薄板圆孔ANSYS分析
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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 for material 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。
(3)保存结果:单击SAVE_DB按钮。
5、施加载荷并求解
(1)施加约束条件:执行apply/structural/displacement/on lines命令,弹出对话框,拾取相应的线,单击OK,弹出apply U,ROT on Lines对话框,选择UX选项,单击OK。
(2)施加载荷:执行apply/structural/press/on lines,拾取相应的线,单击OK 后弹出apply PRES on lines 对话框,在Loads PRES value中输入-1000,单击OK,生成的结果如图所示。
(3)求解:执行solution/solve/current LS命令。
(4)保存分析结果:执行Utility Menu/ as命令,保存。
6、浏览计算结果
(1)显示变形形状:执行general postproc/plot results/deformed shape命令,在弹出的对话框中选择def+undeformed,生成的结果如图示。
(2)列出节点的结果:执行list results/nodal solution命令,在弹出的对话框中选择stress下X-component of stress,生成的结果截图给出
(3)浏览节点上的Von Mises应力值:执行GP/plot results-contour plot-nodal solu命令,在弹出的对话框中选择stress下von Mises stress,生成结果如图所示。
7、以扩展方式显示计算结果
(1)设置扩展模式:执行plotctrls/styles/symmetry expansion/periodic/cyclic symmetry expansion命令,在弹出的对话框
中选择reflect about YZ,生成的结果如图示。
(2)以等值线的方式显示:执行plotctrls/device options命令,弹出对话框,选择Vector mode复选框,单击OK,生成结果如图示