ansys分析.docx

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ansys分析

对薄板的有限元分析

意义

应力集中是机械工程中常见的问题指物体中应力梯度局部增高的现象一般出现在物体形状急剧变化的地方如缺口、孔洞、沟槽以及有刚性约束处。

应力集中能使物体产生疲劳裂纹也能使脆性材料制成的零件发生静载断裂。

在应力集中处应力的最大值与物体的几何形状和加载方式等因素有关。

反映局部应力增高程度的参数有理论应力集中因数，它是峰值应力和不考虑应力集中时的名义应力的比值，它恒大于1且与载荷的大小无关。

对受单向均匀拉伸的无限大薄板中的圆孔，它等于3。

板是主要的工程构件,弹性矩形薄板是土木工程、地下建筑工程和水利工程中较为常用的一种结构形式,尤其是矩形薄板应用更为普遍.目前,求解此类问题的方法主要有两大类,即解析法和数值法.解析法主要有叠加法、富里哀级数法;数值法主要有有限单元法.各种解析法中都要事先选定挠度函数,而这些函数的选取具有一定的任意性,无确定的规律可循.众所周知,寻求一般边界件下矩形板的精确解是相当困难的.本文中利用ansys软件对矩形薄板进行有限元分析,得到数值解,不仅效率高，而且精度、准确度也大为的提高，为工程应用提供可借鉴的方法。

基本数据

一个有中心圆孔的薄板，厚度为0.01mm，在其两端承受均补载荷为0.5MPa，薄板的弹性模量为69GPa，泊松比为0.3.求薄板内部的应力场。

模型的草图如图示

分析步骤

1.建立工作文件名和工作标题。

（1）在file-ChangeJobname的文本框中输入工作名称EXERCISE2点击ok键结束。

（2）在file-Changetile对话框输入STRESSANALYSISINSHEET点击ok键结束。

2.定义单元类型。

选择菜单mainmenu：

preprocessor-ElementTyple-Add/Edit/Delete命令点击Add按钮，选择StructureSolid，Quad8node83在Elementtyplereferencenumber文本框输入1，点击ok结束。

再点击Close按钮关闭对话框，点击SAVE-DB按钮存盘。

3.定义材料性能参数。

步骤如图示。

4.创建几何模型、划分网格。

第一步如图是：

第二步如图示：

第三步如图示：

第四步在mainmenu：

preprocessor-NumberingCtrls-comprocessnumbers-laberItemtobeompressd下列表框选择All点击ok按钮结束该对话框。

第五步在preprocessor-Meshing-Sizecntrls-ManualSize-Global-Size出现的对话框输入0.02点击ok键结束。

第六步如图示：

第七步窗口显示网格划分后的结果如图示。

5.加载求解

第一步在mainMenu-Solution-AnalysisType-NewAnalyysis对话框选择Static。

第二步在mainMenu-Entities第一个对话框选择lines第二个对话框选择ByNum/Pik在第三个对话框选择FromFull如图示

第三步如图示

第四步如图示：

第五步如图示：

第六步如图示：

第七步如图示：

第八步如图示：

点击ok关闭该对话框。

第九步如图示：

点击ok键关闭该对话框。

第十步如图示：

点击ok键结束。

第十一步选择菜单Select-Everything命令。

第十二步选择菜单File-Saveas-在Savedatabase对话框输入EXAAM2-2.db保存求结果，点击ok键结束。

第十三步如图示：

求解结束后出现Close对话框，点击Close按钮结束。

6.查看结果

第一步如图示：

点击ok键结束，下图示合位移等值线图。

第二步如图示：

点击ok键结束，在ANSYS显示窗口如图示的等效应力场等值线图。

第三步选择菜单File-Exit在ExitfromANSYS对话框选择Quit-NoSave点击ok按钮，退出ANSYS.

命令流文件

/FILNAME,EXERCISE2

/TITLE,STRESSANALYSISINASTRESS

/PREP7！

进入前处理器

ET,1,PLNE82！

定义单元类型

MPTEMP,,,,,,,,

MPTEMP,1,0

MPDATA,EX,1,6.99e10！

定义材料弹性模量

MPDATA,PRXY,1,0.3!

定义泊松比

RECTNG,0.5,0,0.3,！

创建矩形面

PCIRC,0,0.1,0,90！

创建圆面

ASBA,1,2！

去除圆面部分

NUMCMP,ALL

ESIZE,0.02,0,！

指定网格大小

AMAP,1,1,4,5,3！

划分网格

FINISH

/SOL！

进入求解器

ANTYPE,0！

指定分析类型为静态分析

LSEL,S,,,4

FLST,2,2521,1,ORDE,2

FIEM,2,1

FITEM,2-2521

/GO

D,P51X,,0,,,,UY,,,,！

对边界施加y方向约束

LSEL,S,,,5

NSLL,S,1

FLST,2,41,1,ORDE,3

FITEM,2,72

FITEM,2,122

FITEM,2-161

/GO

D,P5X,,0,,,,UX,,,,！

对边界施加x方向约束

LSEL,S,,,1

NSLL,S,1

FLST,2,31,1,ORDE,3

FITEM,2,1

FITEM,2,42

FITEM,2-71

/GO

SF,P51X,PRES,-5e5！

对两端施加压力载荷

ALLSEL,ALL

SOLVE！

求解

FINISH

/POST1！

进入后处理器

/EFACET,1

PLNSOL,U,SUM,0,1.0！

查看合位移等值线图

/EFACET,1

PLNSOL,S,EQV,0,1.0

FINISH!

查看等效应立场等值线图

分析报告

通过和弹性力学解的比较ansys计算出的含圆孔薄板的应力集中解是可靠的。

应力集中因数的收敛性与网格划分的密度有关。

矩形薄板的应力集中因数除与径宽比有关外，还与长宽比有关。

当径宽比趋向零时，应力集中因数趋于公式

的预测值3。

当长宽比大于2时，不同长宽比的应力集中因数趋向一致。

可用公式

近似计算。

但

当长宽比小于2时，应力集中因数一般比公式的计算值大。