双线性等向强化轴的拉伸ANSYSWORKBENCH仿真

2016-10-22  by:CAE仿真在线  来源:互联网

【问题描述】

一个长200mm,半径为10mm的光轴一端固定,另外一端面施加轴向拉力。如下图

该拉力从1秒到3秒渐渐增加,然后3-6秒卸载为0,6-7秒保持为0.如下图

该轴是双线性等向强化塑形材料。材料特性:弹性模量75GPa,泊松比0.3,屈服强度245MPa,切线模量35Gpa。要模拟其加载和卸载过程。

【问题分析】

(1)分析系统。该加载卸载过程的目的是为了考察材料属性。缓慢加载卸载即可,不用考虑惯性效应,因此只是用静力学系统仿真。此时的时间只代表着载荷步的意义,与真实时间没有关系。

(2)材料定义。自定义一种材料,加入弹性属性及双线性塑性材料塑性。

(3)几何模型。用线体来表达轴,赋予圆形截面属性。

(4)网格划分。扫掠划分。

(5)求解设置。设置7个载荷步,打开大变形开关,关闭惯性松弛。

(6)边界条件。

固定一个端点。

另外一个端施加随时间改变的载荷。

(7)后处理。查看残余变形。

【求解过程】

1. 打开ANSYS WORKBNCH14.5

2.创建静力分析系统。

3.创建材料模型。

双击engineering data,进入到材料数据库界面。

(1)创建1号材料,是双线性等向强化塑性材料。

自定义一种新材料,命名为NO1.拖入弹性属性和双线性等向强化材料属性,并输入其数值。

4.创建几何体。

双击geometry,进入到DM。设置长度单位是毫米。

创建一个草图,只有一根直线,长200mm

由该直线生成线体。

赋予圆形截面,该圆形半径为10mm

退出DM.

5.设置材料属性。

双击Model,进入mechanical.

设置该轴的材料是NO1,即等向强化材料。

6.划分网格。

直线划分为10等分。

7.设置分析选项。

设置7个载荷步,打开大变形开关,关闭惯性松弛。

8.设置边界条件。

固定左端点。

右端点施加集中力,该力随时间而改变。

9.求解。

10.后处理。

轴向应力的改变

可见,轴向应力增加到478MPa,然后又降低到了0MPa,显然,最大值已经超过了屈服极限。因此材料已经发生了屈服。

其轴向变形如下

可见,当完全撤除载荷后,杆件并没有恢复原长,而是有0.73mm左右的残余变形。这是由于塑形变形而产生的不可恢复的变形。

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