ansys超弹性分析练习十三
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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:Utility Menu>File>Change Jobname,弹出如图3所示的Change Jobname对话框,在Enter new Jobname后面的输入栏中输入Plate,并将New Log and error files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:Utility Menu>File>Change Title,在出现的对话框中输入The Analysis of Plate Stress with small Circle,单击OK。
图4 定义工作标题对话框(3)重新显示:Utility Menu>Plot>Replot。
(4)关闭三角坐标符号:Utility Menu>PlotCtrls>Window Controls>Window options,弹出一个对话框,在Location of triad 后面的下拉式选择框中,选择Not Shown,单击OK。
(5)选择单元类型:Main Menu>Preprocessor>Element Type>Add/Edit/Delete,弹出Element Type对话框,单击Add按钮,又弹出如图5所示的Library of Element Types对话框,在选择框中分别选择Structural Solid和Quad 8node 82,单击OK,然后单击Close。
Ansys求解剪切锁定超弹性梁问题目的:比较关于剪切锁定的不同单元公式。
目标:使用三种单元公式求解梁的非线性分析: B-Bar、URI 和增强应变。
模型描述:二维平面应变 PLANE182 单元,300mmx10mm 悬臂梁 (3 个).使用非线性超弹材料 (2 项Mooney-Rivlin)1. :选 PLANE182 (四边形 4 节点)在 Option 中有三个梁单元模型,与 3 个不同单元公式对应(B-Bar, URI 和增强应变)。
Main Menu →Preprocessor →Element Type →Add/Edit/Delete …→选择“Type 1 PLANE182”→点击[Options] →验证单元选项, 然后点击[OK]→对单元类型 2 和 3 重复操作→选择[Close]提示:单元类型 1 应选择“Full Integration”, 即 B-Bar 方法。
单元类型 2 应选择“Reduced Integr”, 即 URI 公式。
单元类型 3 应选择“Enhanced Strain”公式。
2.Main Menu →Preprocessor →Material Props →Material Models …→选择“Structural →Nonlinear→Elastic →Hyperelastic → Mooney-Rivlin → 2 parameters”→“C10”输入“8”→“C01”输入“2”→“d”输入“2e-4”→点击 [OK]→选择“Material → Exit”提示:将比较使用超弹性材料特性的三种单元公式。
3.建立几何体并划分网格建三个个矩形:Width=0.3m,Height=0.01m 划分网格:沿 x 方向,划分数=40,沿 y 方向,划分数=5划分网格这里需要注意,给每个几何面分配不同的单元类型Main Menu: Preprocessor →Meshing → Mesh Tool → Element Attribute → Areas → Set → 选取相应的几何面 → OK → TYPE →分别选择不同的单元类型1/2/3Main Menu: Preprocessor →Meshing → Mesh Tool → Size controls → Lines → Set,分别选中上边和左边,OK,NDIV填40或5,OK,mesh,完成。
ANSYS ——有限元分析弹性平面问题、振动模态分析1、弹性平面问题1、1.题目一:(见图一所示)图1已知条件:1.5a m =,0.4c m =,0.5d m =,6/q kN m =,5F kN =;1、1.1解题的总体思路由于单元体是一个300×140的,为了方便计算,采用直接建模法,先创建一个30×14的单元体结构,在挖去15×4的单元,建立如下模型(见图二所示)图2并且对模型进行加载和约束,左边为固定端约束,右下角为端约束。
荷载分别为均布荷载和一个集中力荷载。
1、1.2运行结果此节只显示运行的结果和简单的解释,详细的命令见1、1.3节命令流中各个命令的注解。
1、各个节点的位移和扭矩主要列举了具有代表意义的节点,由于节点有15×31个,所以只列出约束处的节点的位移和扭矩。
