《板结构有限元分析实例详解1.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《板结构有限元分析实例详解1.docx（27页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、板结构有限元分析实例详解1板构造有限元分析实例详解1：带孔平板构造静力分析本节介绍带孔平板构造静力分析问题，同时介绍布尔操作的基本用法。8.3.1问题描绘与分析有孔的矩形平板，左侧边缘固定，长400mm，宽200mm，厚度为10mm，圆孔在板的正中心，半径为40mm，左侧全约束，右侧边缘均布应力1MPa，如图8.7所示。求板的变形、位移及应力变化情况。材料的材料属性为：弹性模量为300000MPa，剪切模量为0.31。图8.7带孔的矩形平板由于小孔处边缘不规则，本文采用PLANE82高阶平面单元进行分析。8.3.2求解经过8.3.2.1定义工作目录及文件名启动ANSYSMechanicalAP
2、DLProductLauncher窗口，如图8.8所示。在License下拉选框中选择ANSYSMultiphysics产品，在WorkingDirectory输入栏中输入工作目录：C:ANSYS12.0StructuralFiniteElementsAnalysisandPracticeChapter88-1，在JobName一栏中输入工作文件名：Chapter8-1。以上参数设置完毕后，单击Run按钮运行ANSYS。文档视界板构造有限元分析实例详解1板构造有限元分析实例详解1选择MainMenuPreprocessorElementTypeAdd/Edit/Delete命令，出现Eleme
3、ntTypes对话框，如图8.10所示，单击Add按钮，出现LibraryofElementTypes对话框，在LibraryofElementTypes列表框中选择StructuralSolid中的Quad8node82单元，如图8.11所示，单击OK按钮关闭该对话框，单击ElementTypes对话框上的Options按钮，弹出PLANE82elementtypeoptions对话框，在ElementbehaviorK3项下拉菜单中选择PLANEstrsw/thk，如图8.12所示，单击OK按钮关闭该对话框，单击Close按钮关闭ElementTypes对话框。图8.10ElementTy
4、pes对话框图8.11LibraryofElementTypes对话框图8.12PLANE82elementtypeoptions对话框PLANE82是8节点的四边形单元，是平面4节点PLANE42的高阶形式，更合适有曲线边界的模型，对于本问题，我们需要有厚度的平面应力单元，所以选择了PLANE82单元。在PLANE82选项设置窗口中选择PLANEstrsw/thk使得我们能够设置板的厚度。设置材料属性。选择MainMenuPreprocessorMaterialPropsMaterialModels命令，出现DefineMaterialModelsBehavior对话框，在MaterialM
5、odelsAvailable一栏中依次点击Structural、Linear、Elastic、Isotropic选项，如图8.13所示，出现LinearIsotropicPropetiesforMaterialNumber1对话框，在EX输入栏中输入300000，在PRXY输入栏中输入0.31，如图8.14所示，单击OK按钮关闭该对话框。在DefineMaterialModelsBehavior对话框上选择MaterialExit命令，关闭该对话框。图8.13DefineMaterialModelsBehavior对话框图8.14LinearIsotropicPropetiesforMater
6、ialNumber1对话框设置实常数。选择MainMenuPreprocessorRealConstantsAdd/Edit/Delete命令，出现RealConstants对话框，如图8.15所示，单击Add按钮，单击OK按钮，出现RealConstantSetNumber1,forPLANE82对话框，在ThicknessTHK输入栏中输入10，如图8.16所示，单击OK按钮关闭RealConstantSetNumber1,forPLANE82对话框，单击Close按钮关闭RealConstants对话框。图8.15RealConstants对话框图8.16RealConstantSetN
7、umber1,forPLANE82对话框选择UtilityMenuFileSaveasJobname.db命令，保存上述操作经过。8.3.2.3创立几何模型弹出CreateRectanglebyDimensions对话框，输入矩形的相关参数，如图8.17所示。单击OK按钮，将创立一个矩形，其左下角坐标为0,0，右上角坐标为400,200，如图8.18所示。图8.17CreateRectanglebyDimensions对话框图8.18创立矩形后的结果创立圆。执行MainMenuPreprocessorModelingCreateAreaRectangleByDimensions命令，弹出Sol
