ansys板中圆孔的应力集中

合集下载

平面问题

2.定义单元类型（1）确定选用solid平面单元（plane182或者plane183）
plane182
plane183
（2）plane182关键字的设置
K3：设置单元特性 Plane stress：不考虑厚度的平面应力（默认选项） Axisymmetric：轴对称 Plane strain ：平面应变 Plane strs w/thk：考虑厚度的平面应力 Genrl plane strn：广义的平面应变
拉力为负
7.定义分析类型
8.求解
Von mises stress应力
实例：平面对称问题
实例[2]：如图平板，尺寸（mm）及载荷如图所示。已知板厚t=2mm，材料弹性模量E＝2×105N/mm2,泊松比v=0.3，求平板的最大应力及其位移。
解题思路：
1.该问题属于平面应力问题
2.根据平板结构的对称性，只需分析其中的四分之一即可。即如下简化模型：
（3）plane182实常数的设置
板的厚度
3.定义材料属性
4.建立几何模型
注意：平面问题，模型必须建立在总体坐标系下的xy平面
5.划分网格
5.施加载荷与约束
（1）.施加约束
（2）.施加载荷
q t 20 20 1N/mm2
注意：在平面问题和空间问题中，分布载荷均以压力为正，
平面问题的分析求解
Ansys求解基本步骤
1.确定问题的分析类型
2.定义单元类型
3.定义材料属性
4.建立几何模型 5.划分网格 6.定义约束与载荷 7.定义分析类型 8.求解 9.查看结果，分析结果的正确性。
实例
平面问题：板中圆孔的应力集中如图所示板件，其中心位置有一个小圆孔，尺寸(mm)如图所示。弹性模量E＝2.1×105MPa，泊松比v=0.3 拉伸载荷:q=20N/mm

基于ANSYS的有限宽板孔边应力集中分析

σ 图5 x 等值线 ( R0 = 1 m)
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。

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。

薄板圆孔的ANSYS分析

板中圆孔的应力集中问题：如图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E=211Pa，泊松比为0.3，拉伸载荷q=1000Pa，平板厚度t=0.1.1、定义工作名和工作标题（1）定义工作文件名：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OK按钮。

（2）定义工作标题：在弹出的的Change Title对话框中输入The analysis of plate stress with small circle,单击OK按钮。

（3）重新显示：执行replot命令。

2、定义单元类型和材料属性（1）选择单元类型：在弹出的Element Type中，单击Add按钮，弹出所示对话框，选择Structural Solid和Quad 8node 82选项，单击OK，然后单击close。

（2）设置材料属性：在弹出的define material models behavior窗口中，双击structural/linear/elastic/isotropic选项，弹出linear isotropic material properties formaterial number 1对话框，EX和PRXY分别输入2e11和0.3，单击OK，执行exit命令。

（3）保存数据：单击SAVE_DB按钮。

3、创建几何模型（1）生成一个矩形面：执行相应操作弹出create rectangle by dimensions对话框，输入数据，单击OK，显示一个矩形。

（2）生成一个小圆孔：执行创建圆的操作弹出对话框，输入数据，单击OK，生成一个圆。

（3）执行面相减操作：执行Booleans/Subtract/Areas命令，生成结果如图示。

（4）保存几何模型：单击SAVE_DB按钮。

4、生成有限元网格（自由网格划分）（1）设置网格的尺寸大小：执行size cntrlsl-global-size命令，弹出对话框，在element edge lenge文本框中输入0.5，单击OK.（2）采用自由网格划分：执行mesh/areas/free命令，生成网格模型如图示。

