大型计算程序ANSYSWord文档格式.docx

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2．字迹要清楚，保持卷面清洁

3．交卷时请将本试卷和题签一起上交

东北大学研究生院

带孔薄板两端承受均布载荷的分析

1问题描述

现有一个中心带有圆孔的薄板承载示意图，薄板平均厚度为0.2mm，两端承受均布载荷

求薄板内部的应力场分布。

（薄板材料弹性模量为220GPa,泊松比为0.3）

图1薄板承载示意图

2问题分析

由于薄板只承受长度和宽度方向所构成的平面上的载荷（厚度方向无载荷），沿薄板厚度方向上的应力变化可不予考虑，即该问题简化为平面应力问题。

根据平板结构的对称性，选择整体结构的1/4建立几何模型，进行分析求解。

3求解步骤（GUI操作）

3.1定义工作文件名和工作标题

1）选择UtilityMenu|File|ChangeJobname命令，出现ChangeJobname对话框，在[/FILNAM]Enternewjobname文本框中输入工作文件名BAOBANFENXI，并将Newloganderrorfiles设置为Yes,单击OK按钮关闭该对话框。

3.2定义单元类型

选择MainMenu|Preprocessor|ElementType|Add/Edit/Delete命令，出现ElementType对话框，单击Add按钮，出现LibraryofElementTypes对话框。

在LibraryofElementTypes列表框中选择Solid，8node82，在Elementtypereferencenumber文本框中输入1，单击OK按钮关闭该对话框。

3.3定义材料性能参数

1）选择MainMenu|Preprocessor|MaterialProps|MaterialModels命令，出现DefineMaterialModelBehavior对话框。

2）在MaterialModelsAvailable一栏中依次单击Structural、Linear、Elastic、Isotropic选项，出现LinearIsotropicPropertiesforMaterialNumber1对话框，在EX文本框中输入2.2E11，在PRXY文本框中输入0.3，单击OK按钮关闭该对话框。

3）在DefineMaterialModelBehavior对话框上选择Material|Exit命令，关闭该对话框。

3.4创建几何模型、划分网格

1）选择MainMenu|Preprocessor|Modeling|Create|Areas|Rectangle|ByDimensions命令，出现CreateRectanglebyDimensions对话框，在X1,X2X-coordinates文本框中输入0，0.025，在Y1,Y2Y-coordinates文本框中输入0，0.015，单击OK按钮关闭该对话框。

2）选择MainMenu|Preprocessor|Modeling|Create|Areas|Circle|ByDimensions命令，出现CircularAreabyDimensions对话框，在RAD1Outerradius文本框中输入0.005，在RAD2Optionalinnerradius文本框中输入0，在THETA1Startingangle（cegress）文本框中输入0，在THETA2Endingangle（degrees）文本框中输入90，单击OK关闭该对话框。

3）选择UtilityMenu|PlotCtrls|Numbering命令，出现PlotNumberingControls对话框，选中AREAAreanumbers选项，使其状态从Off变为On，其余选项均采用默认设置，单击OK按钮关闭该对话框。

4）选择MainMenu|Preprocessor|Modeling|Operate|Booleans|Subtract|Areas命令，出现SubtractAreas拾取菜单。

在文本框中输入1，单击OK按钮，在文本框中输入2，单击OK按钮关闭该拾取菜单。

5）选择MainMenu|Preprocessor|NumberingCtrls|CompressNumbering命令，出现CompressNumbers对话框，在LabelItemtobecompressed下拉列表框中选择All，单击OK按钮关闭该对话框。

6）选择UtilityMenu|PlotCtrls|Style|Colors|ReverseVideo命令，设置ANSYS窗口显示颜色，由黑色变为白色。

7）选择UtilityMenu|File|ChangeTitle命令，出现ChangeTitle对话框，在文本框中输入GEOMETRICMODEL，单击OK按钮关闭该对话框。

8）选择UtilityMenu|Plot|Areas命令，ANSYS显示窗口将显示所生成的几何模型，如图2所示。

图2生成的几何模型结果显示

9）选择UtilityMenu|PlotCtrols|Numbering命令，出现PlotNumberingControls对话框，选中KPKeypointnumbers选项，使其从状态Off变为On，其余选项均采用默认设置，单击OK按钮关闭该对话框。

10）选择UtilityMenu|Plot|Lines命令，显示所有线段。

11）选择MainMenu|Preprocessor|Meshing|Sizecntrls|ManualSize|Global|Size命令，出现GlobalElementSizes对话框，在SIZEElementedgelength文本框中输入0.002，单击OK按钮关闭该对话框。

