因为梁上的外力和边界条件都对跨度中点对称，挠曲线也应对该点对称。
因此，在跨度中点，挠曲线切线的斜率等于零，即：2l x =时，0=dx dw ，把以上两个边界条件分别代入w 和0=dxdw 的表达式，可以求出243ql C -=，0=D ，于是得转角方程及挠曲线方程为： x ql x q x ql EIw ql x q x ql EI dx dw EI 2424122464343332--=--==θ （1） 在跨度中点，挠曲线切线的斜率等于零，挠度为极值，由（1）中式子可得：即EIql w q c 3845)(4-=。
在集中力F 单独作用时，查材料力学中梁在简单载荷作用下的变形表可得EIFl w F c 48)(3-=。
叠加以上结果，求得在均布载荷和集中力共同作用下，梁中点处的挠度是EIFl EI ql w w w F c q c c 483845)()(34--=+=，将各参数代入得m w c 410769.0-⨯=三、问题的ansys 解答建立几何模型此问题为可采用Beam 分析，所以该几何模型可用线表示。
ansys操作习题
【例2-1】考虑悬臂梁如图2-2，求x=L变形量。
已知条件：杨氏系数E=200E9；截面参数：t=0.01m, w=0.03m, A=3E-4,I=2.5E-9；几何参数：L=4m, a=2m, b=2m；边界外力F=2N,q=0.05N/m.使用ANSYS解决该问题的命令如下：/FILNAM,EX2-1 ! 定义文件名/TITLE,CANTILEVER BEAM DEFLECTION ！定义分析的标题/UNITS,SI ！定义单位制（注意观察输出窗口的单位）/PREP7 ！进入前置处理ET,1,3 ！定义元素类型为beam3MP,EX,1,200E9 ! 定义杨氏模量R,1,3E-4,2.5E-9,0.01 ！定义实常数（要严格根据该元素类型的说明文档所给出的实常数格式）N,1,0,0 ！定义第1号节点X坐标为0，Y坐标为0N,2,1,0 ！定义第2号节点X坐标为1，Y坐标为0N,3,2,0 ！定义第3号节点X坐标为2，Y坐标为0N,4,3,0 ！定义第4号节点X坐标为3，Y坐标为0N,5,4,0 ！定义第5号节点X坐标为4，Y坐标为0E,1,2 ！把1、2号节点相连构成单元，系统将自定义为1号单元E,2,3 ！把2、3号节点相连构成单元，系统将自定义为2号单元E,3,4 ！把3、4号节点相连构成单元，系统将自定义为3号单元E,4,5 ！把4、5号节点相连构成单元，系统将自定义为4号单元FINISH ！退出该处理层/SOLU ！进入求解处理器D,1,ALL,0 ！对1节点施加约束使它X，Y向位移都为0F,3,FY,-2 ！在3节点加集中外力向下2NSFBEAM,3,1,PRES,0.05 ！在3 号元素的第1个面上施加压力（beam3有四个面可通过命令help,beam3查看，任何一个命令都可以通过help,命令查看帮助文档）SFBEAM,4,1,PRES,0.05 ！同上在4号元素的第1个面加压力SOLVE ！计算求解FINISH ！完成该处理层/POST1 ！进入后处理SET,1,1 ！查看子步1，在有限元中复杂的载荷可以看做简单的载荷相互叠加，在ANSYS 中每施加一类载荷都可以进行一次求解，可以查看它对结构的影响，称为子步。
Ansys上机练习题
Ansys 上机练习题一、桁架结构分析1、桁架结构有限元模型图，要求显示模型节点和单元编号2、列表得到桁架结构约束反力和单元内力3、桁架结构整体变形云图，要求显示原始结构形状，并在图中标注最大节点位移。
图1-1 图1-2说明：1、材料弹性模量均为GPa E 200=，泊松比25.0=μ；2、各杆截面均为矩形，尺寸为cm cm h b 52⨯=⨯。
3、图1-1中（030=∠=∠=∠=∠GBH GFH DFC DAC ）4、图1-2中（kN P 101=，kN P 72=，各杆长度均为1m ）二、梁结构分析（1）1、梁结构有限元模型图，要求单元类型为平面弹性梁单元，显示模型节点编号，等间距10个单元2、显示梁结构载荷约束分布图3、桁架结构整体变形图，要求显示原始结构形状；4、绘制该梁结构剪力和弯矩图图2-1 图2-2说明：1、材料弹性模量均为GPa E 200=，泊松比25.0=μ；2、各杆截面均为矩形，尺寸为cm cm h b 52⨯=⨯。
三、梁结构分析（2）组合梁结构如图3所示，材料弹性模量为GPa E 200=，泊松比25.0=μ；各截面尺寸如图中所示。
1、绘制窗形截面，在ansys 中存成粱截面，提取截面网格划分图。
2、绘制组合梁结构实体显示有限元模型图，要求显示截面形状，单元选择为beam188。
3、组合梁结构整体变形图，要求显示原始结构形状，不显示截面具体形状图3四、实体结构分析如图4所示厚度为12.5mm 的片状L 形角支座。
在左边坐标原点处有一个直径为25mm 的孔，右边半径为25mm 的半圆圆心位置也有一个直径为25mm 的孔。
左边小孔固定，右边小孔的下半圆上有均匀分布的压力1kN/mm ，面积A1和A2相连的内侧直角处，为了消除应力集中，设置了半径为10mm 的倒圆。
图41、结构实体模型图2、有限元模型图（利用平面plane82单元，选择带厚度的平面应力分析问题，材料弹性模量均为GPa E 200=，泊松比25.0=μ；单元尺寸控制为5mm ）3、整体变形云图4、结构等效应力云图五、实体结构分析如图5所示钢板模型，板厚为0.05m ，材料弹性模量为GPa E 200=，泊松比25.0=μ，钢板的密度为7.845kg/m 3。
ANSYS— 弹性平面问题、振动模态分析
ANSYS ——有限元分析弹性平面问题、振动模态分析1、弹性平面问题1、1.题目一：（见图一所示）图1已知条件：1.5a m =，0.4c m =，0.5d m =，6/q kN m =，5F kN =；1、1.1解题的总体思路由于单元体是一个300×140的，为了方便计算，采用直接建模法，先创建一个30×14的单元体结构，在挖去15×4的单元，建立如下模型（见图二所示）图2并且对模型进行加载和约束，左边为固定端约束，右下角为端约束。
荷载分别为均布荷载和一个集中力荷载。
1、1.2运行结果此节只显示运行的结果和简单的解释，详细的命令见1、1.3节命令流中各个命令的注解。
1、各个节点的位移和扭矩主要列举了具有代表意义的节点，由于节点有15×31个，所以只列出约束处的节点的位移和扭矩。
只列出了31节点的位移，其他约束处的位移都为0 结果显示出：Ux=0.017236mm Uy=0mm2、受力后与受力前变形图（放大）【见图3所示】图33、X方向的变形图【见图4所示】图44、Y方向的变形图【见图5所示】图55、内力图【见图6所示】图6结论：节点31处是最容易收到破坏的，因此再设计时应注意此处的设计。
