弹性力学ansys分析.docx

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弹性力学ansys分析

图1为一个承受内压的薄板，在其中心位置有一个小圆孔，相关的结构尺寸参考图1所示。

材料属性：

弹性模量E=2e11Pa，泊松比为0.3。

拉伸载荷为：

q=3000Pa。

平板的厚度为：

t=0.01mm。

通过简单力学分析，该问题属于平面应力问题，又因为平板结构的对称性，所以只要分析其中的1/4即可，如图2所示。

图1板的结构示意图图2有限元分析见图

一、前处理

（1）定义工作文件名：

UtilityMenu>Jobname，弹出如图3所示的ChangeJobname对话框，在EnternewJobname后面的输入栏中输入Plate，并将NewLoganderrorfiles复选框选为yes，单击OK。

图3定义工作文件名对话框

（2）定义工作标题：

UtilityMenu>Title，在出现的对话框中输入TheAnalysisofPlateStresswithsmallCircle，单击OK。

图4定义工作标题对话框

（3）重新显示：

UtilityMenu>Plot>Replot。

（4）关闭三角坐标符号：

UtilityMenu>PlotCtrls>WindowControls>Windowoptions，弹出一个对话框，在Locationoftriad后面的下拉式选择框中，选择NotShown，单击OK。

（5）选择单元类型：

MainMenu>Preprocessor>ElementType>Add/Edit/Delete，弹出ElementType对话框，单击Add按钮，又弹出如图5所示的LibraryofElementTypes对话框，在选择框中分别选择StructuralSolid和Quad8node82，单击OK，然后单击Close。

图5选择单元类型对话框

（6）设置材料属性：

MainMenu>Preprocessor>MaterialProps>MaterialModels，弹出如图6所示的DefineMaterialModelBehavior对话框，在MaterialModelAvailable下面的选择栏中，双击打开Structural>Linear>Elastic>Isotr

-opic，又弹出LinearIsotropicPropertiesforMaterialNumber1对话框，在EX后面的输入栏中输入2e11，在PRXY后面的输入栏中输入0.3，单击OK，然后单击菜单栏上的Material>Exit选项，完成材料属性的设置。

图6定义材料属性对话框

（7）生成一个矩形面：

MainMenu>Preprocessor>Modeling>Create>Areas>Rectangle>ByDimensions，弹出如图7所示的CreateRectanglebyDimensions对话框，在坐标栏中依次输入X1=0，X2=10，Y1=0，Y2=10，如图中所示，单击OK。

图7生成矩形面的对话框

（8）生成一个小圆孔：

MainMenu>Preprocessor>Modeling>Create>Areas>Circle>SolidCircle，弹出如图8所示的SolidCircularArea对话框，在WPX后面的输入栏中输入0，在WPY后面的输入栏中输入0，在Radius后面输入栏中输入5，单击OK，生成的结果如图9所示。

图8生成圆面对话框图9生成的圆面和矩形面的结果显示

（9）打开面编号控制：

UtilituMenu>PlotCtrls>Numbering，弹出如图10所示的PlotNumberingControls对话框，单击AREAAreanembers后面的单选按钮使其显示为On，单击OK。

图10面编号控制对话框

（10）进行面相减操作：

MainMenu>Preprocessor>Operate>Booleans>Subtract>Areas，弹出一个拾取框，在图形上拾取编号为A1的面，单击OK，然后再拾取编号为A2的圆面，单击OK。

（11）编号压缩设置：

MainMenu>Preprocessor>NumberingCtrls>CompressNumbers，弹出如图11所示的CompressNumbers对话框，在LabelItemtobecompressed后面的下拉式选择框中选择All，单击OK。

图11编号压缩对话框

（12）重新显示：

UtilityMenu>Plot>Replot。

（13）保存几何模型：

单击工具栏上的Save_DB按钮。

（14）设置网格的尺寸大小：

MainMenu>Preprocessor>Meshing>SizeCntrls>ManualSize>Golbal-Size，弹出一个如图12所示的GlobalElementSize对话框，在SIZEElementedgelength后面输入栏中输入0.5，单击OK。

图12设置单元尺寸大小的对话框

（15）打开关键点编号控制：

UtilityMenu>PlotCtrls>Numbering，弹出如图10所示的PlotNumberingControls对话框，单击KPKeypointnumbers后面的单选按钮使其显示为ON，单击OK。

