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1、图 1-9 单元尺寸设置 图 1-10 单元划分 5 7、模型施加约束和外载 约束施加：先施加 X 方向固定约束如图 1-11 所示，再施加 Y 向位移约束如图 1-12 所示。图 1-11 施加 X 方向位移约束 图 1-12 施加 Y 方向位移约束 施加外载 6 图 1-13 施加外载荷 图 1-14 求解 8、结果后处理 查看受力后工件所受 X 方向应力和等效应力分布情况。图 1-15 后处理节点结果应力提取 7 图 1-16 X 方向应力 Mpa 图 1-17 米塞斯等效应力 Mpa 1.2 弹性力学平面问题的分析弹性力学平面问题的分析无限长厚壁圆筒无限长厚壁圆筒 问题描述：一无限长厚

2、壁圆筒,如图1所示，内外壁分别承受压力p1=p2=10N/mm2。受载前R1=100mm，R2=150mm，E=210Gpa，=0.3。取横截面八分之一进行计算，支撑条件及网格划分如下图2 所示。求圆筒内外半径的 8 变化量及节点 8 处的支撑力大小及方向，给出节点位移云图和等效应力云图。图 1 图 2 此问题是弹性力学中的平面应变问题。一、选择图形界面方式 ANSYS main menupreferencesstructural 可以不选择图形界面方式。二、实体建模 1）生成八分之一圆环。ANSYS main menu preprocessor modeling create areas c

3、ircle partial annulus 在弹出的 part annular circ area 控制面板中 rad-1 域中填入 100，在 rad-2 域中填入 150，在 theta-2域中填入 45，点击 OK 退出。在图形界面上生成八分之一圆环。9 2）存储文件 ANSYS toolbarSA VE_DB。三、划分有限元模型。1）选择单元类型 因是平面应变问题，故可选 42 号（plane42）单元。main menupreprocessorelement typeadd/edit/deleteaddsolidquad 4node 42，点击 OK 退出。2）设置单元关键字以控制单

4、元行为。ANSYS main menupreprocessorelement typeadd/edit/deleteoptions 在弹出的界面中找到 element behavior（k3）右边的下拉复选框，选择plane strain项，点击 OK退出。10 3）定义材料参数 ANSYS main menu preprocessor material props material models 在弹出的“Define Material Model Behavior”界面中双击 structurallinearelasticisotropic 在弹出的界面中 EX 项填入 2.1e5，PRX

5、Y中填入 0.3，点击 OK退回到“Define Material Model Behavior”界面。选择 material exit 退回主界面。4）设置网格划分尺寸 打开 meshtool 控制面板 11 ANSYS main menu preprocessor meshing meshtool 在打开的 meshtool 控制面板中，在 lines 域中点击 set 按钮。在弹出 element size on picked lines 控制面板中点击 pick all 按钮，在弹出的界面中 NDIV 域中填入 2，点击 OK 退出。观察图形的变化。5）划分单元 回到在 meshtoo

6、l 控制面板，选中 shape 域中的 Tri 和 Mapped 的情况下点击 mesh 按钮，在左边弹出的 mesh areas 控制面板中点击 pick all 按钮，划分完毕。12 6）存储文件 ANSYS toolbarSA VE_DB 四、施加边界条件及加载 1）施加水平面上的边界条件 ANSYS main menu solution define loads apply structural displacement on nodes 这时会弹出 apply u,rot on nodes 控制面板。用鼠标依次拾取水平面上的三个节点，然后点击控制面板上的 OK 按钮，在弹出的界面文本

7、框中点击 UY，使其高亮显示，点击 OK 按钮，观察图形的变化，水平面上的三个节点的 Y 向位移被约束住。2）施加 45 度面上的边界条件 为使 45 度面上的节点沿周向约束住，需旋转该面上三个节点的节点坐标系。节点坐标系沿 Z 轴旋转 45 度。ANSYS main menu preprocessor modeling create nodes rotate node cs by angles 用鼠标选取 45 度面上的一个节点，点击控制面板上的 apply，弹出 rotate node by angles 控制面板。13 在弹出的界面中的 THXY 中填入 45，点击 OK 退出。用同样的

