ansys法圆孔薄板受力分析实用教案.ppt

1.问题(wèntí)的提出 • 在在边边长长为为200m200m，，厚厚1m1m的的正正方方形形平平板板中中心心一一有有一一小小圆圆孔孔，，其其长长半半轴轴a=1ma=1m，，短短半半轴轴b=1mb=1m，，弹弹性性模模量量为为80.851Gpa80.851Gpa，，泊泊松松比比为为0.320.32，，无无穷穷远远处处承承受受剪剪切切荷荷载载，，其其大大小小为为q=100Mpaq=100Mpa分分析析整整个个(zhěnggè)(zhěnggè)板板的的应应力分布情况，并求解沿力分布情况，并求解沿x x、、y y轴的应力和孔边应力随弧长（轴的应力和孔边应力随弧长（C→AC→A）分布图受力图如图）分布图受力图如图1 1））第1页/共27页第一页，共28页ABxyCD 图图1受力结构图受力结构图第2页/共27页第二页，共28页2 解决问题解决问题•2.1 分析问题(wèntí)•2.2 前处理——创建实体模型及常数设置•2.3 后处理——求解及各种应力图第3页/共27页第三页，共28页2.1分析分析(fēnxī)问题问题•￿￿￿￿￿￿正方形板的中间有一圆形孔洞，从结构上为对称图形，而且在板周围受剪力作用，由于(yóuyú)受力也对称，故可截取结构的一半来分析，取其上半部分，可在截取的位置施加反向约束。

第4页/共27页第四页，共28页2.2 运用运用(yùnyòng)ANSYS求解求解•2.2.1 前处理(chǔlǐ)法——创建实体模型 ANSYS ANSYS软件将图元由低级软件将图元由低级(dījí)(dījí)到高级予到高级予以定义，依次为关键点、线、面、体此问题为以定义，依次为关键点、线、面、体此问题为简单的板求解应力问题，只需到创建到面即可简单的板求解应力问题，只需到创建到面即可按照按照ANSYSANSYS的命令流便可得到的命令流便可得到第5页/共27页第五页，共28页2.2.2 实体模型的网格(wǎnɡ ɡé)划分•（（1 1）设置）设置(shèzhì)(shèzhì)单元属性，也就是需要设置单元属性，也就是需要设置(shèzhì)(shèzhì)单元类型，实常数（弹性模量、泊松比）单元类型，实常数（弹性模量、泊松比）和厚度等属性和厚度等属性•（（2 2）设置）设置(shèzhì)(shèzhì)网格控制，根据需要选择网格网格控制，根据需要选择网格划分的单元形状、尺寸、中节点位置等，它将直接影划分的单元形状、尺寸、中节点位置等，它将直接影响分析的精度和效率。

响分析的精度和效率•（（3 3）执行网格划分，由以上设置）执行网格划分，由以上设置(shèzhì)(shèzhì)只需执只需执行网格划分命令，就可以划分网格行网格划分命令，就可以划分网格对于实体模型的网格划分一般对于实体模型的网格划分一般(yībān)分为三个步骤：分为三个步骤：第6页/共27页第六页，共28页 图2 网格(wǎnɡ ɡé)图第7页/共27页第七页，共28页2.2.3 施加施加(shījiā)约束条件约束条件•根据开始的分析可知需在模板下侧施加反向约束，所以根据开始的分析可知需在模板下侧施加反向约束，所以只要只要(zhǐyào)(zhǐyào)按照按照ANSYSANSYS施加反向约束的命令施加即可施加反向约束的命令施加即可第8页/共27页第八页，共28页2.2.4 创建创建(chuàngjiàn)表面效应单元表面效应单元•（（1）在对结构施加剪切力时，并不是像施加集中）在对结构施加剪切力时，并不是像施加集中力那样简单，必须创建表面效应单元力那样简单，必须创建表面效应单元•（（2）表面效应单元类似一层皮肤，覆盖在实体单）表面效应单元类似一层皮肤，覆盖在实体单元的表面。

它利用实体表面的节点元的表面它利用实体表面的节点(jié diǎn)形形成单元因此，表面效应单元不增加节点成单元因此，表面效应单元不增加节点(jié diǎn)数量（孤立节点数量（孤立节点(jié diǎn)除外），只增加除外），只增加单元数量单元数量•（（3）创建表面效应单元很简单，只需按照命令流）创建表面效应单元很简单，只需按照命令流操作就可以，这里就不详细介绍了操作就可以，这里就不详细介绍了第9页/共27页第九页，共28页2.2.5 施加施加(shījiā)约束约束•表面效应单元表面效应单元(dānyuán)我们已经创建完成了，继而只要在表面效应单我们已经创建完成了，继而只要在表面效应单元元(dānyuán)上施加剪切力就可以，具体的操作步骤不做详细叙述了上施加剪切力就可以，具体的操作步骤不做详细叙述了第10页/共27页第十页，共28页2.3 后处理后处理——求解求解(qiú jiě)•求解前需要对问题的量纲统一性、分析类型、单元类型、材料参数、求解前需要对问题的量纲统一性、分析类型、单元类型、材料参数、实常数、几何参数等设置正确，以便保证实常数、几何参数等设置正确，以便保证(bǎozhèng)(bǎozhèng)求解的正确性。

