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有限元软件ABAQUS的操作实验实验报告学科专业：机械工程及自动化学生姓名： 学号：指导老师： 实验时间：2010年5月实验成绩：南京理工大学机械工程学院实验一 平面问题应力集中程度一、 实验目的和要求 一个正方形，边长L=200cm，中心有一个孔，直径D=10mm，左右边受均不拉伸载荷，面力集度q=1MPa，如下图示。材料参数：E=210000MPa，=0.3，为平面应力模型。当边长L为无限大时，x=0截面上理论解为其中R为圆孔半径，r为截面上一点距离圆心的距离。X=0截面上孔边（r=R）应力=3q，所以理论应力集中系数为3.0掌握平面问题的有限元分析方法和对称性问题建模的方法。通过简单的力学分析，可以知道该问题属于平面应力问题，给予结构和载荷的对称性，可以只取模型的1/4进行分析。用8节点四边形单元分析X=0截面上的分布规律和最大值，计算圆孔边的应力集中系数，并与理论值对比。二、 实验过程2.1创建部件 启动ABAQUS/CAE，进入Module/Part: (1)创建部件 点击，Name:Plate,Modeling Space:2D Planar,Approximate size:200。 （2）选择左侧工具栏中的绘图工具，绘制下图示图形。二维几何模型2.2创建材料和界面属性 Module/Property: (1)创建材料 点击，弹出Create Material对话框。 Name:Steel,点击MechanicalElasticityElastic。Youngs Modulus:210000, Poissons Ratio:0.3。 (2)创建界面属性 点击，弹出Create Section对话框，点击Continue,保持默认参数不变(Materia:Steel;Plane stress/strain thickness:1)，点击OK。 (3)点击图标，给部件赋予截面属性。2.3定义装配件 Module/Assembly: 点击，在弹出的Create Instance 对话框中，前面创建的部件Plate被自动选中，Instance Type默认参数为： dependent(mesh on part)，点击OK。2.4设置分析步 Module/Step: （1）点击，弹出Create Step对话框中，Name:Apply Load,Procedure Type:General;选中Ststic,General,点击Continue。在弹出的Edit Step对话框中，保持各参数的默认值。 （2）点击窗口顶部工具栏中的保存模型，命名为xiti_plate。2.5定义边界条件和载荷 Module/Load:（1）施加载荷 点击，在弹出的Create Load对话框中将Types for Selected Step设为Pressure,其余参数保持默认值，点击Continue。点击平板的右侧边界线，中键确认，弹出Edit Load对话框，设置Magnitude:-1，其余保持默认参数。 (2)定义平板左边上的对称边边界条件 点击，弹出Create Boundary Condition对话框，在Name后面输入Fix-x,将Step设为Initial，Types for Selected Step 选择Displacement/Rotation,点击Continue,点击平板的左侧边界线，点击鼠标中键弹出Edit Boundary Condition对话框中，选中U1（默认为0），点击OK。(3)定义平板底边上的对称边界条件 同步骤（2），在Create Boundary Condition对话框中，Name后面输入Fix-Y, 将Step设为Initial，Types for Selected Step 选择Displacement/Rotation,其余各项参数保持默认值，点击Continue。点击平板的底边界线，在视图中点击鼠标中键。在弹出的Edit Boundary Condition对话框中设置U2=0，然后点击OK。施加约束和边界条件之后的模型如下图示：施加载荷和边界条件后的模型2.6划分网格 Module/Mesh： 在窗口顶部的环境栏中把Object选项设为Part。 (1)设置总体种子 点击左侧工具栏中的，在弹出的对话框中Approximate global size:5,点击OK确认。 (2)修改圆弧边种子 在左侧工具栏中的上按住鼠标左键不放，显示一组图标，选择，点击圆弧，在试图中点击鼠标中键，在窗口底部的提示区中设置Number of Elements along the edges：8，在此在视图中点击鼠标中键。（3）设置网格控制参数 点击左侧工具区中的，弹出Mesh Controls对话框，将Element Type设为Quard,Techniques设为Structured,点击OK。 (3)设置单元类型 点击左侧工具区中的，弹出Element Type对话框。将Geometric Order设为Quadratic,取消对话框中提示当前单元类型为CPS8，其余参数保持默认值，点击OK。 (4)划分网格 点击，窗口底部的提示区显示“OK to mesh the part instance?”，点击Yes,得到下图所示的网格。网格的生成2.7提交分析作业 Module/Job： (1)创建分析作业 点击，弹出Create Job对话框，点击Continue，在Name后面输入CPS8-CPS8,点击Continue，弹出Edit Job对话框，各参数保持默认值，点击OK。 (2)提交分析 在Job Manager对话框中点击Submit。看到对话框中的Status提示一次变为Submitted,Running和Completed。点击此对话框中的Results,自动进入Visualization模块。2.8后处理 (1)显示应力云图 主菜单ResultsField output,在弹出的对话框列表中选择S输出，Component中选择S11。点击，显示出S11应力图，见下图S11应力云图 (2)查询左边界直线与圆弧边交点的值 在主菜单中选择ToolsQuery,在弹出的Query对话框中选择Probe values，在弹出的Probe values对话框中，将Probe设为Nodes，选中SS11，然后将鼠标移至查询点处，此节点的应力值就会在Probe values对话框中显示出来，记录应力值。 (3)输出左右对称面上的曲线 主菜单中选择ToolPathCreate,弹出Create Path对话框，Name后输入名字Path-S11，Type设为Node list，点击continue,弹出Edit node list path对话框，点击对话框下部的Add Before,在屏幕上从下到上依次取左对称面上的各节点，点击鼠标中键，在弹出的对话框中点OK (4)在主菜单中选择ToolXY DataCreate点击下方的Plot，得到下图的曲线，此曲线即为左右对称面上的分布曲线三、 实验内容分析a)描述模块全局应力分布规律。应力呈递增趋势，在无限远处应力接近3.0，应力集中系数接近3.0，无限远处应力集中系数是理想的。b)根据记录的左边界孔边应力，计算应力集中系数，分析误差来源。左边界孔边应力为2.96714，应力集中系数为2.967误差来源：实际所受应力受材料等综合因素影响，所以应力集中系数不是理想应