ANSYS上机算例孔板应力集中问题
基于ANSYS的有限宽板孔边应力集中分析
4 结论
圆孔附近发生了明显的应力集中现象 ,且孔径越小应力集中越明显 ,应力突然变大的趋势越快 . 参考文献 :
[1 ] 徐芝纶 . 弹性力学简明教程 : 第 2 版 [M] . 北京 : 高等教育出版社 ,1993. [2 ] 王国强 . 实用工程数值模拟技术及其在 ANSYS 上的实践 [M] . 西安 : 西北工业大学出版社 ,1999. [3 ] 刘 波 ,曹晓东 . 平板中心圆孔边应力集中的有限之分析 [J ] . 石油化工设备技术 ,2004 ,25 (5) :20～23. [4 ] 朱晓东 ,覃启东 . 基于 ANSYS 平台含圆孔薄板的应力集中分析 [J ] . 苏州大学学报 ( 工科版) ,2004 ,25 (5) :20～23. [5 ] 张胜明 . 基于有限元软件 ANSYS/ 7. 0 的结构分析 [M] . 北京 : 清华大学出版社 ,2003.
图1 带孔平板
第 1 期 张宁锋 : 基于 ANSYS 的有限宽板孔边应力集中分析 ・35 ・
析中采用八节点实体单元 PLANE82 ,单元属性设置为 Plane stress w/
thk ,弹性模量和泊松比分别为 200 GPa 和 0. 3 ,边界条件为 x = 0 , UX = 0 ; y = 0 , UY = 0 . 在板远端作用有沿 x 轴方向的 100 MPa 的均匀
( 上接第 19 页)
参考文献 :
[1 ] BARTTREPAK,辛晓英 . 虚拟红外防盗报警器 [J ] . 家庭电子 ,2001 , (10) :33～34. [2 ] 魏立君 ,韩华琦 . 1COM S40000 系列 60 种常用集成电路的应用 [M] . 北京 : 人民邮电出版社 ,1995. [3 ] 蔡凡弟 . 门窗监控远距离转发报警器 [J ] . 电子世界 ,1999 , (10) :28～31. [4 ] 赵建华 ,张荷芳 ,李 静 . 门窗监控远距离转发报警器 [J ] . 现代电子技术 ,2001 , (8) :37～39. [5 ] 李建华 . 实用遥控器原理与制作 [M] . 北京 : 人民邮电出版社 ,1996.
【静力分析】AnsysWorkBench验证应力集中系数
【静⼒分析】AnsysWorkBench验证应⼒集中系数应⼒集中是在零件上普遍存在的现象，有各种各样的应⼒集中被计算出来，这次使⽤板中央有孔的零件来计算应⼒集中系数。
新建静⼒分析（Static Structural）导⼊模型后，在DM中打开模型，右键Import1 > Generate，⽣成模型。
使⽤Manual（⼿动⽅式）⽣成中⾯。
点击Tools > Mid-Surface > 选择模型的两个⾯ > Apply（系统默认使⽤⼿动⽅式）；右键Midsurf1 > Generate，⽣成中⾯。
使⽤⾃动⽅式⽣成中⾯。
⽣成中⾯可以使问题简化，求解更加快速。
点击Tools > Mid-Surface > Selection Method ：Aotumatic；在Min和Max Threshold处分别填1和3，代表最⼩壁厚为1mm，最⼤壁厚为3mm；Find Face Pairs Now：Yes，⽴即查找⾯对，此时在Face Pairs处出现数字1，表⽰已经⾃动找到⼀个⾯对。
右键Midsurf2 > Generate，⽣成中⾯。
退出DM，进⼊静⼒分析。
划分⽹格。
设置⽹格尺⼨右键Mesh > Insert > Sizing > 选中中⾯ > Apply；Element Size：0.5mm。
设置映射⽹格右键Mesh > Insert > Face Meshing > 选中中⾯ > Apply右键Mesh > Generate，⽣成⽹格。
设置边界条件设置固定约束点击A5 > Supports > Fixed Support > 选中中⾯的⼀个短边 > Apply设置⼒点击A5 > Loads > Force > Magnitude ：100N；Direction：选择⼀个长边，将板拉伸。
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。
板中孔应力集合ANSYS有限元分析
3.2.4 设置材料属性
执行 Main
Menu→Preprocessor→Material
Models→Structural→Linear→Elastic→Isotropic→输入实常数（在 EX
框中输入 200000，在 PRXY 框中输入 0.3）→OK，如图 3-2 所示。
图 3-2
对全部高中资料试卷电气设备，在安装过程中以及安装结束后进行高中资料试卷调整试验；通电检查所有设备高中资料电试力卷保相护互装作置用调与试相技互术关，系电通，力1根保过据护管生高线产中0不工资仅艺料可高试以中卷解资配决料置吊试技顶卷术层要是配求指置，机不对组规电在范气进高设行中备继资进电料行保试空护卷载高问与中题带资2负料2，荷试而下卷且高总可中体保资配障料置2试时32卷，3各调需类控要管试在路验最习；大题对限到设度位备内。进来在行确管调保路整机敷使组设其高过在中程正资1常料中工试，况卷要下安加与全强过，看度并25工且52作尽22下可护都能1关可地于以缩管正小路常故高工障中作高资；中料对资试于料卷继试连电卷接保破管护坏口进范处行围理整，高核或中对者资定对料值某试，些卷审异弯核常扁与高度校中固对资定图料盒纸试位，卷置编工.