（16）网格划分：

MainMenu>Preprocessor>Meshing>MeshTool，弹出如图13所示的M而是Tool对话框，在Shape后面的单选按钮中分别选中Quad和Mapped，在其下拉式选择框中选中Pickcorners，单击Mesh按钮，又弹出一个拾取框，在图形上拾取编号为A1的面，单击OK，再次弹出一个拾取框，在图形上依次拾取编号为3、5、4、1的关键点，单击OK，则生成的网格如图14所示。

图13网格划分工具栏图14生成的单元网格结果显示

二、求解

（1）打开线编号显示：

UtilityMenu>PlotCtrls>Numbering，弹出如图15所示的PlotNumberingControls对话框，单击LINElinenumbers后面的单选按钮使其显示为On，单击OK。

图15施加边界条件的对话框

（2）施加约束条件：

MainMenu>Solution>DefineLoads>Apply>Structrual>Displacement>OnLines，弹出一个拾取框，在图形上拾取编号为L5的线，单击Apply按钮，弹出如图16的ApplyU，ROTonlines对话框，在DOFstobeConstrained后面的选择栏中选择UX项，单击对话框上的Apply按钮，然后又弹出一个拾取框，在图形上拾取编号为L4的线，单击OK，又弹出如图17的对话框，在在DOFstobeConstrained后面的选择栏中选择UY项，单击OK。

（3）施加载荷：

MainMenu>Solution>DefineLoads>Apply>Structrual>Pressure>Onlines，弹出一个拾取框，在图形上拾取编号为L3的线，单击OK，又弹出如图18的ApplyPRESonlines对话框，在LoadsPRESvalue后面的输入栏中输入3000，单击OK。

图16施加载荷的对话框

图17施加载荷的结果显示

（4）求解：

MainMenu>Solution>Solve>CurrentLS，弹出一个信息提示框和对话框，浏览完毕后单击，单击对话框上的OK，开始求解运算，当出现一个Solutionisdone的信息提示框时，单击Close按钮，完成求解运算。

（5）保存分析结果：

UtilityMenu>as，弹出一个对话框，输入Plate_Resu，单击OK。

三、后处理

（1）位移云图显示：

MainMenu>GeneralPostproc>PlotResults>ContourPlot，在Item，CompItemtobecontoured后面的左栏中选择DOFSolution，在右栏的选择栏中选中TranslationUSUM，在KUNDItemtobePlotted后面的单选按钮处选中Def+Undeformed，单击OK，生成结果如图18所示。

图18位移云图的结果显示

（2）列表节点的应力分量：

MainMenu>GeneralPostproc>ListResults>NodalSolution，弹出一个如图19所示的ListNodalSolution对话框，在Itemtobelisted后面的选择栏中选择Stress，在其右边的栏中选择ComponentsSCOMP，单击OK，这是每个节点角节点的6个应力分量将以裂变的方式显示出来，如图20所示。

单击列表窗口上的as选项，用户可将它作为一个文本文件保存。

图19列出节点结果选项对话框

图20单元角节点的6个应力分量的结果显示

（3）浏览节点上的VonMises应力值：

MainMenu>GeneralPostproc>PlotResults>Contourplot>NodalSolu，弹出如图21所示的ContourNodalSolutionData对话框，在Itemtobecontoured后面的做栏中选择Stress，在右边栏中选择VonMisesSEQV，单击OK，生成结果如图22所示。

图21节点应力云图设置对话框

图22节点的Von-Mise应力云图显示

（4）设置扩展模式：

UtilityMenu>PlotCtrls>Style>SymmetryExpansion>Periodic/cyclicSymmetryExpansion，弹出如图23所示的Periodic/CyclicSymmetryExpansion对话框，单击选中1/4DihedralSym，单击OK，生成的结果如图24所示。

图23设置扩展模式对话框

图24扩展生成的结果显示

（5）以等值线方式显示：

UtilityMenu>PlotCtrls>DeviceOptions，弹出如图25所示的DeviceOptions对话框，单击Vectormode后面的复选框，使其处于On，单击OK，结果如图26所示。

图25选择等值线显示控制对话框

图26Mises应力等值线的结果显示

四、退出ANSYS