中心带圆孔方板均匀受压的模拟分析报告.doc

材料成型软件应用课程上机报告之二 题目：中心带圆孔方板均匀受压的模拟分析报告专 业：材料成型及控制工程班 级：2学 号：姓 名： 16上机报告之二：ANSYS结构静力分析实例一、问题描述 已知一块中心带圆孔的正方形钢板，边长为200mm，中心圆孔直径为50mm，常温下受拉力q=50N/mm，厚度为t=2mm，弹性模量为E=2.06105MPa，泊松比=0.3，屈服应力为s=235Mpa，密度为7.8410-6kg/m3。如图1所示：图1二、问题分析因为中心带圆孔的正方形钢板对称，所以简化分析1/4个正方形钢板即可。在ANSYS建模时，以正方形钢板两边中线为基准，将方板均匀分成4部分，选取其中一部分进行分析，如图2所示：图2可以先建立模型，划分网格，再加载荷最后模拟结果。三、模拟计算过程1、 定义文件名称 GUI：Utility MenuFileChange Jobname 在弹出的对话框中，在输入栏中输入Square-hole。2、 参数选择 GUI：Main MenuPreferences操作后弹出对话框，选择structural，单击OK。如下图3所示。图33、定义单元 GUI：Main MenuPreprocessorElement TypeAdd/Edit/Delete 操作后弹出对话框，单击Add按钮。在弹出的对话框中左边选择Structural Solid，右边选择Brick 8 node 185单元，单击OK，如图4所示：图44、定义材料属性 GUI：Main MenuPreprocessorMaterial PropsMaterial Models 操作后弹出对话框，选择StructuralLinearElasticIsotropic，弹出对话框，在EX中输入2.06e5，PRXY中输入0.3，单击OK。如图5所示：图5再选择FavoritesLinear StaticDensity，弹出对话框，在DENS中输入7.84e-6，单击OK，如图6所示：图6选择StructuralNonlinearInelasticRate IndependentIsotropic Hardening PlasticityMises PlasticityBilinear，弹出对话框，在Yield Strs（屈服强度）中输入235，单击OK。如图7所示：图75、建立几何模型建立正方形：GUI：Main MenuPreprocessorModelingCreateAreasRectangleBy Dimensions弹出对话框，输入X1,X2,Y1,Y2为0，100，0，100，单击OK。如图8、图9所示：图8图9建立圆形：GUI：Main MenuPreprocessorModelingCreateCircleSolid Circle 弹出对话框，输入Radius=25，单击OK。如图10 、图11所示：图10图11从正方形中减去圆形：GUI：Main MenuPreprocessorModelingOperateBooleanssubtractAreas出现拾取框，选中正方形，单击OK，再次出现拾取框，选中圆，单击OK。如图12、图13、图14所示：图12图13图14拉伸图形：GUI：ModelingOperateExtrudeAreasBy XYZ Offset输入0,0,2OK,使图形由长方形变为长方体，如图15、图16、图17所示：图15图16图176、划分网格GUI:MeshingMeshToolGlobal SetSIZE Element edge length 2.5OKMesh，如图18、图19、图20所示：图18图19图207、添加载荷Preprocessor Loads Define Loads apply Displacement one Areas，如图21、图22所示：图21图22Preprocessor Loads Define LoadsSettings Replace vs Addconstraints在选择UX，Add to existing如图23所示：图23下一步骤同理，如图24、图25、图26图24图25图268、添加力Preprocessor Loads Define Loads apply Pressure on Areas选择两个面单击OK在弹出对话框中VALUE处输入-25，如图27、图28所示：图27图289、求解：GUI:SolutionAnasysis TypeNew Anasysis 对话框中选择StaticOK如图29所示，SolutioSloveCurrent LS，结果如图30所示：图29图30四、模拟结果分析1、等效应力： GUI:General PostProc Plot Resulcontour plotNodal SoluStressvon Mises stress OK，如图31、图32所示：图31图32从图32可知，应力出现在中心圆孔的周围，沿着圆半径向外方向，应力逐渐减小，靠近圆孔中心的等效应力最大，其值为53.0669Mpa，边缘处的等效应力最小，最小值为24.9479Mpa。2、等效位移：GUI:General PostProc Plot Resulcontour plotNodal SoluDOF SolutionDisplacement vector sumOK，如图33、图34所示：图33图34从图34可知，在靠近中心圆孔部位的等效位移比较小，最小值为0.15034mm，沿着圆孔直径往外离圆孔越远等效位移越大，角落处等效位移最大，最大值为0.19722mm。3、应变：GUI:General PostProc Plot ResulNodal SoluElastic Strainvon Mises elastic strainOK，如图35、图36所示：图35图36从图36可知，离中心圆孔近的地方应变大，最大值为0.256*10-3，离中心圆孔越远应变就越小。五、分析结论由模拟结果分析中可以总结出：1、等效应力在离中心圆孔处越近应力最大，越往边缘则应力就小2、中心圆孔附加位移最小，越往边缘位移越大3、中心圆孔周围等效应变最大，越往边缘越小。在中心圆孔周围所受到的应力和应变最大，所以在整个钢板中，是最危险的，但是该区域面积较小，随着远离圆孔，所受应力应变逐渐减小。中心圆孔处的位移较小，位移带围绕着圆孔均匀分布，在板料的四个角处发生的位移最大，该方板尖角处最容易产生变形和失效。所以要根据圆孔周围的应力应变情况来合理设计选材。六、总结 这次中心带圆孔方板均匀受压的模拟分析的上机实验中，通过了ANSYS软件我可以清晰的看出钢板载荷作用下的受