写况保复进护杂行层设自防备动腐与处跨装理接置，地高尤线中其弯资要曲料避半试免径卷错标调误高试高等方中，案资要，料求编试技5写、卷术重电保交要气护底设设装。备备置管4高调、动线中试电作敷资高气，设料中课并技3试资件且、术卷料中拒管试试调绝路包验卷试动敷含方技作设线案术，技槽以来术、及避管系免架统不等启必多动要项方高方案中式；资，对料为整试解套卷决启突高动然中过停语程机文中。电高因气中此课资，件料电中试力管卷高壁电中薄气资、设料接备试口进卷不行保严调护等试装问工置题作调，并试合且技理进术利行，用过要管关求线运电敷行力设高保技中护术资装。料置线试做缆卷到敷技准设术确原指灵则导活：。。在对对分于于线调差盒试动处过保，程护当中装不高置同中高电资中压料资回试料路卷试交技卷叉术调时问试，题技应，术采作是用为指金调发属试电隔人机板员一进，变行需压隔要器开在组处事在理前发；掌生同握内一图部线纸故槽资障内料时，、，强设需电备要回制进路造行须厂外同家部时出电切具源断高高习中中题资资电料料源试试，卷卷线试切缆验除敷报从设告而完与采毕相用，关高要技中进术资行资料检料试查，卷和并主检且要测了保处解护理现装。场置设。备高中资料试卷布置情况与有关高中资料试卷电气系统接线等情况，然后根据规范与规程规定，制定设备调试高中资料试卷方案。
带孔平板的应力分布及应力集中系数的计算
带孔平板的应力分布及应力集中系数的计算一、问题重述计算带孔平板的应力分布及应力集中系数。
二、模型的建立与计算在ANSYS中建立模型，材料的设置属性如下分析类型为结构（structural），材料为线弹性（Linear Elastic），各向同性（Isotropic）。
弹性模量、泊松比的设定均按照题目要求设定，以N、cm为标准单位，实常数设置中设板厚为1。
采用solid 4 node 42板单元，Element Behavior设置为Plane strs w/thk。
建立模型时先建立完整模型，分别用单元尺度为5cm左右的粗网格和单元尺度为2cm左右的细网格计算。
然后取四分之一模型计算比较精度，为了使粗细网格单元数与完整模型接近，四分之一模型分别用单元尺度为2.5cm左右的粗网格和单元尺度为1cm左右的细网格计算。
(1) 完整模型的计算①粗网格单元网格的划分及约束荷载的施加如图（单元尺度为5cm）约束施加时在模型左侧边界所有节点上只施加x方向的约束，即令UX=0，在左下角节点上施加x、y两个方向的约束，即UX =0、UY=0。
荷载施加在右侧边界上，大小为100。
对模型进行分析求解得到：节点应力云图（最大值222.112）单元应力云图（最大值256.408）可看出在孔周围有应力集中现象，其余地方应力分布较为均匀，孔上部出现最大应力。
②细网格单元网格的划分及约束荷载的施加如图（单元尺度为2cm）约束及荷载的施加方法如前，对模型进行分析求解得到：节点应力云图（最大值272.484）单元应力云图（最大值285.695）(2) 取1/4模型的计算①粗网格单元网格的划分及约束荷载的施加如图（单元尺度为2.5cm）=0，在下约束施加时在模型左侧边界所有节点上只施加x方向的约束，即UX侧边界所有节点上只施加y方向的约束，即U=0。
荷载施加在右侧边界上，大小Y为100。
对模型进行分析求解得到：节点应力云图（最大值251.333）单元应力云图（最大值268.888）②细网格单元网格的划分及约束荷载的施加如图（单元尺度为1cm）约束及荷载的施加方法如前，对模型进行分析求解得到：节点应力云图（最大值290.478）单元应力云图（最大值297.137）(3) 计算结果比较下面按照弹性力学理论求解带孔平板的应力集中系数。
基于ANSYS+Workbench的理论应力集中系数的求法
带孔平板的等效应力最大值为 189.19MPa，如图 4 所示。
-3-
ｉＬ。
一｝詈掌。虹
图 4 等效图应力云图
2.6 结果后处理
ANSYS Workbench 中采用应力线性化工具，可以将穿过截面的应力分解成常量应力（membrane 膜应力）和线性应力（bending 弯曲应力）。应力线性化工具使用由两个点定义的路径，如图 1 中截 面由路径相匹配的两个端点（点 N1 和点 N2）和 47 个中间点（通过自动线性插值）定义。点 N1 和 N2 通常设定在自由表面上。
-5-
一种有效途径。
4 参考文献
[1] Budynas−Nisbett.Shigley’s Mechanical Engineering Design·8th(M).McGraw−Hill Primis，2006 [2] 孙训方.材料力学(M).北京：高等教育出版社，2002，8 [3] 王勖成.有限单元法(M).北京：清华大学出版社，2003，7 [4] ANSYS Inc.ANSYS Help，2010
时，才能够使用该方法得出的应力集中系数。如果没有执行网格研究而沿着危险截面路径上网格数
量不足，那么不能使用该
K t
值，这样会导致
K t
偏小。
3 结论
通过本文的研究得出了一种使用 ANSYS Workbench 中应力线性化工具通过膜应力求出应力集中 系数的方法，该方法具有不受几何形状和实验数据缺少的限制，可以作为求解理论应力集中系数的
腱。。有上述计算结果，可得出圆孔处的理论应力集中系数为：
K t
=σ Biblioteka ax σm=188.81 79.417
= 2.38
[1]
根据查阅工程手册 的图表可知，该圆孔处的理论应力集中系数为 2.28 与计算结果很接近。
ANSYS静力学研究分析APDL建模实例-应力集中