只列出了31节点的位移,其他约束处的位移都为0 结果显示出:Ux=0.017236mm Uy=0mm2、受力后与受力前变形图(放大)【见图3所示】图33、X方向的变形图【见图4所示】图44、Y方向的变形图【见图5所示】图55、内力图【见图6所示】图6结论:节点31处是最容易收到破坏的,因此再设计时应注意此处的设计。
1、1.3命令流/PREP7N,1,0,0!确定第一个节点N,31,300,0!确定第31个节点FILL,1,31!在1到31节点中插入节点NGEN,15,31,1,31,1,0,10!复制上述节点15行,每行间距为10ET,1,PLANE42!常量的设置MP,EX,1,200E9MP,NUXY,1,0.3E,1,2,33,32 !创建第一个单元EGEN,30,1,1 !复制1到31个单元的建立EGEN,14,31,1,30 !所有的单元创建EDELE,151,165 !下面都是挖去中间的面EDELE,181,195EDELE,211,225EDELE,241,255NDELE,187,201NDELE,218,232NDELE,249,263FINISH!退出预处理/SOLU !求解ANTYPE,STATICOUTPR,BASIC,ALLD,1,ALL,0 !右端面的约束D,32,ALL,0D,63,ALL,0D,94,ALL,0D,125,ALL,0D,156,ALL,0D,280,ALL,0D,311,ALL,0D,342,ALL,0D,373,ALL,0D,404,ALL,0D,435,ALL,0D,31,UY,0 !右下角的节点31约束SFE,406,3,PRES,,6000,6000!均布荷载的加载SFE,407,3,PRES,,6000,6000SFE,408,3,PRES,,6000,6000SFE,409,3,PRES,,6000,6000SFE,410,3,PRES,,6000,6000SFE,411,3,PRES,,6000,6000SFE,412,3,PRES,,6000,6000SFE,413,3,PRES,,6000,6000SFE,414,3,PRES,,6000,6000SFE,415,3,PRES,,6000,6000SFE,416,3,PRES,,6000,6000SFE,417,3,PRES,,6000,6000SFE,418,3,PRES,,6000,6000SFE,419,3,PRES,,6000,6000SFE,420,3,PRES,,6000,6000F,248,FX,5000!集中力的加载SOLVE !求解FINISH/POST1 !进入后处理PRDISP !得出各个节点的位移PLDISP,1!受理前后的变形图的比较PLNSOL,U,X !x方向的变形图PLNSOL,U,Y !Y方向的变形图PLESOL,S,EQV!内力图FINISH注:黑体字为注解。
目录什么是塑性 (1)路径相关性 (1)率相关性 (1)工程应力、应变与真实应力、应变 (1)什么是激活塑性 (2)塑性理论介绍 (2)屈服准则 (2)流动准则 (3)强化准则 (3)塑性选项 (5)怎样使用塑性 (6)ANSYS输入 (7)输出量 (7)程序使用中的一些基本原则 (8)加强收敛性的方法 (8)查看结果 (9)塑性分析实例(GUI方法) (9)塑性分析实例(命令流方法) (14)弹塑性分析在这一册中,我们将详细地介绍由于塑性变性引起的非线性问题--弹塑性分析,我们的介绍人为以下几个方面:•什么是塑性•塑性理论简介•ANSYS程序中所用的性选项•怎样使用塑性•塑性分析练习题什么是塑性塑性是一种在某种给定载荷下,材料产生永久变形的材料特性,对大多的工程材料来说,当其应力低于比例极限时,应力一应变关系是线性的。
另外,大多数材料在其应力低于屈服点时,表现为弹性行为,也就是说,当移走载荷时,其应变也完全消失。
由于屈服点和比例极限相差很小,因此在ANSYS程序中,假定它们一样。
在应力一应变的曲线中,低于屈服点的叫作弹性部分,超过屈服点的叫作塑性部分,也叫作应变强化部分。
塑性分析中考虑了塑性区域的材料特性。
路径相关性:即然塑性是不可恢复的,那么这种问题的就与加载历史有关,这类非线性问题叫作与路径相关的或非保守的非线性。
路径相关性是指对一种给定的边界条件,可能有多个正确的解—部的应力,应变分布—存在,为了得到真正正确的结果,我们必须按照系统真正经历的加载过程加载。
率相关性:塑性应变的大小可能是加载速度快慢的函数,如果塑性应变的大小与时间有关,这种塑性叫作率无关性塑性,相反,与应变率有关的性叫作率相关的塑性。
大多的材料都有某种程度上的率相关性,但在大多数静力分析所经历的应变率围,两者的应力-应变曲线差别不大,所以在一般的分析中,我们变为是与率无关的。
工程应力,应变与真实的应力、应变:塑性材料的数据一般以拉伸的应力—应变曲线形式给出。