8、idCircularArea对话框，输入圆的相关参数，如图8.19所示。单击OK按钮，将创立一个圆，圆心坐标为200,100，半径为40。图8.19SolidCircularArea对话框利用布尔操作中的减操作从矩形中减去圆。选择MainMenuPreprocessorModelingOperateBooleansSubtractAreas命令，弹出SubtractAreas拾取框，如图8.20所示，用鼠标选取基本面矩形尽量选择边上，单击Apply按钮，再用鼠标选择被减的面圆形，单击SubtractAreas窗口上的OK按钮，减操作完成，生成ANSYS图形结果如图8.21所示。图8.20Sub
9、tractAreas拾取框图8.21减操作完成后图形显示结果至此，我们已经完成了带孔矩形板几何模型的建立，选择UtilityMenuFileSaveasJobname.db命令，保存上述操作经过。8.3.2.4划分网格选择MainMenuPreprocessorMeshingSizeCntrlsManualSizeAreasAllAreas命令，弹出ElementSizesonAllSelectedAreas对话框，如图8.22所示，指定网格边长为5。至于5能否适宜，能够根据划分网格大小和计算结果能否收敛而继续调整。图8.22ElementSizesonAllSelectedAreas对话框划
10、分网格。选择MainMenuPreprocessorMeshingMeshAreasFree命令，弹出MeshAeras拾取对话框，如图8.23所示，选择需要划分网格的面，对其进行网格划分，结果如图8.24所示。图8.23MeshAreas拾取框图8.24网格划分后的结果至此，我们已经完成了带孔矩形板有限元模型的划分，选择UtilityMenuFileSaveasJobname.db命令，保存上述操作经过。8.3.2.5加载求解对平板的左侧边缘进行固定约束。选择MainMenuSolutionDefineLoadsApplyStructuralDisplacementOnLines命令，出现A
11、pplyU,ROTonLines拾取菜单，如图8.25所示，用鼠标拾取最左侧的边，单击Apply按钮，出现ApplyU,ROTonLines对话框，在Lab2DOFstobeconstrained列表框中选择ALLDOF，如图8.26所示，单击OK按钮关闭该对话框。图8.25ApplyU,ROTonLines拾取菜单图8.26ApplyU,ROTonLines对话框选择MainMenuSolutionDefineLoadsApplyStructuralPressureOnlines命令，出现ApplyPressureonLines拾取菜单，如图8.27所示，用鼠标最右侧线，单击Apply按钮，
12、弹出ApplyPressureonLines对话框，在VALUEALoadPRESvalue一栏中输入-1，如图8.28所示，单击OK按钮关闭该对话框。ANSYS窗口显示施加约束荷载后的结果如图8.29所示。图8.27ApplyPressureonLines拾取菜单图8.28ApplyPressureonLines对话框图8.29施加约束荷载后的结果由于均布压力的指向为背离平板，所以压力值为负，表示边缘受拉选择MainMenuSolutionAnalysisTypeNewAnalysis命令，出现NewAnalysis对话框，选择分析类型为Static，如图8.30所示，单击OK按钮关闭该对话
13、框。图8.30NewAnalysis对话框选择MainMenuSolutionSolveCurrentLS命令，出现SolveCurrentLoadStep对话框，如图8.31所示，单击OK按钮，ANSYS开场求解计算。图8.31SolveCurrentLoadStep对话框求解结束时，出现Note对话框，如图8.32所示，单击Colse按钮关闭该对话框。图8.32Note对话框选择UtilityMenuFileSaveasJobname.db命令，保存上述操作经过。至此，加载及求解经过结束，下面开场查看和分析结果。8.3.2.6查看求解结果选择MainMenuGeneralPostprocP
14、lotResultsDeformedShape命令，出现PlotDeformedShape对话框，在KUNDItemstobeplotted选项中选择Def+undeformed选项，如图8.33所示，单击OK按钮，ANSYS显示窗口将显示变形后的几何形状和未变形的几何形状，如图8.34所示。图8.33PlotDeformedShape对话框图8.34变形后的几何形状和未变形形状显示选择MainMenuGeneralPostprocListResultsReactionSolu命令，出现ListReactionSolution对话框，在LabItemtobelisted列表框中选择AllstrucforceF，如图8.35所示，单击OK按钮，出现支座节点反作用力结果列表，如图8.36所示。图8.35ListReactionSolution对话框图8.36支座节点反作用力结果列表选择MainMenuGeneralpostprocPlotresultsContourplotNodalSolu命