ANSYS作业四圆柱壳的非线性屈曲分析

1 有限元原理与工程应用有限元原理与工程应用 题目题目 圆柱壳的非线性屈曲分析圆柱壳的非线性屈曲分析 年级与专业年级与专业机械电子工程机械电子工程 所在学院 系 所在学院 系 机械工程学系机械工程学系 1 梁结构的瞬态完全法分析梁结构的瞬态完全法分析 1 要求要求 用弧长法进行一个圆柱壳的非线性屈曲分析 一个对边简支的圆柱壳 在其中心作用一个垂直的集中载荷 目的是分析 当载荷大小为 1000N 时 A B 两点的垂直位移 UY 材料特性 EX 3 1x109Pa 杨氏模量 NUXY 0 3 泊松比 几何特性 R 2540 mm L 254 mm H 6 35 mm 5 7 载荷 p 1000 N 采用 2D 的 shell 单元定义了厚度 由于该圆柱壳结构为对称结构 故实际 操作时选取 1 4 结构对其进行分析即可 2 操作步骤操作步骤 求解步骤 GUI 方法 2 2 1 定义工作文件名及工作标题定义工作文件名及工作标题 1 定义工作文件名 执行 Utility Menu File Change Jobname 命令 在弹出 的 Change Jobname 对话框中输入文件名为 buckle2 同时勾上 New log and error files 单击按钮 2 定义工作标题 执行 Utility Menu File Change Title 命令 弹出 Change Title 对话框中输入 Analysis of the buckle 然后单击按钮 3 重新显示 执行 Utility Menu Plot Replot 命令 2 2 显示工作平面显示工作平面 1 显示工作平面 执行 Utility Menu WorkPlane Display Working Plane 命 令 2 关闭三角坐标符号的显示 执行 Utility Menu PlotCtrls Window Controls Window Options 命令 弹出 Window Options 对话框 在 Location of triad 下拉列表框中选择 Not shown 选项 单击按钮 2 3 建立圆柱壳结构模型建立圆柱壳结构模型 2 3 1定义单元类型定义单元类型 1 选择单元类型 执行 Preprocessor Element Type Add Edit Delete 命 令 弹出复选框 Element Type 单击 Add 弹出 Library of Element Types 对话框中选择 Structural Shell 和 Elastic 4node63 单击 Apply 按 钮 2 定义单元实常数 执行 Preprocessor Real Constants Add Edit Delete 命令 弹出 Real Constants 复选框 单击 Add 选择 Type 1 Shell63 选项 单击 OK 弹出如下图所示对话框 将参数如图 3 进行设置 单击按钮 3 图 1 Real Constant 对话框 3 定义材料参数 执行 Preprocessor Material Props Material Model 命 令 弹出 Define Material Model Behavior 在弹出的对话框中进行设置 依 次点击 Structural Linear Elastic Isotropic 弹出 Linear Isotropic Properties for Material Number 1 对话框中的参数设置如图 9 所示 单击按钮即可 4 图 2 Density 对话框 2 3 2生成几何模型生成几何模型 1 生成点 执行 Preprocessor Modeling Create Keypoints In Active CS 命令 弹出 Create Keypoints In Active Coordinate System 对话框 依次在 1 0 0 2 0 2000 3 2540 0 4 2540 254 最后生成的结果如图 11 所示 5 生成线 6 生成曲面 图 3 生成矩形 划分网格 7 6 8 1 8 9 10 11 12 13 14 15 16 2 4步骤二 恢复数据库文件步骤二 恢复数据库文件 buckle2 db Utility Menu File Resume from 2 5 步骤三 进入求解器 步骤三 进入求解器 Main Menu solution 2 6 步骤四 定义分析类型和选项步骤四 定义分析类型和选项 1 选择菜单路径 Main Menu Solution Analysis Type New Analysis 单击 Static 来选中它然后单击 OK 2 择菜单路径 Main Menu Solution Unabridged Menu Analysis Options 出现对话框 3 单击 Large deform effects option 大变型效应选项 使之为 ON 然后单击 OK 2 7 步骤五 在结点步骤五 在结点 1 的的 Y 方向施加一个大小为方向施加一个大小为 250 的力的力 Main menu Solution Load Apply Force Moment On Nodes 2 8步骤六 设置载荷步选项步骤六 设置载荷步选项 1 择菜单路径 Main Menu Solution Unabridged Menu Load step opts Time Frequenc Time and substps 时间和时间步选项对话框出现 2 Number of substeps 子步数 键入 30 3 择菜单路径 Main Menu Solution Unabridged Menu Load step opts Output ctrls DB Resuls File 对数据库和结果文件写入的控制对话框出现 4 在 Item 中 选择 all 5 对 FREQ 选择 Every Substep 2 9 步骤七 选择弧长法步骤七 选择弧长法 1 选择菜单路径 Main Menu Solution Unabridged Menu Load step opts Nonlinear Arc length opts Arc length opts T 时间和时间步选项 对话框出现 2 将 KEY Arc length method on off 设置为 ON 3 对 MAXARC Maximum multiplier 输入 4 4 单击 OK 2 10步骤八 求解问题步骤八 求解问题 1 选择菜单路径 Main Menu Solution