12）选择MainMenu|Preprocessor|Meshing|Mesh|Areas|Mapped|Bycorners命令，出现MapMeshAreaby拾取菜单，在文本框中输入1，单击OK按钮，在文本框中输入1,4,5,3，单击OK按钮关闭该拾取菜单。

14）选择UtilityMenu|Plot|Elements命令，ANSYS显示窗口将显示网格划分后的结果，如图3所示。

图3映射网格划分结果显示

3.5加载求解

1）选择MainMenu|Solution|AnalysisType|NewAnalysis命令，出现NewAnalysis对话框。

选择分析类型为Static，单击OK按钮关闭该对话框。

2）选择UtilityMenu|PlotCtrls|Numbering命令，出现PlotNumberingControls对话框，选中LINEnumbers选项，使其状态从Off变为On，其余选项均采用默认设置，单击OK按钮关闭该对话框。

3）选择UtilityMenu|Plot|Lines命令，显示所有线段。

4）选择UtilityMenu|Select|Entities命令，出现SelectEntities对话框，在第1个下拉列表中选择Lines，在第2个下拉列表中选择ByNum/pick，在第3栏中选择FromFull单选项，单击OK按钮，出现Selectlines拾取菜单，在文本框中输入4，单击OK按钮关闭该拾取菜单。

5）选择UtilityMenu|Select|Entities命令，出现SelectEntities对话框。

在第1个下拉列表中选择Nodes，在第2个下拉列表中选择Attachedto，在第3栏中选择Lines，all单选项，单击OK按钮关闭该对话框。

6）选择MainMenu|Solution|DefineLoads|Apply|Structural|Displacement|OnNodes命令，出现ApplyU,ROTonN拾取菜单，单击Pickall按钮，出现ApplyU,ROTonNodes对话框。

在Lab2DOFstobeconstrained列表框中选择UY，在VALUEDisplacementvalue文本框中输入0，单击OK按钮关闭该对话框。

7）选择UtilityMenu|Select|Entities命令，出现SelectEntities对话框。

在第1个下拉列表中选择Lines，在第2个下拉列表框中选择ByNum/pick，在第3栏中选择FromFull单选项，单击OK按钮，出现Selectlines对话框，在文本框中输入5，单击OK按钮关闭该对话框。

8）选择UtilityMenu|Select|Entities命令，出现SelectEntities对话框。

在第1个下拉列表框中选择Nodes，在第2个下拉列表框中选择Attachedto，在第3栏中选择Lines,all单选项，单击OK按钮关闭该对话框。

9）选择MainMenu|Solution|DefineLoads|Apply|Structural|Displacement|OnNodes命令，出现ApplyU,ROTonN拾取菜单，单击Pickall按钮，出现ApplyU,ROTonNodes对话框。

在Lab2DOFstobeconstrained列表框中选择UX，在VALUEDisplacementvalue文本框中输入0，单击OK按钮关闭该对话框。

10）选择UtilityMenu|Select|Entities命令，出现SelectEntities对话框。

在第1个下拉列表中选择Lines，在第2个下拉列表中选择ByNum/pick，在第3栏中选择FromFull单选项，单击OK按钮，出现Selectlines对话框，在文本框中输入1，单击OK按钮关闭该对话框。

11）选择UtilityMenu|Select|Entities命令，出现SelectEntities对话框。

在第1个下拉列表中选择Nodes，在第2个下拉列表中选择Attachedto，在第3栏中选择Lineall单选项，单击OK按钮关闭该对话框。

12）选择MainMenu|Solution|DefineLoads|Apply|Structural|Pressure|OnNodes命令，出现ApplyPRESonNodes拾取菜单，单击Pickall按钮，出现ApplyPRESonnodes对话框。

在VALUELoadPRESvalue文本框中输入-1000，单击OK按钮关闭该对话框。

13）选择UtilityMenu|Select|Everything命令。

14）选择UtilityMenu|Plot|Element命令，加载后的结果如图4所示。

15）选择UtilityMenu|Solution|LoadStepOpts|OutputCtrls|SoluPrintout命令，出现SolutionPrintoutControls对话框，在ItemItemforprintoutcontrol下拉列表中选择Basicquantities，在FREQPrintfrequency选项中选择Everysubstep单选项，单击OK按钮关闭该对话框。

17）选择MainMenu|Solution|Solve|CurrentLS命令，出现SolveCurrentLoadStep对话框，单击OK按钮，ANSYS开始求解计算。

图4加载后的结果显示

18）求解结束时，出现Note对话框，单击Close按钮关闭该对话框。

4查看求解结果

1）选择MainMenu|GeneralPostproc|PlotResults|DeformedShape命令，出现PlotDeformedShape对话框，在KUNDItemtobeplotted选项中选择Def+undefedge选项，单击OK按钮，ANSYS显示窗口显示变形后的几何形状和为变形的轮廓，如图5所示。