求解的正确性•求解后可用求解后可用ANSYSANSYS调出变形图及应力图调出变形图及应力图第11页/共27页第十一页，共28页2.3.1 变形变形(biàn xíng)图图 图3 变形(biàn xíng)图第12页/共27页第十二页，共28页2.3.2 沿沿x轴的应力轴的应力(yìnglì)分布图分布图•沿沿x轴轴 应力图应力图(lìtú) 图4 沿x轴 应力图(lìtú)第13页/共27页第十三页，共28页•沿沿x x轴轴 应力图应力图(lìtú)(lìtú) 图5 沿x轴 应力图(lìtú)第14页/共27页第十四页，共28页•沿沿x x轴轴 应力图应力图(lìtú)(lìtú) 图6 应力图(lìtú)第15页/共27页第十五页，共28页•￿￿￿￿￿￿￿￿从图4￿沿x轴的应力图中我们看出，圆端点出现(chūxiàn)最大拉应力10.79Mpa，在0-3.6m内急剧减小至最最大压应力9.2Mpa，之后缓慢趋于稳定，当趋近于板边时应力趋于稳定，约为0Mpa。

•　　从图5￿沿x轴的应力图中我们看出，在圆端点出现(chūxiàn)最大拉应力24.74Mpa，在0-3.6内急剧减小至最最大压应力3.4Mpa，后逐渐趋近于板边时应力趋于稳定0Mpa￿￿￿￿￿￿第16页/共27页第十六页，共28页• 从从图图6 6 沿沿x x轴轴的的应应力力图图中中我我们们看看出出，，在在圆圆端端点点出出现现(chūxiàn)(chūxiàn)最最大大拉拉应应力力126Mpa126Mpa，，在在0-3.60-3.6内内急急剧剧减减小小至至最最大大压压应应力力92.1Mpa92.1Mpa，，后后逐逐渐渐趋趋近近于于板板边时应力趋于稳定边时应力趋于稳定100Mpa100Mpa 第17页/共27页第十七页，共28页2.3.3 沿沿y轴的应力轴的应力(yìnglì)分布分布•沿沿y y轴轴 应力图应力图(lìtú)(lìtú) 图7 沿y轴 应力图(lìtú)第18页/共27页第十八页，共28页•沿沿y y轴轴 应力图应力图(lìtú)(lìtú) 图8 沿y轴 应力图(lìtú)第19页/共27页第十九页，共28页。

•沿沿y y轴轴 应力图应力图(lìtú)(lìtú) 图9 沿y轴 应力图(lìtú)第20页/共27页第二十页，共28页•￿￿￿￿￿￿￿￿从图7￿￿沿y轴￿￿应力图中我们看出，圆端点出现0值，在1.5m处有最大拉压应力1.1Mpa，在3.5m处左右有最大压拉应力0.46Mpa以后虽有小波折，后逐渐(zhújiàn)趋近于板边时应力趋于稳定0Mpa•　　从图8￿￿沿y轴￿￿应力图中我们看出，圆端点出现0值，在1.5m处有最大压应力2.5Mpa，在3m左右有最大拉应力1.9Mpa以后虽有小波折，后逐渐(zhújiàn)趋近于板边时应力趋于稳定0Mpa￿　　第21页/共27页第二十一页，共28页• 从从图图9 9 沿沿y y轴轴 应应力力图图圆圆端端点点(duān (duān diǎn)diǎn)出出现现0 0值值，，在在1.5m1.5m处处有有最最大大拉拉应应力力126Mpa126Mpa，，后后逐逐渐渐趋趋近近于板边时应力趋于稳定于板边时应力趋于稳定100Mpa100Mpa第22页/共27页第二十二页，共28页。

2.3.4 孔边应力图孔边应力图(lìtú) 图10 孔边应力(yìnglì)分布图第23页/共27页第二十三页，共28页　　　￿￿￿￿￿￿￿￿从图10￿孔边应力分布图可知，￿￿大致呈正弦曲线，在0.7m处及2.2m处有极值，分别为402Mpa，-403Mpa；￿、￿￿大致呈直线(zhíxiàn)，即处于0值￿第24页/共27页第二十四页，共28页3 结论结论(jiélùn)•　￿（1）含圆孔方板的x轴方向的应力￿￿、￿￿在板边为0Mpa，而￿￿￿在板边为100Mpa，符合题目(tímù)板边q=100Mpa•　￿（2）含圆孔方板的y轴方向的应力￿￿、￿￿在板边为0Mpa，而￿￿￿在板边为100Mpa，符合题目(tímù)板边q=100Mpa•　￿（3）圆孔取得极值的位置及大小与解析解相差不大，即￿￿￿在正弦曲线的45度与135度取得极值，而￿￿￿、￿￿则基本为0￿第25页/共27页第二十五页，共28页第26页/共27页第二十六页，共28页感谢您的观赏(guānshǎng)！第27页/共27页第二十七页，共28页内容(nèiróng)总结1.问题的提出。

2.2 前处理——创建实体模型及常数设置2.3 后处理——求解(qiú jiě)及各种应力图2.2.1 前处理法——创建实体模型ANSYS软件将图元由低级到高级予以定义，依次为关键点、线、面、体此问题为简单的板求解(qiú jiě)应力问题，只需到创建到面即可2.3 后处理——求解(qiú jiě)感谢您的观赏第二十八页，共28页。