ANSYS靜力學(xué)APDL建模實例-應(yīng)力集中

1、計算分析模型如圖所示, 習(xí)題文件名 : scf材料參數(shù)： E=205GPa, v = 0.3力載： 4500N注意單位的一致性：使用N, mm, MPa 單位制建模教程在 ANSYS 工作文件夾內(nèi)新建 “stress concentration factor”目錄，以存放模型文件。注意定期保存文件，注意不可誤操作，一旦誤操作，不可撤銷。1.1 進入 ANSYS開始 程序 ANSYS 14.5 Mechanical APDL Product Launcher14.5 然后在彈出的啟動界面輸入相應(yīng)的working directory 及文件名scf如通過 Mechanical APDL 14.5

2、進入，則進入預(yù)設(shè)的working directoryworking directory必須設(shè)置在電腦最后一個分區(qū)（因為教學(xué)用電腦只有最后一個分區(qū)不受系統(tǒng)保護）至此 ANSYS 靜力學(xué)分析模塊啟動，ANSYS 在 “stressconcentration factor 目”錄下自動創(chuàng)建了.log 、 .err 等必要的文件。2.2 設(shè)置計算類型ANSYS Main Menu : Preferencesselect Structural OK2.3 選擇單元類型ANSYS Main Menu : Preprocessor Element Type Add/Edit/Delete Add selec

3、t SolidQuad 4 node 182 OK (back to Element Types window) Options select K3: Plane Strs w/thk OK Close (the Element Type window)12.4 定義實常數(shù)ANSYSMainMenu: Preprocessor Real Constants Add/Edit/Delete Add OKTHK 1.2 OK22.5 定義材料參數(shù)ANSYS Main Menu : Preprocessor Material Props Material Models Structural Line

4、ar Elastic Isotropic input EX:205e3, PRXY:0.3 OK32.6 生成幾何模型生成特征點（8 個）ANSYS Main Menu:Preprocessor Modeling Create Keypoints In Active CS 依次輸入四個點的坐標(biāo)：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 （開始點Apply ，最后一個點OK ）Tips ：如何用 ANSYS Main

5、 Menu: Preprocessor Modeling Create Keypoints On Working Plane 又該如何操作才能生成同樣的點？直線（ 8 條）ANSYS Main Menu:Preprocessor Modeling Create Lines Lines Straight Lines 跳出對話框，用鼠標(biāo)（左鍵）依次選擇點1、 2 生成直線1，依次類推生成直線2-8。Tips：如何顯示線的編號？4生成圓導(dǎo)角（2 條）ANSYS Main Menu:Preprocessor Modeling Create Lines Line Fillet 跳出對話框，用鼠標(biāo)（左鍵）

6、依次選擇直線2、3 Apply 跳出對話框，在RAD 輸入 3 OK 生成第 1 個圓導(dǎo)角。按照相同的操作在直線5、 6 之間生成第2 個圓導(dǎo)角。生成薄壁鋼板的面ANSYS Main Menu:Preprocessor Modeling Create Areas ArbitraryBy Lines 選擇所有的線（包括直線和圓導(dǎo)角，不能遺漏，否則生不成面）OK52.7 網(wǎng)格劃分ANSYS Main Menu: Preprocessor Meshing Mesh Tool(Element Attributes) Globalset跳出Meshing Attributes 對話框，檢查整體單元的相關(guān)

7、信息，不改動該表，即只看不動( Size Controls)Global:Set 跳出GlobalElement Sizes 對話框，在SIZE輸入 : 2OK (back to the mesh tool window)Mesh: Areas, Shape: Quad, Mapped Mesh Pick All (in Picking Menu) Close( the Mesh Tool window)此處只看不改（目的為了解單元相關(guān)的單元類型、材料、實常數(shù)等信息）Tips：（ 1）設(shè)置單元尺寸時可否選 Areas（即在 Size Controls 里選 Areas），如何可以，該如何做相應(yīng)

8、操作以獲得想要的單元及網(wǎng)格？（ 2）可否生成三角形網(wǎng)格？該如何操作？（3） Mesh 中的 Shape、 Free、Mapped 的功能如何？試通過具體操作加以驗證。6本教程采用四邊形網(wǎng)格，但學(xué)生在完成大作業(yè)進行網(wǎng)格測試時，可選用三角形網(wǎng)格。2.8 模型施加約束給左端施加固定約束（約束住全部 自由度）ANSYS Main Menu:Solution Define Loads Apply Structural Displacement Onlines pick the lines（選取左邊端部線） OK 跳出對話框，選擇All DOF ，在 Value 中輸入 0OK。給右端施加x 方向的分布載

9、荷（按照圣維南定理，將左邊的集中力轉(zhuǎn)換為等效的均布力系，即應(yīng)力 F/A=4500N/(15*1.2mm2)=250MPa ）ANSYS Main Menu: Solution Define Loads Apply Structural Pressure Onlines pick the lines （選取右邊端部線） OK 跳出對話框，保持Constant value 不變，在 VALUE 中輸入 -250OK 。7Tips：可不可以直接對右端加點力？如果可以加在右端某一節(jié)點處，模擬結(jié)果與分布載荷的情況相比如何？2.9 分析計算ANSYS Main Menu:Solution Solve Cu

10、rrent LS OK (to close the solve Current LoadStep window) OK2.10 結(jié)果顯示ANSYSMain Menu: General Postproc Plot Results Deformed Shape selectDef +Undeformed OK (back to Plot Results window) Contour Plot Nodal Solu select:Stress ,von Mises Stress OK可見：在導(dǎo)角處出現(xiàn)最大應(yīng)力（最大值為363.653MPa），因此在構(gòu)件中一旦出現(xiàn)尖、圓角確確會在導(dǎo)角出出現(xiàn)不同程度的應(yīng)力集中現(xiàn)象，在設(shè)計零件時應(yīng)盡力避免或減緩應(yīng)力集中現(xiàn)象，此教程中的應(yīng)力集中因子Kt 根據(jù)提供的公式計算得到為：363.653MPa/250MPa=1.4546因以該例為基礎(chǔ)，通過網(wǎng)格收