1、1.3命令流/PREP7N,1,0,0！确定第一个节点N,31,300,0！确定第31个节点FILL,1,31！在1到31节点中插入节点NGEN,15,31,1,31,1,0,10！复制上述节点15行，每行间距为10ET,1,PLANE42！常量的设置MP,EX,1,200E9MP,NUXY,1,0.3E,1,2,33,32 ！创建第一个单元EGEN,30,1,1 ！复制1到31个单元的建立EGEN,14,31,1,30 ！所有的单元创建EDELE,151,165 ！下面都是挖去中间的面EDELE,181,195EDELE,211,225EDELE,241,255NDELE,187,201NDELE,218,232NDELE,249,263FINISH！退出预处理/SOLU ！求解ANTYPE,STATICOUTPR,BASIC,ALLD,1,ALL,0 ！右端面的约束D,32,ALL,0D,63,ALL,0D,94,ALL,0D,125,ALL,0D,156,ALL,0D,280,ALL,0D,311,ALL,0D,342,ALL,0D,373,ALL,0D,404,ALL,0D,435,ALL,0D,31,UY,0 ！右下角的节点31约束SFE,406,3,PRES,,6000,6000！均布荷载的加载SFE,407,3,PRES,,6000,6000SFE,408,3,PRES,,6000,6000SFE,409,3,PRES,,6000,6000SFE,410,3,PRES,,6000,6000SFE,411,3,PRES,,6000,6000SFE,412,3,PRES,,6000,6000SFE,413,3,PRES,,6000,6000SFE,414,3,PRES,,6000,6000SFE,415,3,PRES,,6000,6000SFE,416,3,PRES,,6000,6000SFE,417,3,PRES,,6000,6000SFE,418,3,PRES,,6000,6000SFE,419,3,PRES,,6000,6000SFE,420,3,PRES,,6000,6000F,248,FX,5000！集中力的加载SOLVE ！求解FINISH/POST1 ！进入后处理PRDISP ！得出各个节点的位移PLDISP,1！受理前后的变形图的比较PLNSOL,U,X ！x方向的变形图PLNSOL,U,Y ！Y方向的变形图PLESOL,S,EQV！内力图FINISH注：黑体字为注解。
ANSYS弹性及塑性分析报告(非常经典)
目录什么是塑性 (1)路径相关性 (1)率相关性 (1)工程应力、应变与真实应力、应变 (1)什么是激活塑性 (2)塑性理论介绍 (2)屈服准则 (2)流动准则 (3)强化准则 (3)塑性选项 (5)怎样使用塑性 (6)ANSYS输入 (7)输出量 (7)程序使用中的一些基本原则 (8)加强收敛性的方法 (8)查看结果 (9)塑性分析实例（GUI方法） (9)塑性分析实例（命令流方法） (14)弹塑性分析在这一册中,我们将详细地介绍由于塑性变性引起的非线性问题--弹塑性分析,我们的介绍人为以下几个方面:•什么是塑性•塑性理论简介•ANSYS程序中所用的性选项•怎样使用塑性•塑性分析练习题什么是塑性塑性是一种在某种给定载荷下,材料产生永久变形的材料特性,对大多的工程材料来说,当其应力低于比例极限时,应力一应变关系是线性的。
另外,大多数材料在其应力低于屈服点时，表现为弹性行为，也就是说，当移走载荷时，其应变也完全消失。
由于屈服点和比例极限相差很小，因此在ANSYS程序中，假定它们相同。
在应力一应变的曲线中，低于屈服点的叫作弹性部分，超过屈服点的叫作塑性部分，也叫作应变强化部分。
塑性分析中考虑了塑性区域的材料特性。
路径相关性：即然塑性是不可恢复的，那么这种问题的就与加载历史有关，这类非线性问题叫作与路径相关的或非保守的非线性。
路径相关性是指对一种给定的边界条件，可能有多个正确的解—内部的应力，应变分布—存在，为了得到真正正确的结果，我们必须按照系统真正经历的加载过程加载。
率相关性：塑性应变的大小可能是加载速度快慢的函数，如果塑性应变的大小与时间有关，这种塑性叫作率无关性塑性，相反，与应变率有关的性叫作率相关的塑性。
大多的材料都有某种程度上的率相关性，但在大多数静力分析所经历的应变率范围，两者的应力－应变曲线差别不大，所以在一般的分析中，我们变为是与率无关的。
工程应力，应变与真实的应力、应变：塑性材料的数据一般以拉伸的应力—应变曲线形式给出。
ANSYS练习
ANSYS练习练习 - 悬壁梁问题描述使⽤ANSYS 分析⼀个⼯字悬壁梁，如图所⽰.求解在⼒P 作⽤下点A 处的变形，已知条件如下：P = 4000 lb ，L = 72 in ，I = 833 in 4，E = 29E6 psi ，横截⾯积 (A) = 28.2 in 2，H = 12.71 in求解步骤1. 启动 ANSYS. 以交互模式进⼊ANSYS ，⼯作⽂件名为beam.2. 创建基本模型a. Main Menu: Preprocessor > -Modeling- Create > Keypoints > In Active CS...b. 输⼊关键点编号 1.c. 输⼊x,y,z 坐标 0,0,0.d. 选择 Apply.e. 输⼊关键点编号 2.f. 输⼊x,y,z 坐标72,0,0 .g. 选择 OK.h. Main Menu: Preprocessor > -Modeling- Create > -Lines- Lines > Straight Line i. 选取两个关键点. a. 在拾取菜单中选择OK.3. 存储ANSYS 数据库. Toolbar: SA VE_DB4. 设定分析模块. a. Main Menu: Preferences b. 选择 Structural. a. 选择 OK.5. 设定单元类型相应选项.Pa. Main Menu: Preprocessor > Element Type > Add/Edit/Deleteb. 选择Add . . .c. 左边单元库列表中选择 Beam.d. 在右边单元列表中选择2D elastic (BEAM3).e. 选择 OK 接受单元类型并关闭对话框.a. 选择 Close 关闭单元类型对话框.6. 定义实常数.a. Main Menu: Preprocessor > Real Constantsb. 选择Add . . .c. 选择 OK 定义BEAM3的实常数.d. 选择 Help 得到有关单元 BEAM3的帮助.e. 查阅单元描述.f. File > Exit 退出帮助系统.g. 在AREA框中输⼊ 28.2 （横截⾯积）.h. 在IZZ框中输⼊ 833 （惯性矩）.i. 