ansys板中圆孔的应力集中

【静⼒分析】AnsysWorkBench验证应⼒集中系数应⼒集中是在零件上普遍存在的现象，有各种各样的应⼒集中被计算出来，这次使⽤板中央有孔的零件来计算应⼒集中系数。

新建静⼒分析（Static Structural）导⼊模型后，在DM中打开模型，右键Import1 > Generate，⽣成模型。

使⽤Manual（⼿动⽅式）⽣成中⾯。

点击Tools > Mid-Surface > 选择模型的两个⾯ > Apply（系统默认使⽤⼿动⽅式）；右键Midsurf1 > Generate，⽣成中⾯。

使⽤⾃动⽅式⽣成中⾯。

⽣成中⾯可以使问题简化，求解更加快速。

点击Tools > Mid-Surface > Selection Method ：Aotumatic；在Min和Max Threshold处分别填1和3，代表最⼩壁厚为1mm，最⼤壁厚为3mm；Find Face Pairs Now：Yes，⽴即查找⾯对，此时在Face Pairs处出现数字1，表⽰已经⾃动找到⼀个⾯对。

右键Midsurf2 > Generate，⽣成中⾯。

退出DM，进⼊静⼒分析。

划分⽹格。

设置⽹格尺⼨右键Mesh > Insert > Sizing > 选中中⾯ > Apply；Element Size：0.5mm。

设置映射⽹格右键Mesh > Insert > Face Meshing > 选中中⾯ > Apply右键Mesh > Generate，⽣成⽹格。

设置边界条件设置固定约束点击A5 > Supports > Fixed Support > 选中中⾯的⼀个短边 > Apply设置⼒点击A5 > Loads > Force > Magnitude ：100N；Direction：选择⼀个长边，将板拉伸。

平板孔口应力集中的ANSYS 有限元分析一、开孔的应力集中和应力集中系数容器开孔后使承载截面减小，破坏了原有的应力分布，并产生应力集中，而且接管处容器壳体与接管形成不连续结构而产生边缘应力，这两种因素均使开孔或开孔接管部位的局部应力比壳体的薄膜应力大，这种现象称为开孔的应力集中。

常用应力集中系数t K 来描述接管处的应力集中特性。

未开孔时的名义应力为σ，开孔后按弹性方法计算出最大应力若为max σ，则弹性应力集中系数的定义为σσ/max t =K 。

下面以两向拉伸应力作用下的平板为例，利用ansys 有限元分析得出平板的受力情况，求出t K 的值，并与理论解作分析比较。

二、两向拉伸应力作用下平板的理论分析。

如图所示为无限平板受21σσ≥两向拉伸应力作用，由弹性力学的知识可得A 、B 两点的应力为213σσσ-=A ,12-3σσσ=B比较可得 1211max t -3σσσσσ==K 当σσσ==21时 2-31211max t ===σσσσσK 当σσ=1，σσ212=时 5.20.5-31max t ===σσσσσK三、建立模型。

设有中心带圆孔的长方形平板，板的厚度为0.05m ，圆孔的孔半径r=0.05m,材料的弹性模量E 为2e11，泊松比为0.3，板长度为30m ，宽度为230m ，m N /401=σ，m /202N =σ2σ 平板开小圆孔的应力集中取四分之一薄板，模型如下：对模型进行网格划分并施加荷载，并对圆孔周围的区域进行局部网格划分，划分后的模型。

，Ansys计算后的应力云图如下：由应力云图可知，圆孔处最大应力m N /27.100max =σ 验证公式当m /401N ==σσ，m N /20212==σσ时 50675.24027.1001max t ≈==σσK ，基本符合理论解2.5。

ANSYS分析平面带孔平板报告本报告主要针对一个平面带孔平板进行分析。

首先，我们将介绍分析目的和模型的几何参数。

然后，我们将讨论所选的材料特性和应用于模型的加载条件。

接下来，我们将详细描述ANSYS软件的使用方法和分析结果。

最后，我们将通过讨论结果和得出的结论总结整个分析过程。

1.分析目的和模型几何参数本次分析的目的是研究平面带孔平板的应力分布和变形情况。

为了进行分析，我们选择了一个矩形平板作为模型，并在中间位置加入一个圆形孔洞。

模型的几何参数如下：- 平板长度：L = 100 mm- 平板宽度：W = 50 mm- 孔洞直径：D = 10 mm2.材料特性和加载条件本次分析中，我们选择了一个均匀材料模型来代表平板的材料特性。

