ANSYS静力学分析APDL建模实例应力集中.docx

1、ANSYS静力学分析APDL建模实例应力集中计算分析模型如图所示, 习题文件名: scf材料参数：E=205GPa, v = 0.3力载：4500N注意单位的一致性：使用N, mm, MPa单位制建模教程在ANSYS工作文件夹内新建“stress concentration factor”目录，以存放模型文件。注意定期保存文件，注意不可误操作，一旦误操作，不可撤销。1.1 进入ANSYS开始程序ANSYS 14.5Mechanical APDL Product Launcher14.5然后在弹出的启动界面输入相应的working directory及文件名scf如通过Mechanical AP

2、DL 14.5进入，则进入预设的working directoryworking directory必须设置在电脑最后一个分区（因为教学用电脑只有最后一个分区不受系统保护）至此ANSYS静力学分析模块启动，ANSYS在“stress concentration factor”目录下自动创建了.log、.err等必要的文件。2.2设置计算类型 ANSYS Main Menu: Preferences select Structural OK2.3选择单元类型ANSYS Main Menu: Preprocessor Element TypeAdd/Edit/Delete Add select S

3、olid Quad 4 node 182 OK (back to Element Types window) Options select K3: Plane Strs w/thk OKClose (the Element Type window)2.4定义实常数ANSYS Main Menu: Preprocessor Real Constants Add/Edit/Delete Add OK THK 1.2 OK 2.5定义材料参数ANSYS Main Menu: Preprocessor Material Props Material Models Structural Linear E

4、lastic Isotropic input EX:205e3, PRXY:0.3 OK2.6生成几何模型 生成特征点（8个）ANSYS Main Menu: Preprocessor Modeling Create Keypoints In Active CS 依次输入四个点的坐标：input:1(0,0,0) ,2(75,0,0) ,3(75,4.5,0) ,4(120,4.5,0) ,5(120,19.5,0) ,6(75, 19.5,0) ,7(75, 24,0) ,8(0, 24,0) Apply/OK（开始点Apply，最后一个点OK）Tips：如何用ANSYS Main Menu

5、: Preprocessor Modeling Create Keypoints On Working Plane 又该如何操作才能生成同样的点？ 直线（8条）ANSYS Main Menu: Preprocessor Modeling Create Lines Lines Straight Lines 跳出对话框，用鼠标（左键）依次选择点1、2生成直线1，依次类推生成直线2-8。Tips：如何显示线的编号？ 生成圆导角（2条）ANSYS Main Menu: Preprocessor Modeling Create Lines Line Fillet跳出对话框，用鼠标（左键）依次选择直线2、

6、3 Apply 跳出对话框，在RAD输入3OK生成第1个圆导角。按照相同的操作在直线5、6之间生成第2个圆导角。 生成薄壁钢板的面ANSYS Main Menu: Preprocessor Modeling Create Areas Arbitrary By Lines 选择所有的线（包括直线和圆导角，不能遗漏，否则生不成面）OK2.7 网格划分ANSYS Main Menu: Preprocessor Meshing Mesh Tool (Element Attributes) Global set 跳出Meshing Attributes对话框，检查整体单元的相关信息，不改动该表，即只看不

7、动(Size Controls) Global: Set 跳出Global Element Sizes对话框，在SIZE输入: 2 OK(back to the mesh tool window)Mesh: Areas, Shape: Quad, Mapped Mesh Pick All (in Picking Menu) Close( the Mesh Tool window)此处只看不改（目的为了解单元相关的单元类型、材料、实常数等信息）Tips：（1）设置单元尺寸时可否选Areas（即在Size Controls里选Areas），如何可以，该如何做相应操作以获得想要的单元及网格？（2）可

8、否生成三角形网格？该如何操作？（3）Mesh中的Shape、Free、Mapped的功能如何？试通过具体操作加以验证。本教程采用四边形网格，但学生在完成大作业进行网格测试时，可选用三角形网格。2.8 模型施加约束 给左端施加固定约束（约束住全部自由度）ANSYS Main Menu: Solution Define Loads Apply Structural Displacement On lines pick the lines （选取左边端部线）OK 跳出对话框，选择All DOF，在Value中输入0 OK。 给右端施加x方向的分布载荷（按照圣维南定理，将左边的集中力转换为等效的均布力

9、系，即应力F/A=4500N/(15*1.2mm2)=250MPa）ANSYS Main Menu: Solution Define Loads Apply Structural Pressure On lines pick the lines （选取右边端部线）OK 跳出对话框，保持Constant value不变，在VALUE中输入-250OK。Tips：可不可以直接对右端加点力？如果可以加在右端某一节点处，模拟结果与分布载荷的情况相比如何？2.9分析计算ANSYS Main Menu: Solution Solve Current LS OK(to close the solve Cur

10、rent Load Step window) OK2.10结果显示ANSYS Main Menu: General Postproc Plot Results Deformed Shape select Def + Undeformed OK (back to Plot Results window)Contour Plot Nodal Solu select: Stress ,von Mises StressOK可见：在导角处出现最大应力（最大值为363.653MPa），因此在构件中一旦出现尖、圆角确确会在导角出出现不同程度的应力集中现象，在设计零件时应尽力避免或减缓应力集中现象，此教程中的应力集中因子Kt根据提供的公式计算得到为：363.653MPa/250MPa=1.4546因以该例为基础，通过网格收敛测试得到可靠的应力集中因子Kt。例如：当细化一倍后，网格和载荷为：模拟结果为：此时，最大应力为420.507MPa，相应的应力集中因子为1.682。此时，最大应力为452.576MPa，相应的应力集中因子为1.810。网格收敛准则：当各种细网格的解之间非常接近且相互之间的相对误差5以内时，即可认为收敛。