13--半圆形弹性管分析解析.doc

弹塑性力学及有限元题目：半圆形弹性管有限元分析学院： 教师 姓名 学号： 第#页共18页弹塑性力学及有限元法任务书题目：图13是一个半圆形弹性管，在压力 P作用下，分析弹性管应力和应变（P值和管壁厚自己选择）图13弹性管结构图零件尺寸材料选择:1. 半圆形弹性管壁厚 b=5mm内径为50mm外径为60mm材料弹性模量为200GR泊松比为0.3，半圆形直径为 200mm输入压力 P为0.1MP概述1. 创建文件名和文件类型，创建几何模型或者将三维软件里的几何模型导入有 限元软件，定义单元类型和材料属性，划分网格，建立约束，加载求解，查看计 算结果2. 建立命令流文件将上述过程实现3. 对危险截面分析，将其简化成平面问题，并进行有限元分析操作步骤 第一步：建立文件名和工作标题1. 选择 Utility>File>Cha nge Job name 命令，出现 Cha nge Job name寸话框2. 在En ter new job name文本框中输入工作文件名 exercise!并将New log and error files设置为Yes,单击OK按钮关闭对话框3. 选择Utility>File>Change Title命令，出现Change Title对话框,在文本框中输入 STRESS ANALSYS TO A TORU UNDER PRESSURE,单击 OK 按钮关闭对话框。

命令流文件：/FILNAME EXERCISE1 !定义工作文件名/TITLE,STRESS ANALS YS TO A TORU UNDER PRESSURE !定义工作标题第二步：创建几何模型1. 选择 Main Menu>Preprocessor>Modeling>Create>5lumes>Torus 命令，出现 Create Torus by Dime nsion 对话框2. 在 RAD1文本框中输入 0.025,在RAD2文本框中输入0.030,在RADMAJ文本框中输入0.10,在THETA1文本框中输入0,在THETA1文本框中输入1803. 单击OK按钮，关闭Create Torus by Dimension对话框屏幕上显示生成如下几 何模型命令流文件：/PREP7TORUS,0.025,0.030,0.10,0,180 !生成半圆形管VOLUMESTYPE NUMANSYSR15.0Ifi 201S10：25：22方法二创建几何模型1•创建半圆形软管的截面选择 Main Menu>Preprocessor>Modeling>Area>Circle>Partial Annulus 命令，出现Part Annular对话框，在 WPX，WPY， Rad-1,Rad-2分别输入 0, 0, 0.025, 0.03,形成半圆形软管的截面。

2. 创建关键点和线2.1 选择 Main Menu>Preprocessor>Modeling>Keypoints>ln Active CS 命令，分别创 建点 9（0，0，0），10（0.1，0，0.1），11（0.2，0，0）2.2 选择 Main Menu>Preprocessor>Modeling>Lines>Arcs>By End KPs &Rad 命令， 出现Arc By End KPs &Rad对话框，依次选中点9和点11，单击Apply按钮，选 中点10，出现Arc By End KPs &Radius对话框，在 RAD文本框中输入0.13. 由面沿曲线挤出体选择 Main Menu>Preprocessor>Operate>Extrude>Area>AIong lines命令，出现Sweep Areas对话框，选中截面，单击 Apply按钮，选中曲线，单击 0K按钮,A-L-KANSYSR15.0皿H lfi 2015如上图所示，同样可以建立几何模型第三步：定义单元类型1. 选择 Main Menu>Preprocessor>Element Type>Add/Edit/Delete命令，出现 Element Type对话框。

2. 单击 Add 按钮，出现 Library of Element Types对话框3. 在Library of Element Types对话框的第1个列表中选择 Structural Solid，在第2 个列表中选择 Tet 4node 285在 Element Types referenee numbe文本框中输入 1.4. 单击OK按钮，关闭Library of Element Types对话框5. 单击Close按钮，关闭Element Types对话框命令流文件：!定义单元类型ET,1,SOLID285SOLID285单元是3维，4节点组成的单元，这种单元适用于不规则的网格划分 和通用材料，该节点有3个自由度，沿X,Y和Z轴的平移自由度Figure 285.1: SOLID285 GeometryK第#页共18页第四步：定义材料参数1. 选择 Main Menu>Preprocessor>Material Props>Material Models命令，出现 Define Material Models Behavior 窗口2. 在 Material Models Available 一栏中双击 Structural 选项中的 Lin ear 选项，接着 双击Lin ear选项中Elastic选项，最后双击 Elastic选项中Isotropic选项，最后出 现 Lin ear Isotropic Material Number 1 对话框3. 在EX文本框中输入材料的弹性模量 2E11 在 PRXY文本框中输入材料的泊松 比0.3,然后单击0K按钮关闭对话框。