该材料的弹性模量E和泊松比ν分别设置为100GPa和0.3、我们将加载模型的边界条件设置为在平板的一侧施加一个垂直向下的恒定压力。

3.ANSYS软件的使用方法和分析结果我们使用ANSYS软件进行了分析。

首先，我们创建了平板的几何模型，并在模型中添加了孔洞。

然后，我们定义了材料特性和加载条件，并生成了有限元网格。

接下来，我们使用ANSYS的力学分析功能进行了平板的弹性力学分析。

我们计算了平板的应力分布和变形情况。

结果显示，在施加压力后，平板会发生弯曲，并且应力集中在孔洞周围。

边缘的应力较小，呈现均匀分布。

另外，我们还计算了平板的挠度，并绘制了挠度云图。

结果显示，孔洞周围的挠度较大，而边缘附近的挠度较小。

这是由于孔洞周围的应力集中导致的。

4.结果和讨论通过对分析结果的讨论，我们得出以下结论：-孔洞会导致平板发生应力集中，并增加了平板的应力水平。

-孔洞周围的挠度较大，而边缘附近的挠度较小。

-平板的应力分布和变形情况与材料特性、加载条件以及孔洞的大小和形状有关。

5.总结本报告详细描述了对平面带孔平板的应力分析。

通过使用ANSYS软件，我们能够计算平板的应力分布和变形情况，从而对平板的性能和行为进行评估。

板中圆孔的应力集中问题：如图所示为一个承受单向拉伸的无限大板，在其中心位置有一个小圆孔。

材料属性为弹性模量E=211Pa，泊松比为0.3，拉伸载荷q=1000Pa，平板厚度t=0.1.1、定义工作名和工作标题（1）定义工作文件名：在弹出的Change Jobname对话框中输入Plate。

选择New log and error files复选框，单击OK按钮。

（2）定义工作标题：在弹出的的Change Title对话框中输入The analysis of plate stress with small circle,单击OK按钮。

（3）重新显示：执行replot命令。

2、定义单元类型和材料属性（1）选择单元类型：在弹出的Element Type中，单击Add按钮，弹出所示对话框，选择Structural Solid和Quad 8node 82选项，单击OK，然后单击close。

（2）设置材料属性：在弹出的define material models behavior窗口中，双击structural/linear/elastic/isotropic选项，弹出linear isotropic material properties formaterial number 1对话框，EX和PRXY分别输入2e11和0.3，单击OK，执行exit命令。

（3）保存数据：单击SAVE_DB按钮。

3、创建几何模型（1）生成一个矩形面：执行相应操作弹出create rectangle by dimensions对话框，输入数据，单击OK，显示一个矩形。

（2）生成一个小圆孔：执行创建圆的操作弹出对话框，输入数据，单击OK，生成一个圆。

（3）执行面相减操作：执行Booleans/Subtract/Areas命令，生成结果如图示。

（4）保存几何模型：单击SAVE_DB按钮。

4、生成有限元网格（自由网格划分）（1）设置网格的尺寸大小：执行size cntrlsl-global-size命令，弹出对话框，在element edge lenge文本框中输入0.5，单击OK.（2）采用自由网格划分：执行mesh/areas/free命令，生成网格模型如图示。