Solve Current LS 2 检阅状态窗口中的信息然后单击 close 3 单击 Solve Current Load Step 求解当前载荷步 对话框中的 OK 开始求解 17 2 11步骤九 进行所需要的后处理 步骤九 进行所需要的后处理 3 求解步骤 命令流方法 求解步骤 命令流方法 FINI CLE PREP7 smrt off ET 1 SHELL63 1 R 1 6 350 SHELL THICKNESS MP EX 1 3102 75 MP NUXY 1 0 3 CREATE FINITE ELEMENT MODEL R1 2540 SHELL MID SURFACE RADIUS L 254 HALF THE LENGTH PI 4 ATAN 1 VALUE OF PI COMPUTED THETA 0 1 180 PI 0 1 RADIANS CONVERTED TO DEGREES CSYS 1 CYLINDRICAL CO ORDINATE SYSTEM N 1 R1 90 NODES 1 AND 2 ARE CREATED AT POINTS N 2 R1 90 L A AND B RESPECTIVELY K 1 R1 90 K 2 R1 90 THETA K 3 R1 90 L K 4 R1 90 THETA L ESIZE 2 TWO DIVISION ALONG THE REGION BOUNDARY A 1 3 4 2 AMESH 1 NUMMRG NODE APPLY BOUNDARY CONDITIONS NSEL S LOC Z 0 DSYM SYMM Z NSEL S LOC Y 90 DSYM SYMM X NSEL S LOC Y 90 THETA D ALL UX UY UZ NSEL ALL FINISH 18 SAVE BUCKLE2 DB RESUME BUCKLE2 DB SOLUTION ANTYPE STATIC NLGEOM ON LARGE DEFLECTION TURNED ON OUTRES 1 WRITE SOLUTION ON RESULTS FILE FOR EVERY SUBSTEP F 1 FY 250 1 4 TH OF THE TOTAL LOAD APPLIED DUE TO SYMMETRY NSUBST 30 BEGIN WITH 30 SUBSTEPS ARCLEN ON 4 SOLVE FINISH POST26 NSOL 2 1 U Y STORE UY DISPLACEMENT OF NODE 1 NSOL 3 2 U Y STORE UY DISPLACEMENT OF NODE 2 PROD 4 1 LOAD 4 250 TOTAL LOAD IS 4 250 DUE TO SYMMETRY PROD 5 2 1 CHANGE SIGNS OF THE DISPLACEMENT VALUES PROD 6 3 1 GET UY1 VARI 2 EXTREM VMIN GET UY2 VARI 3 EXTREM VMIN PRVAR 2 3 4 PRINT STORED INFORMATION AXLAB X DEFLECTION MM AXLAB Y TOTAL LOAD N GRID 1 XRANGE 0 35 YRANGE 500 1050 XVAR 5 PLVAR 4 PLOT LOAD WITH RESPECT TO UY OF XVAL 6 PLVAR 4 FINISH 变形情况 取的是中间一半 所以最边缘的下去是最多的 19 20 ANSYS POST26 VARIABLE LISTING TIME 1 UY 2 UY 4 PROD UY UY LOAD 0 32910E 01 0 0 E 01 32 9101 0 98776E 01 1 16676 0 E 01 98 7761 0 21372 2 78337 0 213 718 0 31393 4 47923 0 313 926 0 40097 6 20427 0 400 967 0 47620 7 91511 0 476 195 0 53934 9 57903 0 E 01 539 342 0 58825 11 1678 0 588 253 0 61938 12 6474 1 02361 619 379 0 62881 13 9696 1 88783 628 809 0 62455 14 5513 2 42280 624 554 0 60237 15 4301 3 52204 602 369 0 55743 16 1745 4 96401 557 426 0 49699 16 6688 6 53767 496 989 0 42664 16 9572 8 17302 426 643 0 35056 17 0791 9 82553 350 560 21 0 27176 17 0549 11 4714 271 757 0 19281 16 8847 13 0985 192 807 0 11640 16 5532 14 6988 116 402 0 45547E 01 16 0402 16 2621 45 5466 ANSYS POST26 VARIABLE LISTING TIME 1 UY 2 UY 4 PROD UY UY LOAD 0 17078E 01 15 3379 17 7744 17 0779 0 71163E 01 14 4770 19 2219 71 1634 0 12159 13 5555 20 6035 121 589 0 17848 12 7847 21 9226 178 484 0 24620 12 5161 23 1268 246 199 0 30885 12 9507 24 1148 308 850 0 34920 13 9447 24 8538 349 200 0 36225 15 3004 25 3621 362 247 0 35886 16 0703 25 5357 358 863 0 33840 17 5241 25 7414 338 396 0 29386 19 2606 25 8401 293 858 0 22690 21 0171 25 8433 226 905 0 13727 22 7193 25 7973 137 270 0 26286E 01 24 3074 25 7371 26 2862 0 10253 25 7516 25 6823 102 533 0 24490 27 0507 25 6401 244 8