搜索教育部CAE考试样题-角架板变形和应力ANSYS分析
2017-02-28 by:CAE仿真在线 来源:互联网
导读:掌握带厚度的平面应力模型的几何建模和单元划分过程,会灵活运用各种坐标系,板上施加的均布载荷数值单位是Pa或MPa。
一、问题描述
图示角架板的厚度为3.125mm,左侧固定,上部受均布载荷作用,q=2601N/m。已知弹性模量E=200GPa,泊松比μ=0.3。分析研究角架的变形和应力,求出节点的最大位移和最大Von Mises应力(第4强度相当应力)。
问题分析:带厚度的板采用带厚度的平面应力单元建模,单元选用4节点的PLANE182或8节点的PLANE183。采用N、mm和MPa单位制。板上施加的均布载荷数值单位是Pa或MPa,均布载荷q=2601N/m,换成MPa为2.601/3.125。
计算结果
(1) x方向变形云图,变形量-0.014mm~0.018mm。
(2) y方向变形云图,变形量-0.128mm。
(3)总变形云图,变形量0.128mm。
(4)第四强度相当应力云图,应力值45.9MPa。
二、GUI步骤
1.进入ANSYS
程序→ ANSYS → ANSYS Product Launcher → 改变working directory到指定文件夹→ 在job name输入:file → Run。
2.创建关键点
Main Menu>Preprocessor >Modeling >Create >Keypoints >In Active CS →依次输入关键点的编号和坐标 →OK。默认是直角坐标系。
2.创建线
(1)创建圆弧线
①移动工作平面:Utility Menu >WorkPlane >Offset WP to >Keypoints→拾取关键点K1和K3。
②创建局部坐标系(柱坐标系):Utility Menu >WorkPlane >Local Coordinate Systems >Create Local CS >At WP Origin →KCN:11;KCS:Cylindrical 1 →OK。
③切换当前活动坐标系到局部坐标系:UtilityMenu>WorkPlane>Change Active CS to>Specified Coord Sys → KCN:11 →OK。
④在当前活动坐标系下创建线:Main Menu >Preprocessor >Modeling>Create >Lines >Lines >In Active Coord →拾取K1和K2 → Apply →拾取K2和K3→OK。当前活动坐标系为柱坐标系,创建的线为圆弧线。
⑤打开关键点和线编号:Utility Menu > PlotCtrls > Numbering→KP Keypoint numbers:ON;LINE Line numbers:ON→ OK。
⑥Multi-Plots:UtilityMenu >Plot >Multi-Plots。
(2)创建直线
①切换当前活动坐标系到直角坐标系:Utility Menu >WorkPlane >Change Active CS to >Global Cartesian →OK。
②在当前活动坐标系下创建线:Main Menu >Preprocessor >Modeling>Create >Lines >Lines >In Active Coord →拾取K3和K4,拾取K4和K5,拾取K7和K8,拾取K8和K1 →OK。
(3)再创建圆弧线
①移动工作平面:Utility Menu >WorkPlane >Offset WP to >Keypoints→拾取关键点K5和K7。
②创建局部坐标系(柱坐标系):Utility Menu >WorkPlane >Local Coordinate Systems >Create Local CS >At WP Origin →KCN:12;KCS:Cylindrical 1 →OK。
③切换当前活动坐标系到局部坐标系:UtilityMenu>WorkPlane>Change Active CS to>Specified Coord Sys → KCN:12 →OK。
④在当前活动坐标系下创建线:Main Menu >Preprocessor >Modeling>Create >Lines >Lines >In Active Coord →拾取K5和K6 → Apply →拾取K6和K7 →OK。
(4)创建圆弧倒角:MainMenu >Preprocessor >Modeling >Create >Lines >Line Fillet→拾取线L5和L6 → OK →RAD:25 → OK。
3.创建面:
(1) 连线生成面:MainMenu >Preprocessor >Modeling >Create >Areas >Arbitrary >By Lines → 按顺序拾取所有线 → OK。
(2)创建第1个圆孔面:MainMenu >Preprocessor >Modeling >Create >Areas >Circle >Solid Circle → Radius:6.25 →OK。
(2)创建第2个圆孔面:
①移动工作平面:Utility Menu >WorkPlane >Offset WP to >Keypoints →拾取关键点K1和K3。
②创建圆孔面:MainMenu >Preprocessor >Modeling >Create >Areas >Circle >Solid Circle → Radius:6.25 →OK。
4.布尔操作面减面:MainMenu >Preprocessor >Modeling >Operate >Booleans >Subtract >Areas→ 拾取大面→ OK→ 拾取2个小面→ OK。
5.定义单元属性
(1)定义单元类型:
①指定BEAM188单元:MainMenu >Preprocessor >Element Type >Add/Edit/Delete→Add→在左列表框中选择Solid,在右列表框中选择8 node 183 →OK。
②设置单元选项:Options →K3:Plane strs w/thk →OK。带厚度的平面应力。
(2)定义实常数::MainMenu > Preprocessor > Real Constants > Add → Type 1 → OK → Real Constant Set No.:1;THK:3.125→ OK → Close。
(3)设置材料属性:MainMenu > Preprocessor > Material Props > Material Models → Structural→ Linear → Elastic → Isotropic → EX:2e5;PRXY:0.3→ OK。