ANSYS静力学分析APDL建模实例-应力集中————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期：计算分析模型如图所示, 习题文件名: scf材料参数：E=205GPa, v = 0.3力载：4500N注意单位的一致性：使用N, mm, MPa单位制建模教程在ANSYS工作文件夹内新建“stress concentration factor”目录，以存放模型文件。
注意定期保存文件，注意不可误操作，一旦误操作，不可撤销。
1.1 进入ANSYS开始→程序→ANSYS 14.5→Mechanical APDL Product Launcher14.5→然后在弹出的启动界面输入相应的working directory及文件名scf如通过Mechanical APDL 14.5进入，则进入预设的working directoryworking directory必须设置在电脑最后一个分区（因为教学用电脑只有最后一个分区不受系统保护）至此ANSYS静力学分析模块启动，ANSYS在“stress concentration factor”目录下自动创建了.log、.err等必要的文件。
2.2设置计算类型ANSYS Main Menu: Preferences →select Structural → OK2.3选择单元类型ANSYS Main Menu: Preprocessor →Element Type→Add/Edit/Delete →Add →select Solid Quad 4 node 182 →OK (back to Element Types window)→ Options… →select K3: Plane Strs w/thk →OK→Close (the Element Type window)2.4定义实常数ANSYS Main Menu: Preprocessor →Real Constants →Add/Edit/Delete →Add →OK →THK 1.2 →OK2.5定义材料参数ANSYS Main Menu: Prepr ocessor →Material Props →Material Models →Structural→Linear →Elastic→Isotropic→input EX:205e3, PRXY:0.3→ OK2.6生成几何模型✓生成特征点（8个）ANSYS Main Menu: Preprocessor →Modeling →Create →Keypoints →In Active CS→依次输入四个点的坐标：input:1(0,0,0) ,2(75,0,0) ,3(75,4.5,0) ,4(120,4.5,0) ,5(120,19.5,0),6(75, 19.5,0) ,7(75, 24,0) ,8(0, 24,0)→Apply/OK（开始点Apply，最后一个点OK）Tips：如何用ANSYS Main Menu: Preprocessor →Modeling →Create →Keypoints →On Working Plane →又该如何操作才能生成同样的点？？✓直线（8条）ANSYS Main Menu: Preprocessor →Modeling →Create →Lines →Lines →Straight Lines→跳出对话框，用鼠标（左键）依次选择点1、2生成直线1，依次类推生成直线2-8。
有限元作业一带孔平板圆孔应力集中分析。二内六角扳手静力分析。三弹簧质量阻尼系统受谐载荷响应分析
学号：S2*******程序版本：ANSYS 10作业一：带孔平板圆孔应力集中分析问题描述：如右图所示，一个承受单向拉伸的无限大板，在中心位置有一个小圆孔。
材料属性为弹性模量a P E 6101⨯=，泊松比为0，拉伸的均布载荷Pa p 7101⨯=，平板厚度mm t 1=。
ANSYS 10 分析步骤：1. 定义工作文件名：Utility Menu>File>Change Jobname>输入Plate>OK2. 定义工作标题：Utility Menu>File>Change Title>输入The Ansysis of Plate withsmall Circle>OK3. 重新显示：Utility Menu>Plot>Replot4. 设置系统单位制：命令输入窗口，输入命令/UNITS,SI 并回车5. 设置计算类型：ANSYS Main Menu>Preferences>选Structural>OK6. 选择单元类型：ANSYS Main Menu>Preprocessor>Element Type>Add/Edit/Delte>Add>选Solid Quad 4node 42>OK>Options>K3:Plate Strs w/thk>OK>Close7. 定义实常数：ANSYS Main Menu>Preprocessor>Real Constants> Add/Edit/Delte>Add>OK>在THK 输入1 >OK>Close8. 定义材料特性：ANSYS Main Menu>Preprocessor>Material Props> Material Models>双击选Structural>双击Linear>双击Elastic>双击Isotropic>在EX 输入1e6，PRXY 输入0>OK>点击“X”关闭9. 生成平面方板：ANSYS Main Menu>Preprocessor>Modeling>Create>Areas>Rectangle>By2 Corners>输入WP X:0 WP Y:0 Width:10 Height:10 >OK10. 