在HEIGHT框中输⼊ 12.71 （梁的⾼度）.j. 选择 OK 定义实常数并关闭对话框.b. 选择 Close 关闭实常数对话框.7. 定义材料属性.a. Preprocessor > Material Props > -Constant- Isotropicb. 选择 OK to 定义材料 1.c. 在EX框中输⼊29e6（弹性模量）.b. 选择OK 定义材料属性并关闭对话框.8. 保存ANSYS数据库⽂件beamgeom.db.a. Utility Menu: File > Save asb. 输⼊⽂件名beamgeom.db.a. 选择 OK 保存⽂件并退出对话框.9. 对⼏何模型划分⽹格.a. Main Menu: Preprocessor > MeshToolb. 选择 Mesh.c. 拾取 line.d. 在拾取对话框中选择 OK.b. (可选) 在MeshTool对话框中选择 Close.10. 保存ANSYS数据库到⽂件beammesh.db.a. Utility Menu: File > Save asb. 输⼊⽂件名：beammesh.db.c. 选择 OK 保存⽂件并退出对话框.11. 施加载荷及约束.a. Main Menu: Solution > -Loads- Apply > -Structural- Displacement > On Nodesb. 拾取最左边的节点.c. 在拾取菜单中选择 OK.d. 选择All DOF.b. 选择 OK. （如果不输⼊任何值，位移约束默认为0）f. Main Menu: Solution > -Loads- Apply > -Structural- Force/Moment > On Nodesg. 拾取最右边的节点.h. 在选取对话框中选择OK.i. 选择 FY.j. 在V ALUE框中输⼊-4000.c. 选择 OK.12. 保存数据库⽂件到beamload.db.a. Utility Menu: File > Save asb. 输⼊⽂件名beamload.db.c. 选择OK保存⽂件并关闭对话框.13. 进⾏求解.a. Main Menu: Solution > -Solve- Current LSb. 查看状态窗⼝中的信息, 然后选择File > Closec. 选择 OK开始计算.c. 当出现“Solution is done!” 提⽰后，选择OK关闭此窗⼝.14. 进⼊通⽤后处理读取分析结果.a. Main Menu: General Postproc > -Read Results- > First Set15. 图形显⽰变形.a. Main Menu: General Postproc > Plot Results > Deformed Shapeb. 在对话中选择deformed and undeformed.c. 选择 OK.16. (可选) 列出反作⽤⼒.a. Main Menu: General Postproc > List Results > Reaction Solub. 选择 OK 列出所有项⽬，并关闭对话框.c. 看完结果后，选择File > Close 关闭窗⼝.17. 退出ANSYS.a. ⼯具条: Quitb. 选择Quit - No Save!c. 选择 OK.⾮线性静态实例分析GUI⽅法问题描述这个实例分析中你将进⾏⼀个⼦弹冲击刚性壁的⾮线性分析。
ANSYS弹性及塑性分析(非常经典)
目录什么是塑性 (1)路径相关性 (1)率相关性 (1)工程应力、应变与真实应力、应变 (1)什么是激活塑性 (2)塑性理论介绍 (2)屈服准则 (2)流动准则 (3)强化准则 (3)塑性选项 (5)怎样使用塑性 (6)ANSYS输入 (7)输出量 (7)程序使用中的一些基本原则 (8)加强收敛性的方法 (8)查看结果 (9)塑性分析实例（GUI方法） (9)塑性分析实例（命令流方法） (14)弹塑性分析在这一册中,我们将详细地介绍由于塑性变性引起的非线性问题--弹塑性分析,我们的介绍人为以下几个方面:•什么是塑性•塑性理论简介•ANSYS程序中所用的性选项•怎样使用塑性•塑性分析练习题什么是塑性塑性是一种在某种给定载荷下,材料产生永久变形的材料特性,对大多的工程材料来说,当其应力低于比例极限时,应力一应变关系是线性的。
另外,大多数材料在其应力低于屈服点时，表现为弹性行为，也就是说，当移走载荷时，其应变也完全消失。
由于屈服点和比例极限相差很小，因此在ANSYS程序中，假定它们一样。
在应力一应变的曲线中，低于屈服点的叫作弹性部分，超过屈服点的叫作塑性部分，也叫作应变强化部分。
塑性分析中考虑了塑性区域的材料特性。
路径相关性：即然塑性是不可恢复的，那么这种问题的就与加载历史有关，这类非线性问题叫作与路径相关的或非保守的非线性。
路径相关性是指对一种给定的边界条件，可能有多个正确的解—部的应力，应变分布—存在，为了得到真正正确的结果，我们必须按照系统真正经历的加载过程加载。
率相关性：塑性应变的大小可能是加载速度快慢的函数，如果塑性应变的大小与时间有关，这种塑性叫作率无关性塑性，相反，与应变率有关的性叫作率相关的塑性。
大多的材料都有某种程度上的率相关性，但在大多数静力分析所经历的应变率围，两者的应力－应变曲线差别不大，所以在一般的分析中，我们变为是与率无关的。
工程应力，应变与真实的应力、应变：塑性材料的数据一般以拉伸的应力—应变曲线形式给出。
ansys超弹性分析练习十五
inp
提示: 这将读入一个输入文件, 产生当前练习的几何体 、载荷和边界条件，得到一个由 PLANE182 单 元和刚-柔接触面组成的二维轴对称模型。
当前数据库将被删除, 工作名改为
“Exercise_11”。 图形和其它设置将与这些幻灯片一致。
September 30, 2001 Inventory #001492 W11-3
练习 15
超弹性O型环
参考: 培训手册 超弹性 (6-60)
练习 8C: Ogden 模型
超弹性O型环
目的 •
Workshop Supplement
Advanced Structural Nonlinearities 6.0
分析橡胶O型环的压缩，这将包括两个载荷步，首先将 O 型环压缩其直径 的1/3, 然后在外露面上施加压力。
…超弹性O型环
Workshop Supplement
Advanced Structural Nonlinearities 6.0
开始分析前, 一个警告显示材料可能不稳定，如第六章 E 节所述, 这是在求解六种 典型应力路径的开始进行的稳定性检测。 虽然该警告不能表明结果是无效的或求解不收敛, 但如果求解发散它可提供有用的 信息，基于输出窗口/文件提供的信息, 检测载荷将有助于确定可能的发散原因。
