计算机在材料科学中的应用测试题

实例1：

如下图所示的平面钢板，板厚0.01m，左端固定，右端作用50kpa的均布载荷．试对其进行静力分析。弹性模量为210GPa，泊松比为0.25。

图1-0

分析步骤

(1)启动ANSYS，进入ANSYS界面。

(2)定义工作文件名

进入ANSYS/Multiphysics的程序界面后，单击Utility Menu菜单下File中Change Jobname的按钮，会弹出Change Jobname对话框，输入gangbanfenxi

作为工作文件名，单击0K。

(3)定义分析标题

选择菜单 Utility Menu — File — Change Title，在弹出的对话框中，输入Plane Model作为分析标题,单击OK。

(4)重新显示

选择菜单Utility Menu —Plot — Replot，单击该按钮后，所命名的分析

标题相工作文件名会出现在ANSYS中。

(5)选择分析类型

在弹出的对话框中，选择分析类型．由于此例属于结构分析，选择菜单Main Menu：Preferences，故选择Structural这一项，单击OK。

(6)定义单元类型

选择菜单 Main Menu - Preprocessor - Element Type - Add/Edit/Delete。单击弹出对话框中的Add按钮，弹出单元库对话框，在材料的单元库中选P1ane82单元。即在左侧的窗口中选取Solid单元，在右侧选择8节点的82单元。然后

单击0K。如图1-1所示

图1-1

(7)设置单元属性

定义完单元类型后，Element Type对话框中的0ption按钮被激活，单击后弹出一个对话框，在Element behavior中选择Plane strs w／thk，在Extra Element output中，选择Nodal stress。单击OK，最后单击close，关闭单元类型对话框。如图1-2所示

图1-2

(8)定义实常数

选择菜单 Main Menu - Preprocessor - Real Constants - Add/Edit/Delete。执行该命令后，在弹出Real Constants对话框中单击Add按钮，确认单元无误后，单击OK，弹出Real Constants Set Number 1，for Plane 82对话框，在thickness路后面输入板的厚度0.01单击OK，单击close。如图1-3所示

图1-3

(9)定义力学参数

选择菜单 Main Menu — Preprocessor — Material Props — Material Model，在弹出的对话框中右边一栏依次双击structures，Linear，Elastic，Isotropic弹出定义材料属性对话框，在Ex后输入弹性模量210e9，在PRXY后面输入泊松比0.25。单击OK，然后关闭定义材料属性对话框。如图1-4所示

图1-4

(10)存盘

选择菜单 ANSYS Toolbar - SAVE_DB

(11)定义关键点

选择菜单 Main Menu - Preprocessor - Modeling - Create - Keypoint - In active CS。在创建点的对话框中，输入关键点编号1。在创建点的对话框中，输入x，y，z坐标0，-0.15,0。选择Apply，如下图1-5所示

图1-5

分别输入关键点2（0.25，-0.15, 0），关键点3（0.5，-0.05, 0），关键点4（0.75，-0.05, 0），关键点5（0.75，0.05, 0），关键点6（0.5，0.05, 0），关键点7（0.25,0.15， 0），关键点8（0,0.15，0）。

(12)建立直线

选择菜单 Main Menu — Preprocessor — Modeling — Create — Lines —Lines — Straight Lines

在关键点1和2，2和3，3和4，4和5，5和6，6和7，7和8，8和1之间建立直线。生成结果如图1-6所示

图1-6

(13)建立平面

选择菜单 Main Menu — Preprocessor — Modeling — Create — Areas — Arbitraty — By Lines

执行该命令后，弹出一拾取对话框，分别拾取生成的八条直线。单击OK。生成一个平面如下图1-7所示。

图1-7

(14)显示工作平面

选择菜单 Utility — WorkPlane — Display Working Plane，工作平面坐标显示在绘图区域中。

(15)移动工作平面

选择菜单 Utility - WorkPlane - Offset WP by Increments，执行该命令后，弹出Offset WP对话框．在x，y, z Offsets中输入0.25,0,0，单击OK。工作平面坐标移动到(0.25,0,0)位置。

(16)创建圆

选择菜单 Main Menu — Preprocessor — Modeling — Create — Areas —Circle — Solid Circle，在弹出的对话框中输入WP X＝0，WP Y＝0，Radius ＝0.025，单击OK。生成如下图1-8所示。

图1-8

(17)布尔操作

选择菜单Main Menu —Preprocessor —Modeling —Operate —Booleans — Subtract — Areas,执行该命令后，在图形区城用目标选中平板基体，单击OK，然后选择绘制的实体圆，单击OK．得到的图形如下图1-9所示。

图1-9

(18)存盘

选择菜单 ANSYS Toolbar — SAVE_DB

(19)划分网格

选择菜单 Main Menu — Preprocessor — Meshing — Meshing Tool

执行该命令后，在弹出的对话框中单击Globe后面的Set，弹出Globe Element Size对话框，将Element edge length设置为0.01，单击OK回到Mesh Tool 对话框中，然后单击Mesh，弹出一个拾取对话框，单击Pick All。

(20)存盘

选择菜单 ANSYS Toolbar — SAVE_DB

(21)施加载荷

选择菜单 Main Menu — Solution — Define loads — Apply —Structural — Displacement — On Lines,执行该命令后,弹出一个选取对话框。在绘图区域选取最左端的直线，单击OK，在弹出的对话框中选择All DOF，限制所有的自由度。设置VALUE的值为0，单击OK。如图1-10所示。