ANSYS靜力學(xué)分析APDL建模實(shí)例-應(yīng)力集中分析

1、計(jì)算分析模型如圖所示，習(xí)題文件名：scf材料參數(shù)：E=205GPa, v = 0. 3力載：4500N注意單位的一致性：使用N, mm, MPa單位制建模教程在ANSYS工作文件夾內(nèi)新建“stress concentration factor,J目錄，以存放模型 文件。注意定期保存文件，注意不可誤操作，一旦誤操作，不可撤銷。1.1 進(jìn)入 ANSYS開始T程序-4ANSYS 14. 5TMechanical APDL Product Launcher 14. 5 T然后在彈出的啟動(dòng)界面輸入相應(yīng)的working directory及文件名scf如通過 Meehan i ca I APDL 14.

2、5 進(jìn)入9 則進(jìn)入預(yù)設(shè)的 work i ng d i rectoryworking directory必須設(shè)置在電腦最后一個(gè)分區(qū)（因?yàn)榻虒W(xué)用電腦只有最后一個(gè)分區(qū)不受系統(tǒng)保護(hù)）至此ANSYS靜力學(xué)分析模塊啟動(dòng)，ANSYS在stressc oncentration factor目乃錄下自動(dòng)創(chuàng)建了log、. err等必要的文件。2. 2設(shè)置計(jì)算類型ANSYS Main Menu : Preferences seTlect Structural T OK23選擇單元類型ANSYS Main Menu: Preprocessor T EIement TypeT Add/Edit/DeIete -Add

3、Tselect Solid Quad 4 node 182 TOK (back to EIement Types window) T Options- select K3: Plane Strs w/thk T 0K- Close (the EI ement Typewi ndow)12Con*clLibrary of El&ent Types*Only structuraltyp#$ are shovnLibrary ofTypesFLAKE182 eleent type optionsOptions for PLANE 182, El emeu t Type Ref. No. 1Eleme

4、nttechnologyKIElementbehaviorK3ElementformulationK6Full Integj-ationPure displac電mnt(NOTE: Mixed formulation is not valid with plane stress)OKCancelHelp2.4定義實(shí)常數(shù)ANSYS Main Menu: Preprocessor T Real Constants T Add/Edit/DeIete T AddT OK TTHK 1.2 - OKReal Const antsDefined Real Constant SetsCloseHelp2.

5、 5定義材料 肅書S Ma i n Menu:Preprocessor Mater ial Props Mat eTrialHelpMode Is TStructuraI T Linearnear Isotropic Properties for Material Hueber 1Linear Isotropic Material Properties for Material Wunier 1T1EX205E3PRXY0.3|Add Teiriperature Delete TeiDperature |GraphOK|Cancel |Help|2.6生成幾何模型生成特征點(diǎn)（8個(gè)）ANSYS

6、Main Menu: Preprocessor T Mode Ii ng -Create T Keypo i nts InAct i ve CS T 依次輸入四個(gè)點(diǎn)的坐標(biāo)：input:1 (0,0,0) , 2 (75, 0, 0) ,3(75,4.5,0) ,4(120,4.5, 0) ,5(120, 19.5, 0) ,6(75,19.5,0) ,7(75,T AppIy/OK (開始點(diǎn) Apply ,最后一個(gè)點(diǎn)T i ps :如何用 ANSYS Ma i n Menu: Preprocessor T Mode I i ng T Create T Keypoints T On Workin

7、g Plane又T該如何操作才能生成同樣的點(diǎn)？ ?直線（8條）ANSYS Main Menu: Preprocessor -Modeling T Create -Lines T Lines TStraight Lines T跳出對(duì)話框，用鼠標(biāo)（左鍵）依次選擇點(diǎn)1、2生成直線1，依 次類推生成直線2-8。L7L1Tips：如何顯示線的編號(hào)？ ？生成圓導(dǎo)角（2條）ANSYS Ma i n Menu: Preprocessor T Mode Ii ng T Create T Lines - Line FilletT跳出對(duì)話 框，用鼠標(biāo)（左鍵）依次選擇直線2、3 -4Apply T跳出對(duì)話框，在RAD

