ANSYS静力学分析APDL建模实例-应力集中

1、计算分析模型如图所示，习题文件名：scfF9仃卡7ThuaPlitesubjectedta占temileload.F但7i1审2.McnI-ofrhedimplmvuid«atensilete%f材料参数：E=205GPa,v=0.3力载：4500N注意单位的一致性：使用N,mm,MPa单位制建模教程在ANSYS工作文件夹内新建stressconcentrationfacto/目录，以存放模型文件。注意定期保存文件，注意不可误操作，一旦误操作，不可撤销。1.1进入ANSYS开始一程序一ANSYS14.5一MechanicalAPDLProductLauncher14.5然后在弹出的启

2、动界面输入相应的workingdirectory及文件名scf如通过MechanicalAPDL14.5进入，则进入预设的workingdirectoryworkingdirectory必须设置在电脑最后一个分区(因为教学用电脑只有最后一个分区不受系统保护)至此ANSYS静力学分析模块启动，ANSYS在“stressconcentrationfactor目录下自动创建了.log、.err等必要的文件。2.2 设置计算类型ANSYSMainMenu:PreferencesselectStructural一OK2.3 选择单元类型ANSYSMainMenu:PreprocessorfElement

3、TypefAdd/Edit/DeletefAdd-selectSolidQuad4node182一OK(backtoElementTypeswindow)一Options-selectK3:PlaneStrsw/thkOQClose(theElementTypewindow)EleaentTypesDefinedElementTvnes：II'yp巳1PLANE182Addiptions.ICloseDelete2.4定义实常数ANSYSMainMenu:PreprocessorRealConstantsAdd/Edit/Delete一Add一OK一THK1.2fOKFJElcBent

4、TypeforRe.三恒区jChooseeleniEnttype：OKCancel2.5定义材料参数ANSYSMainMenu:PreprocessorfMaterialPropsMaterialModelsfStructuralfLinear一ElasticIsotropicinputEX:205e3,PRXY:0.3一OK2.6生成几何模型生成特征点（8个）ANSYSMainMenu:PreprocessorModelingCreateKeypointsInActiveCS一依次输入四个点的坐标：input:1(0,0,0),2(75,0,0),3(75,4.5,0),4(120,4.5,

5、0),5(120,19.5,0),6(75,19.5,0),7(75,24,0),8(0,24,0)-Apply/OK(开始点Apply,最后一个点OK)Tips：如何用ANSYSMainMenu:PreprocessorfModelingCreateKeypoints一OnWorkingPlane又4亥如何操作才能生成同样的点？直线（8条）2-8。跳出对话框，用鼠标（左键）依次选择点1、2生成直线1,依次类推生成直线ANSYSMainMenu:PreprocessorModelingCreateLinesLinesfStraightLinesTips：如何显示线的编号？h+RPick<

6、-Un.plclckSingleCBok广1y1ggcircleC口31tM0MaxxniiLUa.sZHlFI*孙4£KeyPNo-5L±*to£工tgm=LT2ra/H&X1aXilC|C跣|ApplVH0工p生成圆导角（2条）ANSYSMainMenu:PreprocessorModelingCreateLinesLineFillet一跳出对话框，用鼠标（左键）依次选择直线2、3Apply一跳出对话框，在RAD输入3-OK生成第1个圆导角。按照相同的操作在直线5、6之间生成第2个圆导角。生成薄壁钢板的面ANSYSMainMenu:Preprocess

7、orModelingCreateAreasfArbitraryByLines-选择所有的线（包括直线和圆导角，不能遗漏，否则生不成面）一OK2.7 网格划分ANSYSMainMenu:PreprocessorfMeshingfMeshToo(ElementAttributes)Globalset一跳出MeshingAttributes对话框，检查整体单元的相关信息，不改动该表，即只看不动一(SizeControls)Global:Set一跳出GlobalElementSizes对话框，在SIZE输入：2fOKf(backtothemeshtoolwindow)Mesh:Areas,Shape:

8、Quad,MappedfMeshfPickAll(inPickingMenu)-Close(theMeshToolwindow)此处只看不改(目的为了解单元相关的单元类型、材料、实常数等信息)Tips：(1)设置单元尺寸时可否选Areas(即在SizeControls里选Areas),如何可以，该如何做相应操作以获得想要的单元及网格？(2)可否生成三角形网格？该如何操作?(3)Mesh中的ShapeFree、Mapped的功能如何？试通过具体操作加以验证。Shape:MappedMesh:'Tn''QuadI3or4Med本教程采用四边形网格，但学生在完成大作业进行网格

9、测试时，可选用三角形网格。2.8 模型施加约束给左端施加固定约束（约束住全部自由度）ANSYSMainMenu:SolutionDefineLoadsApply»StructuralDisplacementOnlinesfpickthelines（选取左边端部线）一OK一跳出对话框，选择AllDOF,在Value中输入0一OK。给右端施加x方向的分布载荷（按照圣维南定理，将左边的集中力转换为等效的均布力系，即应力F/A=4500N/（15*1.2mm2）=250MPa）ANSYSMainMenu:SolutionDefineLoadsApplyStructuralPressure一O

10、nlinesfpickthelines（选取右边端部线）一OK一跳出对话框，保持Constantvalue不变，在VALUE中输入-250一OK。Tips：可不可以直接对右端加点力？如果可以加在右端某一节点处，模拟结果与分布载荷的情况相比如何？2.9 分析计算ANSYSMainMenu:SolutionSolveCurrentLSOK(toclosethesolveCurrentLoadStepwindow)fOK2.10结果显不ANSYSMainMenu:GeneralPostprocPlotResultsDeformedShape一selectDef+Undeformed一OK(backtoPlotResultswindow)一ContourPlotNodalSolufselect:Stress,vonMisesStress一OK可见：在导角处出现最大应力（最大值为363.653MPa）,因此在构件中一旦出现尖、圆角确确会在导角出出现不同程度的应力集中现象，在设计零件时应尽力避免或减缓应力集中现象，此教程中的应力集中因子Kt根据提供的公式计算得到为：363.653MPa/250MPa=1.4546因以该例为基础，通过网格收敛测试得到可靠的应力集中因子Kt。例如：当细化一倍后，网格和载荷为:ANSYSSEP62口1后&