8、方法将其它两个节点的节点坐标系也旋转 45 度。就可以施加周向边界条件了 ANSYS main menu solution define loads apply structural displacement on nodes 用上步的同样的方法，约束 45 度面上的 UY，观察水平面上的三个节点和 45 度面上的三个节点，同样都是约束 UY，但方向却是不一样。3）加载 a）对内壁加载 ANSYS main menu solution define loads apply pressure on lines 用鼠标拾取内壁的线，点击 apply 按钮，弹出 apply pres on line

9、s 控制面板。在弹出的界面中 load pres value 域中填入 10，点击 OK 退出。模型上出现两个红色的箭头，代表力已经加上。b）外壁加载 用上步同样的方法。4）存储文件 ANSYS toolbarSA VE_DB。五、计算求解 ANSYS main menu solution analysis type new analysis 确定计算类型。ANSYS main menu solution current lsok 进行计算之前，会进行模型检查并给出相关提示。14 六、结果后处理 1）求号节点的支反力。Utility menulistresultsreaction soluti

10、onALL itemsOK 列表显示出所有约束节点的支反力 15 2）求内外半径的变化 Utility menulistresultsnodal solutionDOF solutionALL DOFsOK 3）显示圆筒的变形 用色块图（云纹图）方式显示圆筒的变形。16 17 1.3 弹性力学平面轴对称问弹性力学平面轴对称问题的分析题的分析受内压作用的球体受内压作用的球体 计算分析模型如图 3-1 所示,习题文件名:sphere。R1=0.3 R2=0.5 承受内压：1.0e8 Pa 图 3-1 受均匀内压的球体计算分析模型（截面图）3.1 进入进入 ANSYS 程序程序 ANSYSED 6.

11、1 Interactive change the working directory into yours input Initial jobname:sphereRun 3.2 设置计算类型设置计算类型 ANSYS Main Menu:Preferences select Structural OK 3.3 选择单元类型选择单元类型 ANSYS Main Menu:Preprocessor Element TypeAdd/Edit/Delete Add select Solid Quad 4node 42 OK（back to Element Types window）Options sel

12、ect K3:Axisymmetric OKClose（the Element Type window）3.4 定义材料参数定义材料参数 ANSYS Main Menu:Preprocessor Material Props Material Models Structural Linear Elastic Isotropic input EX:2.1e11,PRXY:0.3 OK 18 3.5 生成几何模型生成几何模型 生成特征点 ANSYS Main Menu:Preprocessor Modeling Create Keypoints In Active CS 依次输入四个点的坐标：in

13、put:1（0.3,0）,2（0.5,0）,3（0,0.5）,4（0,0.3）OK 生成球体截面 ANSYS 命令菜单栏:Work PlaneChange Active CS toGlobal Spherical ANSYS Main Menu:Preprocessor Modeling Create Lines In Active Coord 依 次连 接 1,2,3,4 点 OK Preprocessor Modeling Create Areas Arbitrary By Lines 依次拾取四条边OK ANSYS 命令菜单栏:Work PlaneChange Active CS toG

14、lobal Cartesian 3.6 网格划分网格划分 ANSYS Main Menu:Preprocessor Meshing Mesh Tool（Size Controls）lines:Set 拾取两条直边:OKinput NDIV:10 Apply拾取两条曲边:OK input NDIV:20 OK（back to the mesh tool window）Mesh:Areas,Shape:Quad,Mapped Mesh Pick All（in Picking Menu）Close（the Mesh Tool window）3.7 模型施加约束模型施加约束 给水平直边施加约束 ANS

15、YS Main Menu:Solution Define Loads Apply Structural Displacement On Lines 拾取水平边：Lab2:UY OK，给竖直边施加约束 19 ANSYS Main Menu:Solution Define Loads Apply Structural Displacement Symmetry B.C.On Lines 拾取竖直边 OK 给内弧施加径向的分布载荷 ANSYS Main Menu:Solution Define Loads Apply Structural Pressure On Lines 拾取小圆弧；OK input V ALUE:100e6 OK 3.8 分析计算分析计算 ANSYS Main Men