6.设置单元尺寸
(1)设置整体单元尺寸:MainMenu >Preprocessor >Meshing >MeshTool→在Size Controls下方选Global:Set →SIZE:10→OK。
(2)设置小圆孔线的单元份数
①选择小圆孔线:UtilityMenu >Select >Entities→ 见下图→OK。
②显示线:UtilityMenu >Plot >Lines。
③小孔线份数:MainMenu >Preprocessor >Meshing >MeshTool →在Size Controls下方选Lines:Set →Pick All →NDIV:4→OK。
(2)设置大圆弧线的单元份数
①选择大圆弧线:UtilityMenu >Select >Entities→ 见下图→OK。
②显示线:UtilityMenu >Plot >Lines。
③小孔线份数:MainMenu >Preprocessor >Meshing >MeshTool→在Size Controls下方选Lines:Set→Pick All→NDIV:6→OK。
7.划分网格
(1)选择所有:UtilityMenu >Select >Everything。
(2)显示线:UtilityMenu >Plot >Lines。
(3)面划分网格:MainMenu >Preprocessor >Meshing >MeshTool →Mesh →Pick All →OK。
(4)显示线:UtilityMenu >Plot >Lines。
8.施加边界条件
(1)施加约束:MainMenu >Solution >Define Loads >Apply >Structural >Displacement >On Lines→拾取线L3→OK → Lab2:ALL DOF→ OK。
(2)施加载荷:MainMenu >Preprocessor >Loads >Define Loads >Apply >Structural >Pressure >OnLines→ 拾取线L4→ OK → VALUE:2.601/3.125→ OK。均布载荷单位MPa。
(3)求解前保存模型:UtilityMenu > Files > Save as → 输入file1.db→ OK。
6.求解
(1)求解:MainMenu > Solution > Solve > Current LS → File > Close → Solve Current Load Step → OK → Solution is done → Close。
(2)保存结果文件:UtilityMenu > Files > Save as → 输入file2.db→ OK。
7.后处理
(1)变形云图:MainMenu >General Postproc >Plot Results >Contour Plot >Nodal Solu →Nodal Solution → DOF Solution → 选择各个方向的变形→OK。出图并记录x、y方向变形和总变形数值。
(2)应力云图:MainMenu >General Postproc >Plot Results >Contour Plot >Nodal Solu →Nodal Solution → Stress → von Mises stress → OK。出图并记录数据。
五、APDL步骤
/PREP7 !前处理器
K,1,50,0,0 !关键点
K,2,25,-25,0
K,3,0,0,0
K,4,0,250,0
K,5,250,250,0
K,6,250+25,250-25,0
K,7,250,250-50,0
K,8,50,250-50,0
KWPAVE,1,3 !移动工作平面
CSWPLA,11,1,1,1, !创建局部柱坐标系11
CSYS,11, !活动坐标系切换到局部柱坐标系11
L,1,2 !生成圆弧线
L,2,3
/PNUM,KP,1 !打开关键点编号
/PNUM,LINE,1 !打开先编号
GPLOT
CSYS,0 !活动坐标系切换到转角坐标系
L,3,4 !生成直线
L,4,5
L,7,8
L,8,1
KWPAVE,5,7 !移动工作平面
CSWPLA,12,1,1,1, !创建局部柱坐标系12
CSYS,12, !活动坐标系切换到局部柱坐标系12
L,5,6 !生成圆弧线
L,6,7
LFILLT,5,6,25, , !圆弧倒角
AL,ALL !由线生成面
CYL4, , ,6.25 !创建第1个圆孔面
KWPAVE,1,3 !移动工作平面
CYL4, , ,6.25 !创建第2个圆孔面
ASBA,1,all !布尔操作,大面减去2个小面
ET,1,PLANE183 !单元类型
KEYOPT,1,3,3 !带厚度
R,1,3.125, !实常数,厚度
MP,EX,1,2e5 !材料,弹性模量
MP,PRXY,1,0.3 !材料,泊松比
ESIZE,10,0, !全局单元尺寸
LSEL,S,RADIUS,,6.25 !通过半径选线
LPLOT !显示线
LESIZE,all, , ,4, , , , ,1 !线的份数
LSEL,S,RADIUS,,25 !通过半径选线
LPLOT !显示线
LESIZE,all,6, , , , , , ,1 !线的份数
ALLSEL,ALL
LPLOT !显示线
AMESH,all
DL,3, ,ALL, !施加约束
SFL,4,PRES,2.601/3.125, !施加压力
FINISH
/SOL !求解器
SOLVE !求解
FINISH
/POST1 !后处理器
/UDOC,1,DATE,0 !关闭施加和ANSYS标志
WPSTYLE,,,,,,,,0 !关闭工作平面标志
/dev,font,1,Courier*New,400,0,-19,0,0,,, !字体
/GFORMAT,F,12,3, !保留3位小数点
PLNSOL, U,X, 0,1.0 !X方向变形云图
PLNSOL, U,Y 0,1.0 !Y方向变形云图
PLNSOL, U,SUM, 0,1.0 !总变形云图
/GFORMAT,F,12,1, !保留1位小数点
PLNSOL, S,EQV, 0,1.0 !第四强度相当应力云图
相关标签搜索：教育部CAE考试样题-角架板变形和应力ANSYS分析 Ansys有限元培训 Ansys workbench培训 ansys视频教程 ansys workbench教程 ansys APDL经典教程 ansys资料下载 ansys技术咨询 ansys基础知识 ansys代做 Fluent、CFX流体分析 HFSS电磁分析 Abaqus培训