生成圆孔平面：ANSYS Main Menu>Preprocessor>Modeling>Create>Areas>Circle>SolidCircle>输入WP X:5 WP Y:5 Radius:1 >OK11. 布尔运算生成孔：ANSYS Main Menu>Preprocessor>Modeling>Operate>Booleans>Subtract>Areas>选方板>点OK(Multi Entities 窗)>OK(Subtract Areas 窗) 选方板>点NEXT>OK(Multi Entities 窗)>OK(Subtract Areas 窗)12. 网格划分：ANSYS Main Menu>Preprocessor>Meshing>MeshTool>Size Control:Global>set>在NDIV 输入6>OK> MeshTool> Mesh>Pick All>Close(Warning)> Close(MeshTool)13. 施加约束：(1): ANSYS Main Menu>Solution>Define Loads>Apply>Structural>Displacement>OnNodes>点选结构左侧所有节点>OK>Lab2 DOFs:UX,VALUE:0>OK (2):ANSYS Main Menu>Solution>Define Loads>Apply>Structural>Displacement>On Nodes>点选结构左下侧（0,0）节点>OK>Lab2 DOFs:UX,UY,VALUE:0>OK14. 施加均布载荷：ANSYS Main Menu>Solution>Define Loads>Apply>Structural>Pressure>OnLines>点选结构右侧所有节点>OK>VALUE:-1E7> OK>Close15. 分析计算：ANSYS Main Menu>Solution>Solve>Current LS>OK>Yes>Close>关闭文字窗16. 结果显示：ANSYS Main Menu>General Postpro>Plot Results>Deformed Shape>点选Def+undeformed>OK> Plot Results>Contour Plot>Nodal Solu>选Stress 选von Mises stress>Def+undeformed Model>OK17. 退出系统图1 带孔平板变形形状的结果图2带孔平板应力分布的结果作业二：内六角扳手静力分析如右图所示，截面宽度为10mm的内六角扳手，在手柄端部施加扭转力100N，以及垂直向下的力20N，分析在两种载荷的作用下扳手的应力分布。
孔口应力集中问题的数值模拟
孔的应力集中问题的数值模拟（陶钧21028039）问题描述：工程结构中，常根据需要设置一些孔口，孔口附近的的应力将远大于无孔时的应力，也远大于距离孔口较远处的应力，这种现象称为孔口应力集中。
孔口的尺寸远小于弹性体尺寸。
此问题属于平面应力问题。
针对本问题，先分别建立了具有圆孔、方孔、椭圆孔的板模型，分别施加了相同的载荷，用ansys软件对其进行了模拟。
模拟过程：一、圆孔1.建立有限元模型1.1工作文件名：jisuanji；修改标题：yuankongyingli1.2单元类型：strctural solid ，quad 8node 82；材料属性：ex为2e11，prxy为0.31.3创建有限元模型，长为100，宽50，孔直径为10。
1.4生成有限元网格设定网格大小为0.5，自由划分2．加载和求解2.1施加均布载荷1000帕3.结果后处理及查看结果显示，在r=5，90=ϕ时，应力最大，最大值为3143帕，约为施加载荷的3倍。
与实际结果相符。
二、方孔1.建立有限元模型1.1工作文件名：jisuanji2；修改标题：圆孔应力1.2单元类型：strctural solid ，quad 8node 82；材料属性：ex为2e11，prxy为0.31.3创建有限元模型，长为100，宽50，正方形孔，孔边长为5。
1.4生成有限元网格设定网格大小为0.5，自由划分2．加载和求解2.1施加均布载荷1000帕3.结果后处理及查看结果显示，最大应力在方孔四角处，应力最大值为2696帕，对比圆孔处的应力集中，此应力应该大于上例中的3143。
此计算结果与实际不相符。
因此我们重新划分网格，进行计算。
设定网格大小为0.2，自由划分。
设置相同的载荷，经计算得到下列结果：结果表明，最大应力为3961帕，高于3143帕，结果与实际相符。
我们同样可以预测，如果对网格进行进一步细化，会得到更加精确的结果。
在一定的计算机能力下，分区划分网格就显得尤其重要。
不同板宽的孔边应力集中问题
不同板宽的孔边应力集中问题摘要：应用ANSYS数值模拟的方法（二维和三维）研究了含圆孔有限宽度薄板孔边应力集中问题，分析表明：平板圆孔应力集中系数的收敛性与网格划分的密度有关；应力集中系数与宽径比及长宽比有关；三维状态的内部的应力集中比二维强烈。
关键词：平面圆孔；应力集中；ANSYS；三维有限元1.引言设受力弹性体具有小孔，则孔边应力将远大于无孔时的应力，也远大于距孔稍远处的应力。
这种现象称为孔边应力集中。
孔边应力集中是局部现象，不是由于截面减小了一些而应力有所增大，而是由于开孔后发生的应力扰动所引起的。
圆孔孔边的应力可以用较简单的数学工具进行分析。