ANSYS上机算例孔板应力集中问题

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。

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。

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。

基于ANSYS平台含圆孔薄板的应力集中分析

基于ANSYS平台含圆孔薄板的应力集中分析
朱晓东;覃启东
【期刊名称】《苏州大学学报（工科版）》
【年(卷),期】2004(024)005
【摘要】应用有限元方法对两端均匀受拉含圆孔薄板进行应力分析,得出应力集中因数与径宽比及长宽比的关系曲线图表.通过与弹性力学相应结果的比较,证明ANSYS 软件对薄板应力集中分析的有效性,分析表明薄板的应力集中因数除取决于径宽比外,还与长宽比有关.
【总页数】3页(P51-53)
【作者】朱晓东;覃启东
【作者单位】苏州大学机电工程学院,江苏,苏州,215021;苏州大学机电工程学院,江苏,苏州,215021
【正文语种】中文
【中图分类】O343
【相关文献】
1.异种材料填充开圆孔矩形薄板应力集中的弹性分析 [J], 马方
2.含小圆孔的有限宽度薄板不同有限元模型结果对比分分析 [J], 马秀花;徐小兵
3.基于ANSYS的含小圆孔有限宽度薄板的疲劳分析 [J], 赵友贵
4.弯曲波对含多圆孔薄板的散射与动应力集中 [J], 赵嘉喜;刘殿魁;齐辉;杨在林
5.含中心圆孔有限板动应力集中问题的有限元分析 [J], 李伟;王启智
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

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。

圆孔应力有限元分析

圆孔应力有限元分析陈春山（安徽工业大学工商学院机械工程系）摘要：ANSYS软件的应用领域非常广泛，可应用在以下领域：建筑、勘查、地质、水利、交通、电力、测绘、国土、环境、林业、冶金等方面，应用ANSYS软件，对平板中心圆孔的应力集中进行了有限元分析，对圆孔平板在单向和双向应力条件下的应力状况进行了计算和分析，并将有限元结果与解析解进行了比较。

关键词: 平板开小圆孔; 应力集中; 有限元分析Round hole stress finite element analysisCHEN Chunshan(Industrial & commercial college , anhui university oftechnology department of mechanical engineering)Abstract : ANSYS software has a very wide range of applications, can be used in the following areas: construction, exploration, geology, surveying and mapping, land, water conservancy, transportation, electric power, environment, forestry, metallurgy, etc., the application of ANSYS software, the flat round hole at the centre of the finite element analysis of stress concentration of circle hole plate under the condition of unidirectional and bidirectional stress calculation and analysis, the stress condition and the finite element results are compared with those of the analytical solutionKey words: flat open small round hole; Stress concentration; The f inite element analysisl 前言ANSYS有限元软件包是一个多用途的有限元法计算机设计程序，可以用来求解结构、流体、电力、电磁场及碰撞等问题。

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。

有限宽中心圆孔板应力集中系数数值实验

有限宽中心圆孔板应力集中系数数值实验冯美生，张红珠辽宁工程技术大学力学与工程科学系，辽宁阜新（123000）摘要：在anays 平台上，采用有限元方法对拉伸有限宽中心圆孔板应力集中问题进行了数值实验，定义了应力集中的特征参数，定量分析特征尺度的变化规律，研究应力集中系数与孔径尺度的关系见图3，并与解析解比较，给出了解析解的适用范围。

关键词: 应力集中，应力集中系数，圆孔，特征尺度，数值实验1 引言受力的弹性平面板具有小孔，则孔边的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。

应力集中现象是局部现象。

在几倍于孔径以外，应力几乎不受孔的影响，应力的分布情况以及数值都与无孔时相同。

一般来说，集中的程度越高，集中的现象越是局部性的，就是说应力随着与孔的距离增大而越快的趋进于无孔时的应力。

应力集中的程度，首先与孔的形状有关，一般来说，圆孔孔边的集中程度最低。

另外集中系数还与相对孔径尺度有关。

基于ansys 平台，通过数值试验的方法，研究不同板宽，不同孔径时的孔边应力集中问题，并与弹性力学的解析解进行比较，研究应力集中系数与孔径尺度的关系。

2 实例分析2.1力学模型及假设如图1所示，平面带孔平板，孔位于板正中，假设板为各向同性完全弹性，板左端固定，右端受均布荷载q 0=10N/mm 作用，长为200mm ，厚为10mm ，泊松比为0.3，E=2.1×1011Pa,板宽和孔径变化，数值实验其应力集中时的特征参数。

定义一个描述板宽与孔径的相对尺度的特征参数，0B R ε=，定义应力集中系数max 0k q σ=，其中B 为板宽，R 0为孔半径，max σ为孔边最大应力，q 0为均布荷载。

