金屬圓盤彈塑性分析1

1、金屬圓盤彈塑性分析指導(dǎo)老師：席明哲小組成員：胡忠健葉逸云胡政璽 周克勇阮基石 劉斌完成日期：2017.4.11文摘：本文利用ansys有限元分析軟件，對均布壓力和周期載荷共 同作用下的一周邊簡支金屬圓盤做了彈塑性分析， 得出了該圓盤在復(fù) 雜作用力下的響應(yīng)情況。關(guān)鍵詞：ansys;金屬圓盤；彈塑性分析1問題描述結(jié)構(gòu)如果經(jīng)受大變形，其變化的幾何形狀可能會引起結(jié)構(gòu)的非線形響 應(yīng)。如圖1所示金屬圓盤在手動均布載荷 P和周期載荷F的作用下, 其 響 應(yīng) 是 什 么 形 式？PZDMpa圖1 IE盤受力工、息圖圖3幾何模型32載荷一時間由我圖2,建立有限元模型(1)建立幾何模型為便于說明問題，根據(jù)其對稱性

2、，取如圖3所示的圓盤橫截面的1/2 建立幾何模型。(2)輸入材料參數(shù)材料為各向同性材料，輸入的材料性能參數(shù)有：材料的彈性模量E=120GP留白松比區(qū)=0.3,密度為7800kgPm3將應(yīng)力、應(yīng)變值輸入,可得應(yīng)力、應(yīng)變關(guān)系曲線圖，如圖 4所示。-1/6-(3)網(wǎng)格劃分所建模型為平面模型，選擇8節(jié)點四邊形單元對其進(jìn)行有限元網(wǎng)格劃 分。共分得180個單元，608個節(jié)點，如圖5所示。ELEMENTSANSYSR15.0AER 9 2317 20:53s34CYCLIC LCADTNG OF A FTK1D CTRFLRR PLATE網(wǎng)格劃分顯示3加載求解求解過程分為7個載荷步，分別用來模擬靜載荷的作用

3、和周期載荷的6個時間段。求解完成后，讀取最后一步的求解結(jié)果，并畫出變形圖、X方向位移等值線圖、Y方向位移等值線圖、合位移等值線圖、 X方向應(yīng)力等值線圖、Y方向應(yīng)力等值線圖、如等效應(yīng)力等值線圖如下所 不。變形形狀顯示x方向位移等值線圖-,013153-0(M376OnSll-0587550-bO394/3MM-,021fl8&-,03t022-O262CTCYCLIC LQAD1HG OF FIXED CIRCULAR ELATEAPR 12 2DL714;29t2SNCDAL SOLUTIONTIME-7SUB =4Dt -J3D4SMJ -* 0394方向等值線圖合位移等值線圖NODiL S

4、OLUTIOKSTENANSYSR15.0SUB TA?R 12 2017TIME=7RSY5=3=-C394SHN - .3fiS+0染優(yōu) -.25009.3B5E4-O&-1CX*DDd2HX*DS-一,昶隹+口號一1旭+口-aacEoa6銃+09.asoE+aCYCLIC LOADING OF FIXED CIRCU1AR PLATE方向應(yīng)力等值線圖Y方向等值線圖等效應(yīng)力等值線圖4結(jié)果分析將應(yīng)力隨時間變化曲線以圖表的形式輸出， 如圖7所示。由圖可知當(dāng)t=2、3、4、5、6、7時，周期載荷F為最大，D點Y方向應(yīng)力也相應(yīng)達(dá)到最大值4圖64合位移等值線圖*712E+0S一后口目t1JEE+D3

5、.15SE4O9.勺&芯*041NCDAL SOLUTIOTS1LP=7SUB =4TIHE=iSEQV2同DHX =394 SNN =.712E-k38SMX =.294E-k3&AN瑞APR 15 501714:31:57APR 12 2017 L4:47:1BCYCLIC LOADING DF FIXED CIRCULAR PLATED點Y方向應(yīng)力同時間的關(guān)系曲線結(jié)論：塑性是一種在某種給定載荷下，材料產(chǎn)生永久變形的材料特性, 對大多的工程材料來說，當(dāng)其應(yīng)力低于比例極限時，應(yīng)力一應(yīng)變關(guān)系 是線性的。另外，大多數(shù)材料在其應(yīng)力低于屈服點時，表現(xiàn)為彈性行 為，也就是說，當(dāng)移走載荷時，其應(yīng)變也完全

6、消失。由于屈服點和比例極限相差很小，因此在ANSYSS序中，假定它們相 同。在應(yīng)力一應(yīng)變的曲線中，低于屈服點的叫作彈性部分，超過屈服 點的叫作塑性部分，也叫作應(yīng)變強化部分。塑性分析中考慮了塑性區(qū) 域的材料特性。通過有限元的模擬過程，我們對金屬的彈塑性在變形過程中的非線性有了更深的理解命令步驟FILNAME,EXERCISE3/PREP7ET,1,PLANE82KEYOPT,1,3,1MP,EX,1,1.2E11MP,NUXY,1,0.3TB,KINH,1,1,5TBPT,0.0011,1.32E8TBPT,0.0018,1.89E8TBPT,0.0026,2.21E8TBPT,0.0045,2

7、.70E8TBPT,0.0098,2.94E8/AXLAB,X,LOG STARAIN/AXLAB,Y,TRUE STRES(PA)TBPL,KINH,1RECYNG,0,0.3,0,0.02/PNUM,LINE,1LSEL,S,1,3,2LESIZE,ALL,30LSEL,S,2,4,2LESIZE,ALL,6AMESH,ALLEPLOTFINISH/SOLUNLGEOM,ONNSUBST,10,25,2OUTRES,ALL,ALLNTOP=NODE(0,0.02,0)NRIGHT=NODE(0.3,0,0)NSEL,S,LOC,X,0.3D,ALL,ALLNSEL,S,LOC,X,0D,A

8、LL,UX,0NSEL,S,LOC,Y,0.02SF,ALL,PRES,1E7ALLSELLSWRITE,1F=1E4NSEL,S,NODE,NTOPF,ALL,FY,-FALLSELNSUBST,4,25,2LSWRITE,2NSEL,S,NODE,NTOPF,ALL,FY,FALLSELNSUBST,4,25,2LSWRITE,3NSEL,S,NODE,NTOPF,ALL,FY,-F4ALLSELNSUBST,4,25,2LSWRITE,4NSEL,S,NODE,NTOPF,ALL,FY,FALLSELNSUBST,4,25,2LSWRITE,5NSEL,S,NODE,NTOPF,ALL,

9、FY,-FALLSELNSUBST,4,25,2LSWRITE,6NSEL,S,NODE,NTOPF,ALL,FY,FALLSELNSUBST,4,25,2LSWRITE,7LSSOLVE,1,7,1FINISE/POST1SET,LASTPLDISP,0PLNSOL,U,XPLNSOL,U,YPLNSOL,U,SUMPLNSOL,S,XPLNSOL,S,YPLNSOL,S,EQVFINISH/POST26NSEL,S,NODE,NTOPELEM=ELNEXT(0)ALLSELESOL,2,ELEM,NTOP,S,YESOL,3,ELEM,NTOP,EPEL,YESOL,4,ELEM,NTOP,EPPL,YADD,5,3,4,1,1,0/AXLAB,X,TIM