8、 輸入3T 0K生成第1個(gè)圓導(dǎo)角。按照相同的操作在直線5、6之間生成第2個(gè)圓導(dǎo)角。L6生成薄壁鋼板的面ANSYS Main Menu: Preprocessor T Mode Ii ng T Create T Areas T ArbitraryBTy Lines T選擇所有的線（包括直線和圓導(dǎo)角，不能遺漏，否則生不成面）T0K2.7網(wǎng)格劃分ANSYS Main Menu : Preprocessor T Meshing T Mesh T-oo(IEIementAttr ibutes) Global set T跳出Mesh i ng Attributes對(duì)話框，檢查整體單元的相關(guān) 信息，不改動(dòng)該

9、表，即只看不動(dòng)T( Size ControI s) Global : Set T 跳出 GIobaI Element Sizes 對(duì)話框9 在 SIZE 輸入：2 TOK T (back to the mesh tool window)Mesh: Areas, Shape: Quad, Mapped - Mesh -Pick Al I (in Picking Menu) T Close( the Mesh Tool window)此處只看不改（目的為了解單元相關(guān)的單元類型、材料、實(shí)常數(shù)等信息）Tips：（1）設(shè)置單元尺寸時(shí)可否選Areas （即在Size Controls里選Areas ）,如

10、何可 以，該如何做相應(yīng)操作以獲得想要的單元及網(wǎng)格？本教程采用四邊形網(wǎng)格，但學(xué)生在完成大作業(yè)進(jìn)行網(wǎng)格測試時(shí)，可選用三角形網(wǎng)格。2.8模型施加約束給左端施加固定約束（約束住 全部自由度）ANSYS Main Menu: So I ut i o n T Def i ne Loads T ApplTy Structural TDisplaceme-nt On I ines T pick the I ines （選取左邊端部線）TOK T跳出對(duì) 話框，選擇Al I DOF ,在Value中輸入0 TOK。給右端施加x方向的分布載荷（按照圣維南定理，將左邊的集中力轉(zhuǎn)換為等效的均 布力系，即應(yīng)力 F/A二4

11、500N/ （15*1.2mm 2） =250MPa ）ANSYS Ma i n Menu: So Iut i on T Def i ne Loads T Apply T Structural TPressure T On I ines Tpick the I ines （選取右邊端部線）TOK T跳出對(duì)話 框，保持 Constant va I ue 不變，在 VALUE 中輸入-250-4OK。ANSYS Ma i n Menu: So I ut i on T Solve T Current LTS OK (to c I ose the solve Current Load Step win

12、dow) TOK2.10結(jié)果顯示ANSYS Ma i n Menu: Genera I Postproc TP lot Results T Deformed Shape T se I ec t Def + Un deformed TOK (back to Plot Resu Its w i ndow) T Contour Plot T Noda I So I u T se I ect: Stress , von Mi ses Stress TOK363653可見：在導(dǎo)角處出現(xiàn)最大應(yīng)力（最大值為363.653MPa）,因此在構(gòu)件中一旦出現(xiàn)尖、 圓角確確會(huì)在導(dǎo)角出出現(xiàn)不同程度的應(yīng)力集中現(xiàn)象，在設(shè)計(jì)零件時(shí)應(yīng)盡力避免或減緩 應(yīng)力集中現(xiàn)象，此教程中的應(yīng)力集中因子Kt根據(jù)提供的公式計(jì)算得到為：363. 653MPa/250MPa=1.4546因以該例為基礎(chǔ)，通過網(wǎng)格收斂測試得到可靠的應(yīng)力集中 因子Kt o例如：當(dāng)細(xì)化一倍后，網(wǎng)格和載荷為：木吳擬結(jié)果 為：此時(shí)，最大應(yīng)力為420. 507MPa ,相應(yīng)的應(yīng)力集中因子為ANSYSR14.5SEP 8 Z01620:59:00KODAL SOLimOMSTTP “SUB =1TLME-