或命令输入方法:
– – –
LSEL, SFL,
S, ALL,
LINE, PRES,
,
10,
13,
3
20
ALLSEL,
ALL
提示: 当线上施加压力载荷后, 可看到一个警告, 提 示实体模型和有限元边界条件都被施加给该模 型，这是为了提供信息。
September 30, 2001 Inventory #001492 W11-9
ansys上机题201209
第一题：如图等腰直角三角形薄板，直角边AB 、BC 长度为1m ，板厚0.01m ，板上有一半径为0.1m 的通孔。
薄板BC 边固定，AC 边施加压强为1000Pa 的载荷，方向与AC 边垂直。
薄板的弹性模量为200GPa ，泊松比为0.3。
求薄板的变形形状、应力分布。
第二题：如图所示空心平板，一端固定，另一端受两个集中力，平板为铝材，厚度1cm ，弹性模量为80GPa ，泊松比为0.33。
选用PLANE82单元，单元尺寸设为5mm ，求平板受力后的变形和应力分布。
A第三题：如图所示空心平板，一端固定，另一端受一个0～10Pa 分布力，平板为铝材，厚度2mm ，弹性模量为80GPa ，泊松比为0.33。
选用PLANE82单元，单元尺寸设为5mm ，求平板受力后的变形和应力分布。
第四题：一个带三个圆孔的平板，板厚1mm ，弹性模量200GPa ，泊松比为0.25。
模型左侧的两个小圆孔上施加所有位移约束，右侧大圆孔边界最下面中心施加载荷F=1000N ，要求采用平面8节点四边形单元，单元尺寸2mm ，求平板变形后应力分布。
（图中单位：mm ）第五题：如图所示大坝，结构的几何尺寸和边界条件如图所示。
所受水压为10000*hPa，弹性模量为70GPa，泊松比为0.23。
分析大坝在水作用下的变形。
10kN/m第六题：如图平面支架，左端固定，上端受10kN/m的分布力，选用PLANE82单元，单元尺寸设为0.15m，求平面支架受力后的变形和应力分布。
平面支架的弹性模量为210GPa，泊松比为0.3。
第七题：悬臂梁长2m ，截面形状如图，梁末端作用有20kN 的集中力，梁的弹性模量为200GPa ，泊松比为0.3。
梁长度方向划分为10个单元，求解梁的挠度及应力分布。
第八题：简支梁长2m ，截面形状如图，梁作用有5000Pa 的分布力，梁的弹性模量为200GPa ，泊松比为0.3。
梁长度方向划分为10个单元，求解梁的挠度及应力分布。
ansys练习
ansys练习1.1弹性力学平面问题的分析——带孔平板的有限元分析1、分析的物理模型分析结构如下图1-1所示。
图1-1 平面问题的计算分析模型2、ANSYS分析单元设置单元设置如下图1-2和图1-3所示。
图1-2 单元设置图1-3 单元行为选项设置3、实常数设置设置平面问题的厚度为1，过程如下图1-4所示。
图1-4 实常数设置4、材料属性设置材料的弹性模量和泊淞比设定如下图1-5所示。
图1-5 材料模型5、几何建模先创建一个矩形如下图1-6所示，然后再创建一个圆如图1-7所示。
图1-6 矩形创建图1-7 创建圆进行布尔运算，先选取大的矩形，然后再选取小圆，之后完成布尔减运算，其过程如下图1-8选取矩形选取小圆运算后结果图1-8 执行布尔减运算6、网格划分按如下图1-9所示完成单元尺寸设置，设置每个边划分4个单元。
之后，按图1-10所示完成单元划分。
图1-9 单元尺寸设置图1-10 单元划分7、模型施加约束和外载约束施加：先施加X方向固定约束如图1-11所示，再施加Y向位移约束如图1-12所示。
图1-11 施加X方向位移约束图1-12 施加Y 方向位移约束施加外载图1-13 施加外载荷图1-14 求解8、结果后处理查看受力后工件所受X方向应力和等效应力分布情况。
图1-15 后处理节点结果应力提取图1-16 X方向应力Mpa图1-17 米塞斯等效应力Mpa1.2弹性力学平面问题的分析——无限长厚壁圆筒问题描述：一无限长厚壁圆筒,如图1所示，内外壁分别承受压力p1=p2=10N/mm2。
受载前R1=100mm，R2=150mm，E=210Gpa，μ=0.3 。
取横截面八分之一进行计算，支撑条件及网格划分如下图2所示。
求圆筒内外半径的变化量及节点8处的支撑力大小及方向。
图1 图2此问题是弹性力学中的平面应变问题。
一、选择图形界面方式ANSYS main menu>preferences>structural可以不选择图形界面方式。
ANSYS弹性及塑性分析(非常经典)
目录什么是塑性 (1)路径相关性 (1)率相关性 (1)工程应力、应变与真实应力、应变 (1)什么是激活塑性 (2)塑性理论介绍 (2)屈服准则 (2)流动准则 (3)强化准则 (3)塑性选项 (5)怎样使用塑性 (6)ANSYS输入 (7)输出量 (7)程序使用中的一些基本原则 (8)加强收敛性的方法 (8)查看结果 (9)塑性分析实例（GUI方法） (9)塑性分析实例（命令流方法） (14)弹塑性分析在这一册中,我们将详细地介绍由于塑性变性引起的非线性问题--弹塑性分析,我们的介绍人为以下几个方面:什么是塑性塑性理论简介ANSYS程序中所用的性选项怎样使用塑性塑性分析练习题什么是塑性塑性是一种在某种给定载荷下,材料产生永久变形的材料特性,对大多的工程材料来说,当其应力低于比例极限时,应力一应变关系是线性的。
另外,大多数材料在其应力低于屈服点时，表现为弹性行为，也就是说，当移走载荷时，其应变也完全消失。
由于屈服点和比例极限相差很小，因此在ANSYS程序中，假定它们相同。
在应力一应变的曲线中，低于屈服点的叫作弹性部分，超过屈服点的叫作塑性部分，也叫作应变强化部分。
塑性分析中考虑了塑性区域的材料特性。
路径相关性：即然塑性是不可恢复的，那么这种问题的就与加载历史有关，这类非线性问题叫作与路径相关的或非保守的非线性。
路径相关性是指对一种给定的边界条件，可能有多个正确的解—内部的应力，应变分布—存在，为了得到真正正确的结果，我们必须按照系统真正经历的加载过程加载。
率相关性：塑性应变的大小可能是加载速度快慢的函数，如果塑性应变的大小与时间有关，这种塑性叫作率无关性塑性，相反，与应变率有关的性叫作率相关的塑性。
大多的材料都有某种程度上的率相关性，但在大多数静力分析所经历的应变率范围，两者的应力－应变曲线差别不大，所以在一般的分析中，我们变为是与率无关的。
工程应力，应变与真实的应力、应变：塑性材料的数据一般以拉伸的应力—应变曲线形式给出。
ANSYS弹性及塑性分析(详细、全面分析)1