2）选择MainMenu|GeneralPostproc|PlotResults|ContourPlot|NodalSolu命令，出现ContourNodalSolutionData对话框，在Itemtobecontoured列表框中选择NodalSolution|DOFSolution|Displacementvectorsum，其余均采用默认设置，单击OK按钮，ANSYS窗口将显示如图6所示的位移场分布等值线图。

3）选择MainMenu|GeneralPostproc|PlotResults|ContourPlot|NodalSolu命令，出现ContourNodalSolutionData对话框，在Itemtobecontoured列表框中选择NodalSolution|Stress|vonMisesstress，其余均采用默认设置，单击OK按钮，ANSYS窗口将显示如图7所示的等效应力场分布等值线图。

图5变形后的几何形状和未变形轮廓显示

图6位移场分布等值线图

4）选择UtilityMenu|PlotCtrls|Style|SymmetryExpansion|Periodic/CyclicSymmetry命令，出现Periodic/CyclicSymmetryExpansion对话框，在Selecttypeofcyclicsymmetry选项中选择1/4DihedralSym，单击OK按钮，ANSYS显示窗口将显示扩展后的结果，如图8所示。

图7等效应力场分布等值线图

图8扩展后的结果显示-等效应力场分布等值线图

5）选择MainMenu|GeneralPostproc|PlotResults|ContourPlot|NodalSolu|DOFSolution|X-Componentofdisplacement|Apply命令，ANSYS窗口将显示如图9所示的X方向的位移云图。

图9X方向位移的云图

6）重复步骤4），ANSYS显示窗口将显示如图10所示的扩展后的X方向的位移云图。

图10扩展后X方向位移的云图

7）选择MainMenu|GeneralPostproc|PlotResults|ContourPlot|NodalSolu|Stress|X-Componentofstress|Apply命令，ANSYS窗口将显示如图11所示的X方向的正应力云图。

图11X方向正应力云图

8）重复步骤4），ANSYS窗口将显示如图12所示的扩展后的X方向的正应力云图。

图12扩展后X方向正应力云图

5命令流整理

/BATCH

/COM,ANSYSRELEASE11.0SP1UP2007083021:

04:

2404/21/2013

/PREP7

ET,1,PLANE82

MPTEMP,,,,,,,,

MPTEMP,1,0

MPDATA,EX,1,,2.2E11

MPDATA,PRXY,1,,0.3定义材料性能参数

RECTNG,0,0.025,0,0.015,！

建模，矩形

PCIRC,0.005,0,0,90,!

建模四分之一圆形

/PNUM,KP,0

/PNUM,LINE,0

/PNUM,AREA,1

/PNUM,VOLU,0

/PNUM,NODE,0

/PNUM,TABN,0

/PNUM,SVAL,0

/NUMBER,0

!

*

/PNUM,ELEM,0

/REPLOT！

显示面编号

ASBA,1,2!

布尔运算减法

NUMCMP,ALL

/REPLOT,RESIZE

/RGB,INDEX,100,100,100,0

/RGB,INDEX,80,80,80,13

/RGB,INDEX,60,60,60,14

/RGB,INDEX,0,0,0,15

/REPLOT

APLOT

/PNUM,KP,1

/NUMBER,0!

显示关键点

/REPLOT

LPLOT!

显示所有线段

ESIZE,0.002,0,!

设置单元划分大小

AMAP,1,1,4,5,3!

划分网格

EPLOT

FINISH

/SOL!

运算模块

ANTYPE,0!

分析类型

LSEL,S,,,4!

选中线段

NSLL,S,1!

选中与已选线段相关的节点

FLST,2,21,1,ORDE,2

FITEM,2,1

FITEM,2,-21

/GO

D,P51X,,0,,,,UY,,,,,

LSEL,S,,,5

NSLL,S,1

FLST,2,21,1,ORDE,3

FITEM,2,38

FITEM,2,64

FITEM,2,-83

D,P51X,,0,,,,UX,,,,,

LSEL,S,,,1

FLST,2,17,1,ORDE,3

FITEM,2,22

FITEM,2,-37

D,P51X,,-1000,,,,UX,,,,,

ALLSEL,ALL

OUTPR,BASIC,ALL,

/STATUS,SOLU

SOLVE

/POST1

PLDISP,2

/EFACET,1

PLNSOL,U,SUM,0,1.0

PLNSOL,S,EQV,0,1.0

/EXPAND,4,POLAR,HALF,,90

PLNSOL,S,X,0,1.0

/EXIT,ALL