2.2数值实验在ansys 平台上变化各种ε值，计算相应的k 值，进行相应的数值研究。

整个过程采用APDL 语言[1]，基于命令流进行参数化处理。

正式试验前，已经用固定板宽和固定孔径的有限元模型在ansys 上进行了严格的精度计算和收敛性效验，网格划分的精度足够高，误差小于1％。

应力集中的实例

应力集中的实例1. 引言应力集中是指材料中的应力在某个局部区域内增加的现象。

在工程实践中，应力集中可能导致材料的破坏或失效，因此对应力集中的研究具有重要意义。

本文将介绍几个应力集中的实例，并分析其原因和对材料性能的影响。

2. 实例一：圆孔板的应力集中圆孔板是一种常见的结构，在受力时容易出现应力集中现象。

当在圆孔板上施加均匀的拉力时，应力集中会出现在孔边缘，导致孔边缘处的应力大于其他区域。

应力集中的原因主要是由于孔的存在导致了应力场的变化。

在没有孔的情况下，应力是均匀分布的，而在孔边缘附近，应力会急剧增加，形成应力集中现象。

应力集中会导致材料的破坏。

在拉伸过程中，孔边缘的应力会超过材料的屈服强度，从而导致材料的局部破坏。

因此，在设计圆孔板时，需要考虑应力集中现象，并采取相应的措施减轻应力集中。

3. 实例二：切口的应力集中切口是一种常见的材料缺陷，会导致应力集中现象。

当材料中存在切口时，切口附近的应力会明显增加，从而导致应力集中。

切口的存在会改变应力场的分布。

在切口附近，应力会急剧增加，形成应力集中。

切口的形状和尺寸对应力集中的程度有重要影响。

较小的切口可能只引起局部的应力集中，而较大的切口可能导致材料的破坏。

应力集中会对材料的性能产生重要影响。

在受力过程中，切口附近的应力会超过材料的屈服强度，从而导致材料的破坏。

因此，在设计和制造过程中，需要注意避免切口的存在，或者采取相应的措施减轻应力集中。

4. 实例三：焊接接头的应力集中焊接接头是一种常见的结构，在受力时容易出现应力集中现象。

焊接接头的应力集中主要是由于焊缝的存在导致的。

焊缝会改变材料的应力场分布。

在焊缝附近，应力会明显增加，形成应力集中。

焊接接头的几何形状和焊接工艺对应力集中的程度有重要影响。

焊缝的几何形状和尺寸，以及焊接的温度和应力都会对应力集中产生影响。

应力集中对焊接接头的性能有重要影响。

在受力过程中，焊接接头附近的应力会超过材料的屈服强度，从而导致焊接接头的破坏。

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。

钢板应力集中问题

运用ANSYS软件解决钢板应力集中问题郑宇（机电学院 01016121）指导教师：隋允康摘要：在运用ANSYS软件解决问题时，其建模、网格划分与材料设置、加载、求解及通用后处理器为工程师提供了极大的便利，使工程人员能够更加快速而准确地解决一般的应力集中问题。

关键词：有限元法；应力集中；ANSYS1 引言经过两个学期的材料力学理论知识和相关实验的学习与实践，笔者掌握了材料力学大部分的理论常识及相关方法与技术，并能够较为熟练地运用它解决实际问题，为笔者在今后的专业课的学习和应对学习及工作中遇到的实际问题打下了坚实的基础。

在处理钢板应力集中问题时，笔者尝试运用CAE（计算机辅助工程）软件――ANSYS 5. 4来解决它。

ANSYS软件具有以下三方面的特点：1、强大而广泛的分析功能：可广泛有益于结构、热、流体、电磁、声学等多物理场及多场相互耦合的线性，非线性问题。

2、一体化的处理技术：主要包括几何模型的建立、自动网格划分、求解、后处理、优化设计等许多功能及实用工具。

3、丰富的产品系列和完善的开放体系：不同的产品配套可应用于各种工业领域如航空航天、汽车、机械、电子等。

2 计算模型的建立现有一四孔矩形钢板（图1），且四孔呈对称分布，长a = 2m，宽b = 1m，厚h = 2cm, 四孔孔径相同为d（直径）= 25cm，孔心距上端c = 12.5cm，距左端f = 62.5cm，左端为固定约束，右端有q = 1KN/M的均载。

图1四孔钢板图试求钢板的应力集中状况。

以下为运用ANSYS 有限元分析软件解题的全部过程。

2.1 定义工作文件名和标题（1）打开Utility Menu>File>Change Job name ，输入：四孔钢板。

（2）打开Utility Menu>File>Change Title ，如图2，输入：四孔钢板应力集中分析。

2.2 设置系统环境及分析范围（1）打开Work Plane>Display Work Plane ，显示工作平面坐标系。