图1 平板圆[]孔如图1所示的具有小圆孔的平板，对于无限大板宽的孔边应力集中问题，有以下弹性力学解析解：在孔边的y轴上有分布：然而，实际工程上所涉及的主要是有限板宽的孔边应力集中问题，以上解析解能否适用及适用条件还值得研究。
本文就图1所示有限板宽的孔边应力集中问题，通过ANSYS软件计算其应力分布情况，采用二维模型，讨论在选取合适的网格情况下，不同的长宽比的应力集中系数变化规律及其与宽径比的关系；然后采用三维模型计算分析，与二维模型计算结果进行比较。
2.计算模型由于图1所示矩形薄板几何荷载的对称性，可选用1/4薄板作为有限元模型，坐标原点位于圆孔中心，圆孔半径R=5cm为定值，取不同的宽度和长度进行比较。
分析中采用八节点实体单元PLANE82，单元属性设置为Plane stress w/thk，弹性模量和泊松比分别为200GPa和0.3，边界条件为x=0，UX=0；y=0，UY=0。
在板远端作用有沿x轴方向的q0=1MPa的均匀分布拉力。
为了便于分析比较，定义宽径比，应力集中系数，长宽比，网格划分密度（ =1时为初始网格密度，如图2所示；当 =2时，表示网格密度为初始的网格密度的2倍）。
划分的模型如图2所示。
图2 平板圆孔网格模型（网格密度 =1，长宽比 =5，宽径比 =6）3.数值模拟在同样的材料以及同样的荷载作用下，应力集中系数不仅与宽径比有关，还与网格密度以及长宽比有关。
ansys读取 某点应力和应力集中系数的问题
ansys读取某点应力和应力集中系数的问题2009-10-13 10:20提问者：我浩然哦|浏览次数：3086次热应力计算结束后后处理我想查看模型某点的热应力，该怎么操作？还有应力集中部位有多个但我想查看其中某个位置的应力集中系数可以查看吗？怎么操作？我来帮他解答精彩回答2009-10-13 22:33GUI操作：在General Postproc——Query Results——Subgrid Solu，选择你想显示的节点。
命令流：1. 最简单的办法是使用NSORT，打印出结果，可以通过控制使其输出到文件2. 使用apdl能复杂一点，下面是以前经常用的一段命令流，参考着修改一下吧*CREATE,GET_node_inf,mac,*GET,Nnod,NODE,0,COUNT !获取所选择的节点总数*DIM,S_Xyz,ARRAY,NNOD,5 !定义1个数组存放数据*GET,Nd,NODE,0,NUM,MIN !获取最小的节点编号*DO,I,1,Nnod,1S_Xyz(I,1)=Nd !将节点列表放数组第1列S_Xyz(I,2)=NX(Nd) !节点的X坐标放数组第2列S_Xyz(I,3)=NY(Nd) !节点的Y坐标放数组第3列S_Xyz(I,4)=NZ(Nd) !节点的Z坐标放数组第4列!*GET,S_Xyz(I,5),NODE,ND,S,EQV !节点的von mises值放数组第5列*GET,S_Xyz(I,5),NODE,ND,U,SUM !节点的总变形值值放数组第5列Nd=NDNEXT(Nd) !读出下一个节点编号*ENDDO*END*CREATE,OUT_node_inf,mac,*CFOPEN,node_info,txt,,*VWRITE,S_Xyz(1,1),S_Xyz(1,2),S_Xyz(1,3),S_Xyz(1,4),S_Xyz(1,5)(F10.0,3F15.4,E15.5)*CFCLOS*ENDGET_node_infOUT_node_inf/delete,GET_node_inf,mac/delete,OUT_node_inf,mac另附1.先对节点的值进行SORT，在提取最大的值即可。
ANSYS子模型分析技术在处理应力集中时的应用
ANSYS子模型分析技术在处理应力集中时的应用ANSYS子模型分析技术是ANSYS有限元分析软件中一种常用的技术手段，主要用于处理应力集中问题。
应力集中是指在结构中其中一局部区域的应力值明显高于周围区域的现象。
它可能导致结构的破坏，因此在工程设计中需要对应力集中进行处理。
1.主模型建模：首先需要建立主模型，即完整的结构模型。
根据实际应用需要，可以使用ANSYS中的建模工具进行建模，并设定相应的边界条件和载荷。
2.子模型提取：根据结构中的应力集中情况，选择合适的区域进行子模型的提取。
这一步需要结合实际工程问题进行判断和选择。
3.几何切割：将子模型从主模型中分离出来，并进行几何切割。
切割可以使用ANSYS中的几何处理工具进行，确保子模型与主模型的几何形状和尺寸一致。
4.网格划分：在子模型中进行网格划分。
网格划分需要根据结构的复杂程度和需求进行选择，一般情况下采用细化网格划分以提高精度。
5.材料属性设定：为子模型设定材料属性，包括材料的弹性模量和泊松比等。
根据具体工程需求和材料特性进行选择。
6.边界条件设定：为子模型设定边界条件和载荷。
这些边界条件和载荷需要与主模型保持一致，确保得到准确的分析结果。
7.子模型分析：在ANSYS中进行子模型的分析计算。
可以选择不同的求解器和分析方法，如静力分析或动力分析，以获得所需的结果。
8.结果评估：分析完成后，对子模型的应力和变形结果进行评估。
可以通过查看和分析ANSYS提供的结果图表、曲线和变形等数据，以及与主模型进行对比，判断子模型的准确性和有效性。
9.修正措施：根据子模型分析的结果，进行相应的修正措施。
这可以包括结构的几何形状、材料选择、增加强度和刚度，或者改变工艺等方面。
1.精度高：ANSYS子模型分析技术能够更加准确地评估应力集中的情况，提供更精确的结果。
2.效率高：与对整个结构进行全局分析相比，子模型分析技术可以大幅提高计算速度和效率。
