大作业-矩形圆孔薄板.doc

弹性力学及有限元大作业姓名： 孙作帅 班级：海工14-1班 学号：20140103891.题目重述中心含有圆孔的矩形薄板，一个方向受匀布压缩，求圆孔边最大和最小应力。已知：弹性模量E=2104MPa，泊松比=0.2，厚度=1m（可视为平面应力问题），长=宽=48m ，圆孔半径3m ，忽略板的自重（设定q=100N）。2.建模与分析1）建立带中心孔方板的计算模型分析求解对象的几何特征，约束与载荷分布，确定所求解的对象是否可以简化，并计划好计算模型的约束与加载方式。从两侧收到匀布压缩的带中心圆孔方板的变形特征可以知道，在受力后水平方向收缩，竖直方向伸长。若以整个图形的几何中心为坐标原点建立直角坐标系，不难发现该物体受力和变形情况关于X轴和Y轴对称，在保持单元大小不变的情况下，四分之一的模型计算规模最小，所以选用该模型。2）选择单元类型，定义材料参数选择Main menuPreprocessorElement typeAdd/edit/delete,在单元类型选择对话框中点击Add按钮，弹出单元类型选择对话框。由于是平面应力问题，左边下拉框中选择Solid，右边下拉框中选择Quad 4node 42（三角形单元）把方板材料定义为各项同性的弹性材料。选择Main menuPreprocessorMeterial propsMeterial models,在弹出的材料行为定义对话框中，在对话框右边的“Meterial Models Available”下拉框中依次双击StructuralLinearElasticIsotropic。在弹出的材料参数对话框中填入EX：2E10； PRXY：0.2 点击OK 选择MeterialExit,退回主界面。3.创建几何模型1）创建正方形板选择Main menuPreprocessorModelingCreateAreasRectangleby 2 corners,创建四分之一方板对应的正方形，边长24，左下角顶点置于坐标原点。参数填入：WP X:0 WP Y:0 WIDE:24 HEIGHT:242）创建四分之一实心圆选择Main menuPreprocessorModelingCreateAreasCirclePartial annulus,参数填入：WP X:0 WP Y:0 Rad-1:3 Theta-1:90 3）用布尔运算，从方形板减去四分之一圆，生成带圆孔的方板由Main menuPreprocessorModelingOperateBooleansSubtractAreas拾取方形OK拾取四分之一圆OK。4.划分单元网格1）设置划分单元网格的密度选择MainmenuPreprocessorMeshingMeshtoolLines:Set拾取圆弧OKNDIV:15APPLY拾取四条直角边OKNDIV:30OK，返回。即在四分之一圆弧上设置15个单元格边，在其他4条直角边上设置30个单元格边。2）划分网格回到Meshtool对话框，选中Shape域中Tri和Free的情况下点击mesh按钮，在弹出的“Mesh areas”对话框中点击Pick all按钮，得到三角形单元网格。5. 施加位移的约束条件及外载荷1）在水平方向的对称截面上施加垂直方向的位移约束MainmenuPreprocessorLoadsDefineLoadsApplyStructuralDisplacementOn Lines拾取下面的直角边OKLab2:UYOK。2）在垂直方向的对称截面上施加水平方向的位移约束MainmenuPreprocessorLoadsDefine LoadsApplyStructuralDisplacementOn Lines拾取左侧的直角边OKLab2:UXOK。3）在右侧截面上定义均布载荷Main menuPreprocessorLoadsDefine LoadsApplyStructuralPressureOn Lines拾取右侧直角边OKValue:100OK。6.求解将求解对象设定为全部实体。Utility MenuSelectEverything计算：Main MenuSolutionSolveCurrent LS ,在“Solve Current Load Step对话框中点击OK按钮开始计算，关闭STATUS Command。7.计算结果分析1）合位移等值线选择：Main MenuGeneral PostprocPlot ResultsContour PlotNodal Solu，出现Contour Nodal Solution Data对话框，选择Nodal SolutionDOF SolutionDisplacement vector sumOK 显示出合位移等值线图。2）等效应力场等值线图选择Main MenuGeneral PostprocPlot ResultsContour PlotNodal Solu出现Contour Nodal Solution Data对话框，选择Nodal SolutionStressvon Mises stressOK显示出等效应力场等值线图。3）路径映射本题要求求出圆孔边最大和最小应力。首先定义路径：Main MenuGeneral PostprocPath operationsDefine pathBy Nodes(通过节点选取路径）一次选取四分之一圆弧上的各节点OK命名path1。显示路径：Main MenuGeneral PostprocPath operationsPlot Paths.将结果映射到路径上：Main MenuGeneral PostprocPath operationsMap onto Path.在Map Result items onto Path对话框中命名von并选择Stress和von Mises stress. 结果显示：Main MenuGeneral PostprocPath operationsPlot Path ItemOn Graph(图形）/List Path Items（列表）。得结果如下8.设置拓展模式1）合成整体图Utility MenuPlotCtrlsStyleSymmetry Expansi