优秀毕设工程力学课程设计报告.docx

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优秀毕设工程力学课程设计报告

《工程力学课程设计》

课程报告

任课教师：

xxx

学生姓名：

***

学号:

000000

时间：

2014-7-10

目录

一.问题描述与分析1

二.ANSYS操作过程与方法1

1.建立模型包括确定作业名和标题1

2.定义单元类型2

3.定义材料属性2

4.创建几何模型、划分网格3

5.建立接触对3

6.加载求解4

7.查看求解结果6

三.有限元分析结果7

1.加载情况下的应力应变7

2.卸载情况下的应力应变8

四.小结8

五．课程体会8

一.问题描述与分析

如图1所示，一个刚性压头以一定压力压入一块圆板，该问题为一典型赫兹接触问题，用力控制加载，具有大塑性变形。

圆板材质为铜，弹性模量E=1.6E6Pa,泊松比μ=0.33，应力应变曲线如图2所示，曲线上各点对应的数值见表1，加载最大压力为3.5x106N/m2。

图1接触模型

图2铜的应力应变曲线

表1铜的应力-应变关系

应力（Pa）

104

1.5x104

2.1x104

2.9x104

3.26x104

3.47x104

3.625x104

3.9x104

4.025x104

应变（%）

0.00625

0.0025

0.005

0.010

0.015

0.020

0.040

0.100

0.200

由于研究对象为轴对称结构，为简化计算采用平面模型。

采用刚柔接触模式，压头为刚性体，铜板为柔性体，载荷通过刚体的控制节点分多步加载，而后卸载，考察铜板在压头压入后的接触应力和塑性形变，以及卸载后的残余应力和形变。

二.ANSYS操作过程与方法

1.建立模型包括确定作业名和标题

GUI路径：

UtilityMenu>File>ChangeJobname，打开“ChangeJobname”对话框，如图2所示，在“Enternewjobname”文本框中输入“contact”,单击OK按钮，完成文件名的修改；GUI路径：

UtilityMenu>File>ChangeTitle，打开“ChangeTitle”对话框，在文本框中输入“CONTACTSTRESSANALYSIS”如图4所示，单击OK按钮，作为标题名。

图3修改文件名图4修改标题名

2.定义单元类型

铜板模型选用八节点四边形板单元PLANE182，接触对单元选用TARGET169和CONTACT171

（1）GUI路径：

MainMenu>Preprocessor>ElementType>Add/Edit/Delete命令，打开“ElementTypes”对话框，单击Add按钮，打开“LibraryofElementTypes”，如图4，在左边的列表框中选择“Solid”选择，选择实例单元类型，在右边的列表框中“8node182”选项，选择八节点四边形板单元PLANE182。

图5定义单元类型

（2）通过类似操作添加单元TARGET169和CONTACT171

3.定义材料属性

（1）GUI路径：

MainMenu>Preprocessor>MaterProps>MateriaModel命令，打开“DefineMaterialModelbehavior”窗口，如图5所示。

（2）依次双击“Structural>Linear>Elastic>Isotropic”，展开材料属性的树形结构。

将打开的1号材料的弹性模量EX和泊松比PRXY的定义对话框，在“EX”文本框中输入弹性模量16E6，在“PRXY”文本框中输入泊松比0.33，在“MU”文本框中输入摩擦系数0.3，单击X按钮。

（3）依次双击“Structural>Nonlinear>Elastic>MultilinearElastic”，在表格中依次输入表1中的应力-应变值，在单击X按钮，退出定义材料模型属性窗口，完成对材料模型属性的定义。

图6定义材料属性

4.创建几何模型、划分网格

（1）几何建模GUI路径：

MainMenu>Preprocessor>Modeling>Lines，依次通过输入关键点，构造直线和曲线，进而生成面，完成模型的创建。

（2）网格划分GUI路径：

MainMenu>Preprocessor>Meshing>Meshtool，激活网格划分向导，在Sizecontrols>Lines中点击Set对模型各直线进行细划，而后点击Mesh：

Areas进行自由网格划分。

图7有限元网格划分

5.建立接触对

（1）GUI路径：

GUI路径：

MainMenu>Preprocessor>RealConstants>Add/Edit/Delete，依次选择TARGET169和CONTACT171，点击ADD，完成实常数设置。

图8实常数设置

（2）GUI路径：

MainMenu>Preprocessor>Modeling>Creat>ContactPair，激活接触对创建向导，点击ContactWizard，根据提示依次选择目标面，接触面，控制节点和接触参数，完成接触对的创建。

图9建立接触

6.加载求解

（1）分析类型设置GUI路径：

MainMenu>Solution>AnalysisType>NewAnalysis，出现NewAnalysis对话框，如图14，选择分析类型Static，单击OK按钮关闭对话框。

图10选择分析类型

（2）载荷步设置GUI路径：

MainMenu>Solution>AnalysisType>Son’lcontrol命令，出现SolutionControl对话框，如图11进行载荷步设置，单击OK按钮关闭对话框。

图11载荷步设置

（2）施加边界条件GUI路径：

MainMenu>Solution>DefineLoads>Apply>Structural>

Displacement>OnNodes，选择位于模型底部的所有节点，在施加约束对话框中选择UY，单击OK按钮关闭对话框。

图12施加边界条件

（2）施加节点载荷GUI路径：

MainMenu>Solution>DefineLoads>Apply>Structural>

Force/Moment>OnNodes，选择控制节点，在施加载荷对话框中选择UY，constantvalue，-20000单击OK按钮关闭对话框。

图13施加节点载荷

（3）求解GUI路径：

MainMenu>Solution>Solve>CurrentLS，求解完毕后保存所有文件。

7.查看求解结果

GUI路径：

MainMenu>GeneralPostproc>PlotResults>ContourPlot>NodalSolu，可以查看各项应力，应变计算结果的分布云图。

图14查看结果

三.有限元分析结果

1.加载情况下的应力应变

图15正应力

图16范•米塞斯应力

图17接触压力

图18等效总形变

图19等效塑性形变

2.卸载情况下的应力应变

图20残余正应力

图21残余范•米塞斯应力

四.小结

五．课程体会