金属圆盘弹塑性分析1

1、金属圆盘弹塑性分析指导老师：席明哲小组成员：胡忠健叶逸云胡政玺 周克勇阮基石 刘斌完成日期：2017.4.11文摘：本文利用ansys有限元分析软件，对均布压力和周期载荷共 同作用下的一周边简支金属圆盘做了弹塑性分析， 得出了该圆盘在复 杂作用力下的响应情况。关键词：ansys;金属圆盘；弹塑性分析1问题描述结构如果经受大变形，其变化的几何形状可能会引起结构的非线形响 应。如图1所示金属圆盘在手动均布载荷 P和周期载荷F的作用下, 其 响 应 是 什 么 形 式？PZDMpa图1 IE盘受力工、息图图3几何模型32载荷一时间由我图2,建立有限元模型(1)建立几何模型为便于说明问题，根据其对称性

2、，取如图3所示的圆盘横截面的1/2 建立几何模型。(2)输入材料参数材料为各向同性材料，输入的材料性能参数有：材料的弹性模量E=120GP留白松比区=0.3,密度为7800kgPm3将应力、应变值输入,可得应力、应变关系曲线图，如图 4所示。-1/6-(3)网格划分所建模型为平面模型，选择8节点四边形单元对其进行有限元网格划 分。共分得180个单元，608个节点，如图5所示。ELEMENTSANSYSR15.0AER 9 2317 20:53s34CYCLIC LCADTNG OF A FTK1D CTRFLRR PLATE网格划分显示3加载求解求解过程分为7个载荷步，分别用来模拟静载荷的作用

3、和周期载荷的6个时间段。求解完成后，读取最后一步的求解结果，并画出变形图、X方向位移等值线图、Y方向位移等值线图、合位移等值线图、 X方向应力等值线图、Y方向应力等值线图、如等效应力等值线图如下所 不。变形形状显示x方向位移等值线图-,013153-0(M376OnSll-0587550-bO394/3MM-,021fl8&-,03t022-O262CTCYCLIC LQAD1HG OF FIXED CIRCULAR ELATEAPR 12 2DL714;29t2SNCDAL SOLUTIONTIME-7SUB =4Dt -J3D4SMJ -* 0394方向等值线图合位移等值线图NODiL S

4、OLUTIOKSTENANSYSR15.0SUB TA?R 12 2017TIME=7RSY5=3=-C394SHN - .3fiS+0染优 -.25009.3B5E4-O&-1CX*DDd2HX*DS-一,昶隹+口号一1旭+口-aacEoa6铳+09.asoE+aCYCLIC LOADING OF FIXED CIRCU1AR PLATE方向应力等值线图Y方向等值线图等效应力等值线图4结果分析将应力随时间变化曲线以图表的形式输出， 如图7所示。由图可知当t=2、3、4、5、6、7时，周期载荷F为最大，D点Y方向应力也相应达到最大值4图64合位移等值线图*712E+0S一后口目t1JEE+D3

5、.15SE4O9.勺&芯*041NCDAL SOLUTIOTS1LP=7SUB =4TIHE=iSEQV2同DHX =394 SNN =.712E-k38SMX =.294E-k3&AN瑞APR 15 501714:31:57APR 12 2017 L4:47:1BCYCLIC LOADING DF FIXED CIRCULAR PLATED点Y方向应力同时间的关系曲线结论：塑性是一种在某种给定载荷下，材料产生永久变形的材料特性, 对大多的工程材料来说，当其应力低于比例极限时，应力一应变关系 是线性的。另外，大多数材料在其应力低于屈服点时，表现为弹性行 为，也就是说，当移走载荷时，其应变也完全

6、消失。由于屈服点和比例极限相差很小，因此在ANSYSS序中，假定它们相 同。在应力一应变的曲线中，低于屈服点的叫作弹性部分，超过屈服 点的叫作塑性部分，也叫作应变强化部分。塑性分析中考虑了塑性区 域的材料特性。通过有限元的模拟过程，我们对金属的弹塑性在变形过程中的非线性有了更深的理解命令步骤FILNAME,EXERCISE3/PREP7ET,1,PLANE82KEYOPT,1,3,1MP,EX,1,1.2E11MP,NUXY,1,0.3TB,KINH,1,1,5TBPT,0.0011,1.32E8TBPT,0.0018,1.89E8TBPT,0.0026,2.21E8TBPT,0.0045,2

7、.70E8TBPT,0.0098,2.94E8/AXLAB,X,LOG STARAIN/AXLAB,Y,TRUE STRES(PA)TBPL,KINH,1RECYNG,0,0.3,0,0.02/PNUM,LINE,1LSEL,S,1,3,2LESIZE,ALL,30LSEL,S,2,4,2LESIZE,ALL,6AMESH,ALLEPLOTFINISH/SOLUNLGEOM,ONNSUBST,10,25,2OUTRES,ALL,ALLNTOP=NODE(0,0.02,0)NRIGHT=NODE(0.3,0,0)NSEL,S,LOC,X,0.3D,ALL,ALLNSEL,S,LOC,X,0D,A

8、LL,UX,0NSEL,S,LOC,Y,0.02SF,ALL,PRES,1E7ALLSELLSWRITE,1F=1E4NSEL,S,NODE,NTOPF,ALL,FY,-FALLSELNSUBST,4,25,2LSWRITE,2NSEL,S,NODE,NTOPF,ALL,FY,FALLSELNSUBST,4,25,2LSWRITE,3NSEL,S,NODE,NTOPF,ALL,FY,-F4ALLSELNSUBST,4,25,2LSWRITE,4NSEL,S,NODE,NTOPF,ALL,FY,FALLSELNSUBST,4,25,2LSWRITE,5NSEL,S,NODE,NTOPF,ALL,

9、FY,-FALLSELNSUBST,4,25,2LSWRITE,6NSEL,S,NODE,NTOPF,ALL,FY,FALLSELNSUBST,4,25,2LSWRITE,7LSSOLVE,1,7,1FINISE/POST1SET,LASTPLDISP,0PLNSOL,U,XPLNSOL,U,YPLNSOL,U,SUMPLNSOL,S,XPLNSOL,S,YPLNSOL,S,EQVFINISH/POST26NSEL,S,NODE,NTOPELEM=ELNEXT(0)ALLSELESOL,2,ELEM,NTOP,S,YESOL,3,ELEM,NTOP,EPEL,YESOL,4,ELEM,NTOP,EPPL,YADD,5,3,4,1,1,0/AXLAB,X,TIM