3.宽泛应用：ANSYS子模型分析技术适用于各种工程领域，包括航空航天、汽车、建筑等，可应用于不同的应力集中问题。
ansys板中圆孔的应力集中
!板中圆孔的应力集中/batch/triad,off/filname,plate,1/title,The Analysis of plate stress with small circle /replot!利用对称性，只建立1/4模型；/prep7rectng,0,10,0,10cyl4,0,0,5asba,1,2saveet,1,plane82mp,ex,1,2e11mp,prxy,1,0.3save!拾取角点，划分映射网格esize,0.5,0amap,3,5,2,4,6savefinish!施加边界分布载荷和位移约束，求解/soludl,9,,uydl,10,,uxsfl,2,pres,-1000sfl,3,pres,-1000solvesavefini/post1pldisp,1prnsol,s,comp!显示模式扩展/expand,4,polar,half,,90plnsol,s,eqv,0,1/device,vector,1fini实例评析1．利用模型的对称性，只建立1/4模型，在对称面上施加约束；在后处理中对模型进行扩展，扩展的命令方式为：/expand,4,polar,half,,90，表示复制4块，以极坐标形式，half 表示先做对称变换，再复制，DY方向每隔90度复制一个；GUI：utility>menu>plotctrl>style>symmetry expansion>详细参见/expand命令说明；2．圆孔附近映射网格的划分，在拾取角点或者连接线时，注意一定是把圆孔对面的两个或多个边合为一个，而把与圆孔相接的两个边各自作为一条线保留；从本例和《ANSYS 工程分析软件应用实例》——周期对称结构的静力分析实例的网格划分中就可以看出来3．分布载荷的施加，本例在线上施加均布载荷，命令为：sfl,2,pres,-1000此命令表示在线上施加面载荷，具体到本命令流意义为在线2上施加压力pres，均布为-1000，面力的方向指向面内，此处为负，则方向反向，指向面外；另外可参看sfgrad命令关于梯度，梯度方向，梯度原点梯度参考坐标系的概念；在柱坐标系和球坐标系中奇异点的概念；对称性模型约束面外平动自由度和转动自由度，只允许在其面内自由平动和自由转动，反对称约束刚好相反，约束面内的转动自由度和平动自由度，允许在其面外自由转动和平动，建模过程中只建立部分模型，在对称面或反对称面上施加约束，在后处理器中对结果进行对称扩展；对于有多个侧面的单元，还必须指定载荷施加的侧面编号LKEY，缺省时为侧面1；对于梁单元上压力载荷的施加，要指定IOFFT和JOFFT；4．本例属于平面应力问题，选取了plane82单元，此单元是为8节点二次单元，对应的4节点一次单元为plane42，plane82单元具有谐变形能力，更加适合与曲线附近的网格划分，而plane42单元则没有此能力；所以在本例中选取了plane82单元，具有一下选项：KEYOPT(3)0 --Plane stress1 --Axisymmetric2 --Plane strain (Z strain = 0.0)3 --Plane stress with thickness (TK) real constant input。
ANSYS静力学分析APDL建模实例 应力集中
ANSYS静力学分析APDL建模实例应力集中ansys静力学分析apdl建模实例-应力集中计算分析模型如图所示,习题文件名:scf材料参数：e=205gpa,v=0.3力载：4500n注意单位的一致性：使用n,mm,mpa单位制建模教程在ansys工作文件夹内新建“stressconcentrationfactor”目录，以存放模型文件。
特别注意定期留存文件，特别注意不容误操作，一旦误操作，不容撤消。
1.1进入ansys已经开始→程序→ansys14.5→mechanicalapdlproductlauncher14.5→然后在插入的启动界面输出适当的workingdirectory及文件名scf如通过mechanicalapdl14.5进入，则进入预设的workingdirectoryworkingdirectory必须设置在电脑最后一个分区（因为教学用电脑只有最后一个分区不受到系统维护）至此ansys静力学分析模块启动，ansys在“stressconcentrationfactor”目录下自动创建了.log、.err等必要的文件。
2.2设置计算类型ansysmainmenu:preferences→selectstructural→ok2.3挑选单元类型ansysmainmenu:preprocessor→elementtype→add/edit/delete→add→selectsolidquad4node182→ok(backtoelementtypeswindow)→options…→selectk3:planestrsw/thk→ok→close(the elementtypewindow)12.4定义实常数ansysmainmenu:preprocessor→realconstants→add/edit/delete→add→ok→thk1.2→ok22.5定义材料参数ansysmainmenu:preprocessor→materialprops→materialmodels→structural→linear→elastic→isotropic→inputex:205e3,prxy:0.3→o k32.6生成几何模型?