4. 关闭 Define Material Models Behavior 窗口命令流文件：!定义弹性模量!定义泊松比/PREP7MP,EX,1,2E11MP,PRX Y,1,0.03第五步：划分网格1. 选择 Main Menu>Preprocessor>Meshing>SizeCntrls>Manualsize>Global>Size 命 令，出现 Global Element Size对话框2. 在Size文本框中输入0.001，单击OK按钮关闭对话框3. 选择 Main Menu>Preprocessor>Meshing>MeshTool 命令，出现 Mesh Tool 对话 框，单击Mesh按钮，出现Mesh Volume对话框，单击Pick All按钮，几何模型 自动划分网格，屏幕上显示生成如下几何模型命令流文件：/PREP7ESIZE,0.001 !控制网格大小VMESH,ALL !划分单元网格第六步：加载求解1. 选择 Main Menu>Solution>Analysis type>New Analysis 命令，出现 New Analysis对话框2. 选中Static单选按钮，单击 0K按钮。

3. 选择 Utility Menu>Select>Entities 命令，出现 Select Entities对话框在第一个 下拉列表框中选择Lines,在在第二个下拉列表框中选择 By Num/Pick,在在第三 个下拉列表框中选择From Full单选按钮4. 单击OK按钮，出现Select Lines对话框，用鼠标在屏幕上选取编号为 3，4，9, 10的线段，单击OK按钮5. 选择 Utility Menu>Select>Entities 命令，出现 Select Entities对话框在第一个下拉列表框中选择 Nodes,在在第二个下拉列表框中选择 Attached to，在第三个 选项组中选择Lines,all单选按钮，在第四个选项组中选择 From Full单选按钮，单击0K按钮关闭该对话框6. 选择 Main Menu>Solution>Define Load>Apply>Structural>Displacement>On Nodes,出现 Apply U，ROT on Nodes对话框单击 Pick All 按钮，出现 Apply U， ROT on Nodes对话框。

在Lab2列表框中选择 ALL DOF，在Value文本框中输入 0，单击OK按钮关闭该对话框7. 选择 Main Menu>Solution>Define Loads>Apply>Structural>Pressure>On Areas命 令，出现Apply PRES on Areas对话框，选取面3和4,单击OK按钮关闭该对话 框8. 在Apply PRES对话框中输入value中输入1E5,单击OK关闭对话框ELEMEtnSANSYSR15.0JAN 201515]S6:56命令流文件：/SOLUANT YPE,STATICLSEL,S,,,3,4NSLL,S,1D,ALL,ALLLSEL,S,,,9,10NSLL,S,1D,ALL,ALLASEL,S,,,3NSLA,S,1SF,ALL,,PRES,1E5ASEL,S,,,3NSLA,S,1!选择线条3和4!选取线上的点!约束点的所有自由度!选择线条9和10!选取线上的点!约束点的所有自由度!选择面3!选择面3上所有点!对3面施加0.1MP的载荷!选择面4!选择面4上所有点SF,ALL,,PRES,1E5!对4面施加0.1MP的载荷!开始求解SOLVEFINISH第七步：查看处理结果1.选择 Main Menu>General Postproc>Plot Result>Deformed Shape命令，出现 PlotDeformed Shape对话框，点选 Def +undeformed，单击OK按钮，屏幕上显示生成如下几何模型，将云图进行后处理。

二站巨二ANSYSR15.G3 1C 3D1&KrlliUDiarnrramANSYSR1S,OTDS-1选择 Main Menu>General Postproc>Plot Result>Contour Plot>Nodal Soli命令，出 现 Contour Nodal Solution Data 对话框，选取 DOF solution，单击 Displacement选 项，单击OK按钮，屏幕上显示生成如下有限元模型，将云图进行后处理I侶ANSYSFTTH：-t TtK-lTTM• Eft 亠時 J 孑翳 P*am h j2.选择 Main Menu>General Postproc>Plot Result>Contour Plot>Nodal Soli命令，出 现 Contour Nodal Solution Data 对话框，选取 Stress 单击 von Mises stress选项， 单击OK按钮，屏幕上显示生成如下有限元模型命令流文件：/POST1PLNSOL,U,SUMPLNSOL,S,EQVPLNSOL,E。