目录什么是塑性 (1)路径相关性 (1)率相关性 (1)工程应力、应变与真实应力、应变 (1)什么是激活塑性 (2)塑性理论介绍 (2)屈服准则 (2)流动准则 (3)强化准则 (3)塑性选项 (5)怎样使用塑性 (6)ANSYS输入 (7)输出量 (7)程序使用中的一些基本原则 (8)加强收敛性的方法 (8)查看结果 (9)塑性分析实例（GUI方法） (9)塑性分析实例（命令流方法） (14)弹塑性分析在这一册中,我们将详细地介绍由于塑性变性引起的非线性问题--弹塑性分析,我们的介绍人为以下几个方面:∙什么是塑性∙塑性理论简介∙ANSYS程序中所用的性选项∙怎样使用塑性∙塑性分析练习题什么是塑性塑性是一种在某种给定载荷下,材料产生永久变形的材料特性,对大多的工程材料来说,当其应力低于比例极限时,应力一应变关系是线性的。
另外,大多数材料在其应力低于屈服点时，表现为弹性行为，也就是说，当移走载荷时，其应变也完全消失。
由于屈服点和比例极限相差很小，因此在ANSYS程序中，假定它们相同。
在应力一应变的曲线中，低于屈服点的叫作弹性部分，超过屈服点的叫作塑性部分，也叫作应变强化部分。
塑性分析中考虑了塑性区域的材料特性。
路径相关性：即然塑性是不可恢复的，那么这种问题的就与加载历史有关，这类非线性问题叫作与路径相关的或非保守的非线性。
路径相关性是指对一种给定的边界条件，可能有多个正确的解—内部的应力，应变分布—存在，为了得到真正正确的结果，我们必须按照系统真正经历的加载过程加载。
率相关性：塑性应变的大小可能是加载速度快慢的函数，如果塑性应变的大小与时间有关，这种塑性叫作率无关性塑性，相反，与应变率有关的性叫作率相关的塑性。
大多的材料都有某种程度上的率相关性，但在大多数静力分析所经历的应变率范围，两者的应力－应变曲线差别不大，所以在一般的分析中，我们变为是与率无关的。
工程应力，应变与真实的应力、应变：塑性材料的数据一般以拉伸的应力—应变曲线形式给出。
ANSYS高级实例练习
问题实力说明：材料性质：EX=2.8e3 (杨氏模量) NUXY=0.3（泊松比）MU=0.2 (摩擦系数)问题描述图：求解步骤：步骤一：建立计算所需要的模型。
在这一步中，建立计算分析所需要的模型，包括定义单元类型，划分网格，给定边界条件。
并将数据库文件保存为“exercise3.db”。
在此，对这一步的过程不作详细叙述。
步骤二：恢复数据库文件“exercise3.db”选择菜单路径Utility Menu>File>Resume from步骤三：定义接触单元的材料特性。
1、选择菜单路径Main Menu>Preprocessor>Matersal Props>-Constant-Isotropic. Isotropic Matersal Properties (各向同性材料性质）对话框出现。
2、指定材料号为3，单击OK。
另一个Isotropic Material Properties对话框出现。
3、对摩擦系数（MU）键入0.2 。
4、单击OK。
步骤四：定义接触单元的实常数。
1、选择菜单路径Main Menu>Preprocessor>Real Constants。
实常数对话框出现。
.2、单击“Add”，下一级对话框出现。
3、移动滚动条，使之指向“CONTAC48”，然后单击“OK”。
出现下一级对话框。
4、在实常数号的输入框中键入3，在法向刚度的输入框中键入6e3，然后单击“Apply”。
5、在实常数号的输入框中键入4，在法向刚度的输入框中键入6e3。
6、单击OK。
步骤五：为了建立接触单元创建四个结点组元。
1、将线号为9和17的线上的结点定义成组元“snapins”2、将线号为3的线上的结点定义成组元“snapprg”3、将线号为8的线上的结点定义成组元“pul lins”4、将线号为2的线上的结点定义成组元“pullprg”步骤五：建立接触单元。
1、置适当的单元类型，材料号和实常数号。
ansys分析题目及解答
【ANSYS 算例】3.4.2(1) 基于图形界面的桁架桥梁结构分析(step by step) 下面以一个简单桁架桥梁为例，以展示有限元分析的全过程。
背景素材选自位于密执安的"Old North Park Bridge" (1904 - 1988)，见图 3-22。
该桁架桥由型钢组成，顶梁及侧梁，桥身弦杆，底梁分别采用 3 种不同型号的型钢，结构参数见表 3-6。
桥长 L=32m,桥高 H=5.5m。
桥身由 8 段桁架组成，每段长 4m。
该桥梁可以通行卡车，若这里仅考虑卡车位于桥梁中间位置，假设卡车的质量为 4000kg，若取一半的模型，可以将卡车对桥梁的作用力简化为 P1 ， P2 和 P3 ，其中 P1= P3=5000 N, P2=10000N，见图 3-23解答：1、以下为基于 ANSYS 图形界面(Graphic User Interface , GUI)的菜单操作流程。
(1)进入 ANSYS（设定工作目录和工作文件）程序→ ANSYS → ANSYS Interactive → Working directory（设置工作目录）→ Initial jobname （设置工作文件名）:TrussBridge → Run → OK(2)设置计算类型 ANSYS Main Menu：Preferences… → Structural → OK(3)定义单元类型 ANSYS Main Menu：Preprocessor → Element Type → Add/Edit/Delete... → Add…→ Beam: 2d elastic 3 → OK（返回到 Element Types 窗口）→ Close(4)定义实常数以确定梁单元的截面参数 ANSYS Main Menu: Preproc essor → Real Constants…→ Add/Edit/Delete → Add…→ select Type 1 Beam 3 → OK → input Real Constants Set No. : 1 , AREA: 2.19E-3，Izz: 3.83e-6(1 号实常数用于顶梁和侧梁) → Apply → input Real Constants Set No. : 2 , AREA: 1.185E-3，Izz: 1.87E-6 (2 号实常数用于弦杆) → Apply → input Real Constants Set No. : 3, AREA: 3.031E-3，Izz: 8.47E-6 (3 号实常数用于底梁) → OK (back to Real Constants window) → Close (the Real Constants window)(5) 定义材料参数ANSYS Main Menu: Preprocessor → Material Props → Material Models → Structural → Linear → Elastic → Isotropic → input EX: 2.1e11, PRXY: 0.3(定义泊松比及弹性模量) → OK → Density (定义材料密度) → input DENS: 7800, → OK → Close（关闭材料定义窗口）(6) 构造桁架桥模型生成桥体几何模型 ANSYS Main Menu：Preprocessor → Modeling → Create → Keypoints → In Active CS → NPT Keypoint number：1，X，Y，Z Location in active CS：0，0 → Apply → 同样输入其余 15 个特征点坐标（最左端为起始点，坐标分别为 (4,0), (8,0), (12,0), (16,0), (20,0), (24,0), (28,0), (32,0), (4,5.5), (8,5.5), (12,5.5), (16.5.5), (20,5.5), (24,5.5), (28,5.5)）→ Lines → Lines → Straight Line → 依次分别连接特征点→ OK 网格划分 ANSYS Main Menu: Preprocessor → Meshing → Mesh Attributes → Picked Lines → 选择桥顶梁及侧梁→ OK → select REAL: 1, TYPE: 1 → Apply → 选择桥体弦杆→ OK → select REAL: 2, TYPE: 1 → Apply → 选择桥底梁→ OK → select REAL: 3, TYPE:1 → OK → ANSYS Main Menu：Preprocessor → Meshing → MeshTool → 位于 Size Controls 下的 Lines：Set → Element Size on Picked → Pick all → Apply → NDIV：1 → OK → Mesh → Lines → Pick all → OK (划分网格)(7) 模型加约束ANSYS Main Menu: Solution → Define Loads → Apply → Structural→ Displacement → On Nodes → 选取桥身左端节点→ OK → select Lab2: Al l DOF(施加全部约束) → Apply → 选取桥身右端节点→ OK → select Lab2: UY(施加 Y 方向约束) → OK(8) 施加载荷ANSYS Main Menu: Solution → Define Loads → Apply → Structural → Force/Moment → On Keypoints → 选取底梁上卡车两侧关键点（X 坐标为 12 及 20）→ OK → select Lab: FY，Value: -5000 → Apply → 选取底梁上卡车中部关键点（X 坐标为 16）→ OK → select Lab: FY，Value: -10000 → OK → ANSYS Utility Menu：→ Select → Everything(9) 计算分析 ANSYS Main Menu：Solution → Solve → Current LS → OK(10) 结果显示 ANSYS Main Menu：General Postproc → Plot Results → Deformed shape → Def shape only → OK （返回到 Plot Results）→ Contour Plot → Nodal Solu → DOF Solution, Y-Component of Displacement → OK（显示 Y 方向位移 UY）(见图 3-24(a)) 定义线性单元 I 节点的轴力ANSYS Main Menu → General Postproc → Element Table → Define Table → Add → Lab: [bar_I], By sequence num: [SMISC,1] →OK → Close 定义线性单元 J 节点的轴力 ANSYS Main Menu → General Postproc → Element Table → Define Table → Add → Lab: [bar_J], By sequence num: [SMISC,1] → OK → Close 画出线性单元的受力图(见图 3-24(b)) ANSYS Main Menu → General Postproc → Plot Results → Contour Plot → Line Elem Res → LabI: [ bar_I], LabJ: [ bar_J], Fact: [1] → OK(11) 退出系统 ANSYS Utility Menu：File → Exit → Save Everything → OK2、基于命令流方式的桁架桥梁结构分析!%%%%% [ANSYS 算例]3.4.2(2) %%%%% begin %%%%%%!------注：命令流中的符号$，可将多行命令流写成一行------/prep7 !进入前处理/PLOPTS,DATE,0 !设置不显示日期和时间!=====设置单元和材料ET,1,BEAM3 !定义单元类型R,1,2.19E-3,3.83e-6, , , , , !定义 1 号实常数用于顶梁侧梁R,2,1.185E-3,1.87e-6,0,0,0,0, !定义 2 号实常数用于弦杆R,3,3.031E-3,8.47E-6,0,0,0,0, !定义 3 号实常数用于底梁MP,EX,1,2.1E11 !定义材料弹性模量MP,PRXY,1,0.30 !定义材料泊松比MP,DENS,1,,7800 !定义材料密度!-----定义几何关键点K,1,0,0,, $ K,2,4,0,, $ K,3,8,0,, $K,4,12,0,, $K,5,16,0,, $K,6,20,0,, $K,7,24,0,, $K,8,28,0,, $K,9,32,0,, $K,10,4,5.5,, $K,11,8,5.5,, $K,12,12,5.5,, $K,13,16,5.5,, $K,14,20,5.5,, $K,15,24,5.5,, $K,16,28,5.5,,!-----通过几何点生成桥底梁的线L,1,2 $L,2,3 $L,3,4 $L,4,5 $L,5,6 $L,6,7 $L,7,8 $L,8,9!------生成桥顶梁和侧梁的线L,9,16 $L,15,16 $L,14,15 $L,13,14 $L,12,13 $L,11,12 $L,10,11 $L,1,10!