圆盘受均布压强 有限元分析讲解.docx

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圆盘受均布压强有限元分析讲解

圆盘受均布压强

2.1问题的描述

下面以一个直径为500mm，厚度为3mm，周边固定的钢板（如图2-1所示）在均布压强作用下的静力分析为例，学习ABAQUS/CAE在圆板分析中的步骤。

材料性质：

弹性模量

，泊松比

均布载荷：

图2-1圆盘模型图

2.2创建部件

首先，打开ABAQUS/CAE的启动界面，单击选择CreateModelDatabase按钮创建一个ABAQUS/CAE的模型数据库，随即进入Part（部件）功能模块。

接下来，用户在该模块中创建一个圆盘。

单击工具区中的CreatePart（创建部件）工具

，弹出CreatePart对话框，如图2-2所示，在部件名栏中输入disc，基本特征栏下形状为shell，类型为Planar，模型空间大约尺寸设置成600。

单击Continue...按钮，进入草图绘制界面。

单击工具区中CreateCircle中的CenterandPerimeter（创建圆）工具

，在提示区输入（0,0），按回车键Enter；在提示区继续输入（250,0），然后单击工具栏自动全屏视图工具

，将会看到整个圆，单击鼠标右键，选择CancelProcedure命令，再单击窗口下方的Done按钮，完成创建圆盘，如图2-3所示。

图2-2创建部件

图2-3形成的圆盘结构图

2.3定义材料和截面属性

在环境栏的Module（模块）列表中选择Property（特性）功能模块，设置圆盘的材料属性与厚度。

Step1定义材料属性

单击工具区中的CreateMaterial（创建材料）工具

，弹出EditMaterial（编辑材料）对话框。

在Name栏输入steel为材料名称；在MaterialBehaviors（材料性质）栏内执行Mechanical--Elasticity--Elastic命令（线弹性材料）；在MaterialBehaviors下方的Data数据表内输入Young’smodulus（杨氏模量）为2.06E5和Poisson’sratio（泊松比）为0.3，如图2-4所示，单击OK按钮，完成材料的创建操作。

图2-4EditMaterial对话框

Step2创建截面属性

单击工具区中的CreateSection（创建截面）工具

，弹出CreateSection对话框，如图2-5所示，在Name栏输入disc为截面名称，选择Category：

shell和Type：

Homogeneous，单击Continue...按钮，弹出EditSection（编辑截面）对话框，如图2-6所示，在ShellThickness栏输入3，其余选项采用默认值，单击OK按钮，完成截面的创建操作。

图2-5创建截面

图2-6编辑截面

Step3分配截面特性

单击工具区中的AssignSection（分配截面）工具

，在视图区选择圆盘，单击窗口下方的Done按钮，弹出EditSectionAssignment（编辑截面分配）对话框（如图2-7所示），直接单击OK按钮，完成截面特性的分配操作。

图2-7EditSectionAssignment对话框

2.4装配部件

在环境栏的Module（模块）列表中选择Assembly（装配）功能模块，单击工具栏的InstancePart工具

，弹出CreateInstance对话框（图2-8），默认的选项为disc，直接单击OK按钮，完成装配部件。

2.5设置分析步

在环境栏的Module（模块）列表中选择Step（分析步）功能模块，设置分析步步骤如下：

（1）单击左侧工具区的

（CreateStep）按钮，或者在主菜单中选择Step--Create（也可以直接单击左侧模型树中的Steps来完成此项操作）。

（2）在弹出的CreateStep对话框中，在Name后面输入分析步的名称，此处将默认值Step-1改为loaddisc。

其余参数如图2-9所示（Proceduretype：

General；选择StaticGeneral），单击Continue...按钮。

图2-8CreateInstance对话框

图2-9CreateStep对话框

（3）在弹出的EditStep对话框（见图2-10）中，Description后面改为Uniformlydistributedpressureonthesurface，其余参数都保持默认值，单击OK按钮，完成操作。

图2-10编辑分析步对话框

2.6定义载荷和边界条件

在环境栏的Module（模块）列表中选择Load（载荷）功能模块。

Step1定义载荷

单击工具区的CreateLoad（创建载荷）工具

，弹出CreateLoad对话框（见图2-11）。

在Name栏内输入Pressure，将TypesforSelectedStep（所选分析步的载荷类型）设为Pressure（压力），Step设为loaddisc，单击Continue...按钮。

在窗口选择圆盘，再单击窗口下方的Done按钮，将会给出提示Chooseasidefortheshellorinternalfaces:

BrownPurple（选择壳的边缘还是面），单击Brown按钮选择内部面，单击Purple按钮选择侧缘，本例选择Brown，弹出EditLoad对话框，如图2-12所示，在Magnitude后面输入0.1，然后单击OK按钮。