生成特征点（8个）ansysmainmenu:preprocessor→modeling→create→keypoints→inactivecs→依次输出四个点的座标：input:1(0,0,0),2(75,0,0),3(75,4.5,0),4(120,4.5,0),5(120,19.5,0),6(75,19.5,0),7 (75,24,0),8(0,24,0)→apply/ok（已经开始点apply，最后一个点ok）tips：如何用ansysm ainmenu:preprocessor→modeling→create→keypoints→onworkingplane→又该如何操作才能生成同样的点？？?直线（8条）ansysmainmenu:preprocessor→modeling→create→lines→lines→straightlines→冲破对话框，用鼠标（左键）依次挑选点1、2分解成直线1，依次以此类推分解成直线2-8。
带孔平板的应力集中分析
有限元方法Finite Element Method——基于ANSYS的有限元建模与分析姓名吴威学号20100142班级10级土木茅以升班2班西南交通大学2014年4月综合练习——带孔平板的应力分布及应力集中系数的计算一、问题重述计算带孔平板的应力分布及应力集中系数。
二、模型的建立与计算在ANSYS中建立模型，材料的设置属性如下分析类型为结构（structural），材料为线弹性（Linear Elastic），各向同性（Isotropic）。
弹性模量、泊松比的设定均按照题目要求设定，以N、cm为标准单位，实常数设置中设板厚为1。
采用solid 4 node 42板单元，Element Behavior设置为Plane strs w/thk。
建立模型时先建立完整模型，分别用单元尺度为5cm左右的粗网格和单元尺度为2cm左右的细网格计算。
然后取四分之一模型计算比较精度，为了使粗细网格单元数与完整模型接近，四分之一模型分别用单元尺度为2.5cm左右的粗网格和单元尺度为1cm左右的细网格计算。
(1) 完整模型的计算①粗网格单元网格的划分及约束荷载的施加如图（单元尺度为5cm）约束施加时在模型左侧边界所有节点上只施加x方向的约束，即令U X=0，在左下角节点上施加x、y两个方向的约束，即U X=0、U Y=0。
荷载施加在右侧边界上，大小为100。
对模型进行分析求解得到：节点应力云图（最大值222.112）单元应力云图（最大值256.408）可看出在孔周围有应力集中现象，其余地方应力分布较为均匀，孔上部出现最大应力。
②细网格单元网格的划分及约束荷载的施加如图（单元尺度为2cm）约束及荷载的施加方法如前，对模型进行分析求解得到：节点应力云图（最大值272.484）单元应力云图（最大值285.695）(2) 取1/4模型的计算①粗网格单元网格的划分及约束荷载的施加如图（单元尺度为2.5cm）约束施加时在模型左侧边界所有节点上只施加x方向的约束，即U X=0，在下侧边界所有节点上只施加y方向的约束，即U Y=0。
基于ANSYS+Workbench的理论应力集中系数的求法
截面的名义应力值，那么就可将（2）式中的名义应力σ 0 替代为膜应力σ m ，便得出如下公式：
K t
=
σ max σm
（3）
2.2 几何模型和材料特性
-2-
长、宽、高分别为 160mm、80mm、10mm 的矩形截面板，板中心位置存在一直径为 32mm 的 圆形孔，材料特性按普通钢：弹性模量 E=200GPa，泊松比μ=0.3。
2 使用膜应力计算理论应力集中系数
2.1 理论分析
为了得到带孔平板的理论应力集中系数，首先引入膜应力的定义。
膜应力（membrane stress）是沿截面厚度均匀分布的应力分量，它等于沿所考虑截面的应力平
均值。膜应力可以由如下公式计算得出：
∫ σ m = 1 t
σ t / 2
dx
−t /2
s
（1）
为了解决这个问题，就必须使用构件的名义应力值来评估而不能直接使用有限元计算出的最大 应力值；根据最大应力值和名义应力值的关系，求出名义应力得先知道构件的理论应力集中系数； 一些标准构件的理论应力集中系数可以通过工程手册的图表直接查取或一些经验公式也可以求出，
-1-
对于非标准和没有相关数据图表的构件，获取理论应力集中系数需要通过实验来得到，但这往往很 困难。
点序号 距离（mm) 膜应力（MPa) 总应力（Mpa）
1
0
79.417
188.81
10
4.5
79.417
104.17
20
9.5
79.417
75.ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ87
30
14.5
79.417
63.816
40
19.5
79.417
53.686
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添加单元 类型
图4-9 单元类型库对话框
图4-8 单元类型对话框
由于12.0版本后对单元类型进行了合并，之前的很多 单元类型在12.0以后在添加页面不见了，但是可以用 命令流的形式调用。格式如下：
ET,1,82
在Element Types对话框中，如图4-10所示，单击Options，弹出如 图4-11所示对话框，设置K3选项栏为Plane strs w/thk，设置K5选 项栏为Nodal stress，设置K6选项栏为No extra output。表示单元 是应用于平面应力问题，且单元是有厚度的。