------生成桥身弦杆的线L,2,10 $L,3,10 $L,3,11 $L,4,11 $L,4,12 $L,4,13 $L,5,13 $L,6,13 $L,6,14 $L,6,15 $L,7,15 $L,7,16 $L,8,16!------选择桥顶梁和侧梁指定单元属性LSEL,S,,,9,16,1, LATT,1,1,1,,,, !-----选择桥身弦杆指定单元属性LSEL,S,,,17,29,1, LATT,1,2,1,,,, !-----选择桥底梁指定单元属性LSEL,S,,,1,8,1, LATT,1,3,1,,,, !------划分网格AllSEL,all !再恢复选择所有对象LESIZE,all,,,1,,,,,1 !对所有对象进行单元划分前的分段设置LMESH,all !对所有几何线进行单元划分 !=====在求解模块中，施加位移约束、外力，进行求解/soluNSEL,S,LOC,X,0 !根据几何位置选择节点D,all,,,,,,ALL,,,,, !对所选择的节点施加位移约束AllSEL,all !再恢复选择所有对象NSEL,S,LOC,X,32 !根据几何位置选择节点D,all,,,,,,,UY,,,, !对所选择的节点施加位移约束ALLSEL,all !再恢复选择所有对象!------基于几何关键点施加载荷FK,4,FY,-5000 $FK,6,FY,-5000 $FK,5,FY,-10000/replot !重画图形Allsel,all !选择所有信息(包括所有节点、单元和载荷等)solve !求解!=====进入一般的后处理模块/post1 !后处理PLNSOL, U,Y, 0,1.0 !显示 Y 方向位移PLNSOL, U,X, 0,1.0 !显示 X 方向位移!------显示线单元轴力------ETABLE,bar_I,SMISC, 1ETABLE,bar_J,SMISC, 1PLLS,BAR_I,BAR_J,0.5,1 !画出轴力图finish !结束!%%%%% [ANSYS 算例]3.4.2(2) %%%%% end %%%%%%。
ansys分析示例
如图4-35所示为一个承受单向拉伸的无限大板，在其中心位置有一个小圆孔。
材料属性为弹性模量11=⨯,泊松比为0.3，拉伸的均布载荷1000E Pa210=，平板厚度q Pa=。
0.1t m m操作步骤1.定义工作文件名和工作标题(1) 定义工作文件名：执行Utility Menu>File>Change Jobname命令，在弹出的<Change Jobname>对话框中输入“Plate”。
选择<New log and error files>复选框，单击按钮。
(2) 定义工作标题：执行Utility Menu>File>Change Title命令，在弹出的<ChangeTitle>对话框中输入“The Analysis of Plate Stress with small Circle”，单击按钮。
(3) 重新显示：执行Utility Menu>Plot>Replot命令。
(4) 关闭三角坐标符号：执行Utility Menu>PlotCtrls>Window Controls>WindowOptions命令，弹出<Window Options>对话框。
在<Location of triad>下拉列表框中选择“Not Shown”选项，单击按钮。
2.定义单元类型和材料属性(1) 选择单元类型：执行Main Menu>Preprocessor>Element Type>Add/Edit/Delete命令，弹出<Element Type>对话框。
单击按钮，弹出如图所示的<Library of Element Type>对话框。
选择“Structural Solid”和“Quad 8node82”选项，单击按钮，然后单击按钮。
(2) 设置材料属性：执行Main Menu>Preprocessor>Material>Props>Mate-rial Models 命令， Material Models命令，弹出<Define Material Models Behavior>窗口。
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Workshop Supplement
Advanced Structural Nonlinearities 6.0
–
Utility Menu > File > Read Input From… • 选择文件 “ANL_W11_Oring.inp” • 点击 [OK]
或命令输入方法:
–
/INPUT,
ANL_W11_Oring,
练习 8C: Ogden 模型
…超弹性O型环
3. 输入 Ogden 模型参数
使用 GUI 菜单方法: – Main Menu > Preprocessor > Material Props > Material Models …
Workshop Supplement
Advanced Structural Nonlinearities 6.0
inp
提示: 这将读入一个输入文件, 产生当前练习的几何体 、载荷和边界条件，得到一个由 PLANE182 单 元和刚-柔接触面组成的二维轴对称模型。
当前数据库将被删除, 工作名改为
“Exercise_11”。 图形和其它设置将与这些幻灯片一致。
September 30, 2001 Inventory #001492 W11-3
练习 8C: Ogden 模型
…超弹性O型环
继续进行该练习前, 也可检查模型的网格和边 界条件, 以便更熟悉它。 O 型环是一个轴对称 PLANE182 模型, 具有 几乎不可压缩的 Ogden 材料属性。 定义三个刚-柔接触对，在第一载荷步中, 最外 面的刚性目标面的拖拉距离为直径的1/3。 在第二载荷步中, 在外露面施加一个 20 单位 的压力。
刚性目标面
Workshop Supplement
Advanced Structural Nonlinearities 6.0
施加压力 (载荷步 2)
施加位移 (载荷步 1)
September 30, 2001 Inventory #001492 W11-4
练习 8C: Ogden 模型
…超弹性O型环
或命令输入方法: – SOLVE
提示: /STATUS 窗口表明这是该分析的第二载荷步。
September 30, 2001 Inventory #001492 W11-10
练习 8C: Ogden 模型
…超弹性O型环
7. 检查静水压力最终结果
使用 GUI 菜单方法:
Workshop Supplement