学号：S2*******程序版本：ANSYS 10作业一：带孔平板圆孔应力集中分析问题描述：如右图所示，一个承受单向拉伸的无限大板，在中心位置有一个小圆孔。

材料属性为弹性模量a P E 6101⨯=，泊松比为0，拉伸的均布载荷Pa p 7101⨯=，平板厚度mm t 1=。

ANSYS 10 分析步骤：1. 定义工作文件名：Utility Menu>File>Change Jobname>输入Plate>OK2. 定义工作标题：Utility Menu>File>Change Title>输入The Ansysis of Plate withsmall Circle>OK3. 重新显示：Utility Menu>Plot>Replot4. 设置系统单位制：命令输入窗口，输入命令/UNITS,SI 并回车5. 设置计算类型：ANSYS Main Menu>Preferences>选Structural>OK6. 选择单元类型：ANSYS Main Menu>Preprocessor>Element Type>Add/Edit/Delte>Add>选Solid Quad 4node 42>OK>Options>K3:Plate Strs w/thk>OK>Close7. 定义实常数：ANSYS Main Menu>Preprocessor>Real Constants> Add/Edit/Delte>Add>OK>在THK 输入1 >OK>Close8. 定义材料特性：ANSYS Main Menu>Preprocessor>Material Props> Material Models>双击选Structural>双击Linear>双击Elastic>双击Isotropic>在EX 输入1e6，PRXY 输入0>OK>点击“X”关闭9. 生成平面方板：ANSYS Main Menu>Preprocessor>Modeling>Create>Areas>Rectangle>By2 Corners>输入WP X:0 WP Y:0 Width:10 Height:10 >OK10. 生成圆孔平面：ANSYS Main Menu>Preprocessor>Modeling>Create>Areas>Circle>SolidCircle>输入WP X:5 WP Y:5 Radius:1 >OK11. 布尔运算生成孔：ANSYS Main Menu>Preprocessor>Modeling>Operate>Booleans>Subtract>Areas>选方板>点OK(Multi Entities 窗)>OK(Subtract Areas 窗) 选方板>点NEXT>OK(Multi Entities 窗)>OK(Subtract Areas 窗)12. 网格划分：ANSYS Main Menu>Preprocessor>Meshing>MeshTool>Size Control:Global>set>在NDIV 输入6>OK> MeshTool> Mesh>Pick All>Close(Warning)> Close(MeshTool)13. 施加约束：(1): ANSYS Main Menu>Solution>Define Loads>Apply>Structural>Displacement>OnNodes>点选结构左侧所有节点>OK>Lab2 DOFs:UX,VALUE:0>OK (2):ANSYS Main Menu>Solution>Define Loads>Apply>Structural>Displacement>On Nodes>点选结构左下侧（0,0）节点>OK>Lab2 DOFs:UX,UY,VALUE:0>OK14. 施加均布载荷：ANSYS Main Menu>Solution>Define Loads>Apply>Structural>Pressure>OnLines>点选结构右侧所有节点>OK>VALUE:-1E7> OK>Close15. 分析计算：ANSYS Main Menu>Solution>Solve>Current LS>OK>Yes>Close>关闭文字窗16. 结果显示：ANSYS Main Menu>General Postpro>Plot Results>Deformed Shape>点选Def+undeformed>OK> Plot Results>Contour Plot>Nodal Solu>选Stress 选von Mises stress>Def+undeformed Model>OK17. 退出系统图1 带孔平板变形形状的结果图2带孔平板应力分布的结果作业二：内六角扳手静力分析如右图所示，截面宽度为10mm的内六角扳手，在手柄端部施加扭转力100N，以及垂直向下的力20N，分析在两种载荷的作用下扳手的应力分布。

基于ANSYS平台含圆孔薄板的应力集中分析
朱晓东;覃启东
【期刊名称】《苏州大学学报（工科版）》
【年(卷),期】2004(024)005
【摘要】应用有限元方法对两端均匀受拉含圆孔薄板进行应力分析,得出应力集中因数与径宽比及长宽比的关系曲线图表.通过与弹性力学相应结果的比较,证明ANSYS 软件对薄板应力集中分析的有效性,分析表明薄板的应力集中因数除取决于径宽比外,还与长宽比有关.
【总页数】3页(P51-53)
【作者】朱晓东;覃启东
【作者单位】苏州大学机电工程学院,江苏,苏州,215021;苏州大学机电工程学院,江苏,苏州,215021
【正文语种】中文
【中图分类】O343
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5.含中心圆孔有限板动应力集中问题的有限元分析 [J], 李伟;王启智
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