施加载荷后，部件如图2-13所示。

图2-11CreateLoad对话框

图2-12编辑载荷对话框

Step2定义边界条件

单击工具区中的CreateBoundaryCondition（创建边界条件）工具

，弹出CreateBoundaryCondition对话框。

在Name栏内输入BC-fixed，在Step列表内选择Initial，在TypesforSelectedStep列表中选择Displacement/Rotation，单击Continue...按钮。

在窗口选择圆盘的边缘，单击Done按钮，弹出EditBoundaryCondition（边界边界条件）对话框，选择U1、U2、U3、UR1、UR2、UR3，如图2-14所示，单击OK按钮，完成固定边界条件的施加，此时部件如图2-15所示

图2-13施加载荷后的部件

图2-14编辑边界条件

图2-15创建边界条件后的圆盘模型

2.7划分网格

在环境栏的Module（模块）列表中选择Mesh（网格）功能模块。

Step1撒种子（设置网格密度）

在模型树下选择Model-1--Assembly--Instance--disc-1节点并右击，选择MakeIndependent命令，如图2-16所示。

单击工具区中的SeedPart（撒种子）工具

，弹出GlobalSeeds对话框，在Approximateglobalsize栏内输入10，即单元尺寸大约为10mm，如图2-17所示，单击OK按钮，再单击窗口下方的Done按钮，完成撒种子。

图2-16MakeIndependent命令

图2-17全局撒种子

Step2控制网格划分

单击工具区中的AssignMeshControls（网格控制）工具

，弹出MeshControls对话框，如图2-18所示，在ElementShape中选择Tri，采用自由划分网格技术，单击OK按钮，完成控制网格划分选项的设置。

图2-18网格划分控制技术

Step3选择单元类型

单击工具区中的AssignElementType（分配单元类型）工具

，在视图区选择整个模型单击，弹出ElementType对话框，如图2-19所示。

选择三角形单元STRI65，单击OK按钮。

Step4划分网格

单击工具区中的MeshPart（划分部件）工具

，单击提示区中的Yes按钮。

图2-19选择单元类型对话框

图2-20划分网格后的模型图

完成网格划分，如图2-20所示，信息区显示出“4077elementshavebeengeneratedonpart:

disc-1”。

Step5检查网格

单击工具区中的VerifyMesh（检查模型）工具

，在视图区选择圆盘部件，单击Done按钮，弹出VerifyMesh对话框，如图2-21所示。

在Type栏内选择Analysischecks（分析检查），单击Highlight按钮，显示没有任何错误或警告信息。

图2-21检查模型网格划分

2.8分析

在环境栏的Module（模块）列表中选择Job（作业）功能模块。

单击工具栏的CreateJob（创建作业）工具

，弹出CreateJob对话框，如图2-22所示，在Name栏输入disc，单击Continue...按钮，弹出EditJob（编辑作业）对话框，如图2-23所示，在作业描述栏输入Staticanalysisforadisc，单击OK按钮。

图2-22创建作业

图2-23编辑作业

单击工具区中的JobManager（分析作业管理器）工具

，弹出JobManager对话框，如图2-24所示，单击Submit按钮提交作业，运行完毕，在消息提示栏显示Completed。

图2-24作业管理器

单击工具栏的

工具保存模型。

2.9结果后处理

当作业分析完毕后，单击作业管理器（见图2-24）的Results按钮，ABAQUS/CAE随即进入Visualization（可视化）功能模块。

Step1显示圆盘的变形

执行Result--FieldOutput命令，弹出FieldOutput（场变量输出）对话框（见图2-25），选择位移U：

Spatialdisplacementatnodes，默认选项为合位移Magnitude，也可以选择坐标轴1、2、3方向的位移U1、U2、U3；设置显示最大、最小值的位置，单击Options--Contour菜单，弹出ContourPlotOptions（云图选项）对话框（见图2-26），选择Limits选项卡，在Min/Max中选择Showlocation，点击左侧工具栏中的

工具，位移云图如图2-27所示。

图2-25FieldOutput对话框

图2-26ContourPlotOptions对话框

图2-27位移云图

调整变形图的变形放大系数，执行Options--Common命令，弹出CommonPlotOptions（普通绘图选项）对话框，如图2-28所示，在变形放大系数DeformationScaleFactor中选择Uniform，输入放大系数10.单击工具栏的

（PlotDeformedShape）工具，绘制圆盘变形图，如图2-29所示。

图2-28CommonPlotOptions对话框

图2-29变形图（变形系数=10）

2.10退出ABAQUS/CAE

至此，对此例题的完成分析过程已经完成。

单击窗口顶部工具栏中的

按钮来保存模型，然后单击窗口右上方的

按钮，或者在主菜单中选择File--Exit，退出ABAQUS/CAE。