*** WARNING *** CP= 2.266 TIME= 10: 20: 05 Hyper-elastic material may become unstable, material number 1 at temperature 0. The nominal-strain limits where the material becomes unstable are: UNIAXIAL COMPRESSION -0.714E+00 EQUIBIAXIAL TENSION 0.249E+01 EQUIBIAXIAL COMPRESSION -0.678E+00 PLANAR COMPRESSION -0.712E+00
该命令将使监控文件内容显示
提示：
查看监控文件显示ANSYS必须等分求解的子步。在本 例中，当两载荷步执行等分时都有一对例子 (检索求解 过程中的“单元扭曲”错误信息，也是造成等分的原 因)。
监控文件也反映了迭代总时间和CPU时间，对本模型 ，大约有共278次迭代，花费141秒 （CPU时间将改变 ，和硬件有关)。
1, 1, 6.3 , 3, OGDEN 1.3
• •
或命令输入方法: – TB, HYPER, – TBDATA, 1,
W
3
i a 1 2a 3a 3 i 1 a i
3
i i i
– – –
TBDATA, TBDATA, TBDATA,
3, 5, 7,
0.012, -0.1 , 2e-4
目标 • 采用 Ogden 模型求解该问题。
模型描述 • 刚-柔接触的二维轴对称 PLANE182
September 30, 2001 Inventory #001492 W11-2
练习 8C: Ogden 模型
…超弹性O型环
1. 读入输入文件 “ANL_W11_Oring.inp”
使用 GUI 菜单方法:
或命令输入方法:
– – –
LSEL, SFL,
S, ALL,
LINE, PRES,
,
10,
13,
3
20
ALLSEL,
ALL
提示: 当线上施加压力载荷后, 可看到一个警告, 提 示实体模型和有限元边界条件都被施加给该模 型，这是为了提供信息。
September 30, 2001 Inventory #001492 W11-9
–
Main Menu > Preprocessor > Element Type > Add/Edit/Delete • • • • • 选择“Type 1 PLANE182” 点击[Options] 改变“Element formulation” 为 “Mixed U/P” 点击 [OK] 点击 [Close]
– –
Utility Menu > Plot > Lines Main Menu > Solution > -Loads- Apply > Structural- Pressure > On Lines + • 如右图所示选择底部两条线, 点击 [OK] • “VALUE Load PRES value” 输入“20”, 点击 [OK]
Advanced Structural Nonlinearities 6.0
–
Main Menu > General Postproc > -Read Results- Last Set • 该命令载入最终结果集 Main Menu > General Postproc > Plot Results > -Contour Plot- Element Solu … • 选择左侧 “Stress”, 然后选择右侧 “HydrostPres HPRE” • 点击 [OK], 画出静水压力
如该过程中出现下图所示的对话框，直接点击ok键
September 30, 2001 Inventory #001492 W11-8
练习 8C: Ogden 模型
…超弹性O型环
5. 在外露面上施加压力
使用 GUI 菜单方法:
Workshop Supplement
Advanced Structural Nonlinearities 6.0
…超弹性O型环
Workshop Supplement
Advanced Structural Nonlinearities 6.0
开始分析前, 一个警告显示材料可能不稳定，如第六章 E 节所述, 这是在求解六种 典型应力路径的开始进行的稳定性检测。 虽然该警告不能表明结果是无效的或求解不收敛, 但如果求解发散它可提供有用的 信息，基于输出窗口/文件提供的信息, 检测载荷将有助于确定可能的发散原因。
…超弹性O型环
8.
Workshop Supplement
Advanced Structural Nonlinearities 6.0
列表显示监控文件内容
使用GUI菜单方法：
–
Utility Menu > List > Files > Other …
•
•
选择监控文件 “Exercise_8C.mntr”
–
或命令输入方法:
– – –
/POST1 SET, LAST PLESOL, NL,
HPRES
提示: O 型环最终变形形状如右图所示, 当被刚性面 压缩后, O 型环被施加压力进一步压缩。
September 30, 2001 Inventory #001492 W11-11
练习 8C: Ogden 模型
o
a
i 1 i
N
i
2 6.3 1.3 .012 5 0.1 2 2 4.225
o
2 d1
2 2e 4 10000
初始总体模数超过初始剪切模数的2,000倍。
因为总体模数和剪切模数的大比率，会造成一些求解过程的数值困难，可以回到模型采用混合 u-P方式查看是否有助于这种情况下求解的收敛。
练习 8C: Ogden 模型
…超弹性O型环
6.
Workshop Supplement
Advanced Structural Nonlinearities 6.0
求解第二载荷步
使用 GUI 菜单方法: – Main Menu > Solution > -Solve- Current LS
• 检查状态窗口后, 选择 “File > Close”关闭它 • 点击 [OK] 启动分析
September 30, 2001 Inventory #001492 W11-13
练习 8C: Ogden 模型
…超弹性O型环
9. 改变单元类型为Mixed u-P
使用GUI菜单方法：
Workshop Supplement
Advanced Structural Nonlinearities 6.0
• •
选择 “Structural > Nonlinear > Elastic > Hyperelastic > Ogden > 3 terms” “mu_1” 输入“6.3”, “a_1” 输入“1.3”, “mu_2” 输入“0.012”, “a_2” 输入 “5.0”, “mu_3” 输入“-0.1”, “a_3” 输 入“-2.0”, “d_1” 输入“2e-4”。 点击 [OK] 选择 “Material > Exit”