如图4-20所示对话框，在SIZE选项栏中填寸对话框
越小划分 的越细
运行Mesh>Mesh Tool， 弹出如图4-21所示对话框， 在Shape选项栏后面，选择 Tri和Free，单击Mesh.划分 网格，网格划分如图4-22 所示。
长方形上边
图4-24 拾取要施加载荷的边
（8）求解 运行Solution>Solve>Current LS，弹出如图4-26所示对话框。单 击OK按钮，开始计算，计算结束会弹出计算完毕对话框，单击Cl ose关闭对话框，计算完毕。
图4-25 施加载荷对话框
图4-26 求解当前步载荷对话框
（9）后处理 运行 General Postproc>Plot Results>Contour Plot> Nodal Solu，弹出如图4-27所示对话框，运行DOF Solution>Displacement vector sum和Stress>von Mises stress，分别显示长方形面板的位移云图和应力云图。 结果显示如图4-28和图4-29所示。
单元参数 设置
图4-10 单元类型对话框
图4-11 PLANE82 单元选项设置对话框
（2）定义实常数 运行Preprocessor>Real Consta nts>Add /Edit/Delete，弹出如图4 -12所示对话框，点击Add，弹出 如图4-13所示对话框，点击OK， 弹出如图4-14所示对话框，在T HK选项栏中设置板厚度为0.04m。 设置完毕单击OK按钮。
图4-14 PLANE82实常数设置
图4-12 实常数对话框
图4-13 选择要设置实常数的单元类型
（3）设置材料属性 运行Preprocessor>Mat
erial Props>Material Model s，弹出如图4-15所示对话 框，依次双击Structural， Linear，Elastic，Isotropic， 弹出图4-16所示对话框， 在EX选项栏中设置数值2. 1e11， 在PRXY选项栏中 设置数值0.3。设置完毕 单击OK按钮。
图4-21 网格划分对话框
图4-22 划分网格后的有限元模型
（6）施加约束 选择菜单Solutio
n>Define Loads>
Apply>Structure>
Displacement>On Lines，选择长方 形底边，弹出图4 -23所示对话框， 选择All DOF， 单击OK。
所有自 由度
图4-23 施加全约束
eprocessor>Modeling>Create> Area>Circle>Solid Circle，得 到如图4-18所示对话框，在W P X选项栏中填写0.75，WP Y 选项栏中填写0.5，在Radius 选项栏中填写0.2，设置完毕 点击OK按钮。
图4-17 建立 矩形对话框
图4-18 创建实 心圆对话框
2
2、选择分析类
型 从主菜单 中选择Prefe rence,选择 分析类型Str uctural后点 击
【OK】。
结构分析
3
不唯一，可以选择其他单元类型
（1）选择单元类型 运行Preprocessor>Element Type>A dd/Edit/Delete，弹出Element Types对 话框，如图4-8所示。单击Add，弹 出Library of Element Types窗口，如 图4-9所示，依次选择Structural Solid， Quad 8 node 82，单击OK。
图4-15 选择材料属性对话框
图4-16 设置材料属性对话框
（4）建立模型 运行Preprocessor>Modelin
g>Create>Area>Rectangle>By 2 Corners，弹出如图4-17所示 对话框，设置参数， WP X选项栏中填写0，WP Y 选项栏中填写0，Width选项 栏中填写1.5，Height选项栏中 填写1，单击OK。继续运行Pr
（7）施加载荷 选择菜单Solution>Define Loads>A pply>Structure >Pressure>On Lines， 弹出如图4-24所示对话框。拾取长 方形上边，单击OK按钮。弹出如 图4-25所示对话框。在VALUE选 项栏中填写10000000。设置完毕点 击OK完成设置。
进行布尔运算：Preprocessor> Modeling>Operate>Booleans> Subtract>Areas，先选矩形面单击 OK，再单击圆面，单击OK。得 到如图4-19所示图形。
图4-19 长方形板模型
（5）划分网格 运行Meshing>Size Cntrls>Manual Size>Areas>All Areas，弹出
图4-7 长方形板结构
打开Ansys软件，在Ansys环境下做如下操作。
操作步骤：
1.设置文件名
选择应用菜单File>Change Jobname, 在弹出的对话中输入自己学号“2011558 94”,点击【OK】； File>Change Directory,在弹出的对话框 中选择存储的目标文件夹后点击【确定】。 File>Change Title,在弹出的对话框中输 入自己学号“201155894”,点击【OK】。 选择应用菜单Plot>Replot。
孔边应力集中问题的有限元分析——计算应力集中系数
4.5.1问题描述
如图4-7所示长方形板ABCD，板厚 0.04m，孔半径r=0.2m，E=210GPa， 泊松比μ=0.3，约束条件：在长方 形底边AD约束全部自由度, BC边 施加垂直向下均布载荷g=10000000 N/m。
4.5.2 ANSYS求解操作过程