ANSYS平面应力分析例子

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1、第七章平面问题分析实例本章将介绍工程常见的一大类问题�平面问题。平面问题的模型上可以大大简化而又不失精度。平面问题分为平面应力问题和平面应变问题。本章中将对平面应力问题举例进行介绍�平面应变问题的分析过程和要求与平面应力问题基本一致�所区别的只是单元的行为方式选项设置不同而已�平面应力要求选择的是PlaneStress�而平面应变问题选择PlaneStrain。本章中通过对高速旋转的光盘的应力分析来介绍ANSYS中关于平面应力问题分析的基本过程和注意事项。7�1问题描述标准光盘�置于52倍速的光驱中处于最大读取速度�约为100

2、00转/分��计算其应力分布。标准光盘参数�外径�120mm内孔径�15mm厚度�1.2mm4弹性模量1.6×10MPa33密度�2.2×10Kg/m7�2建立模型虽然本实例模型比较简单�但是也包含了ANSYS分析的各个过程�其中包括设定分析作业名和标题�定义单元类型和实常数�定义材料属性�建立几何模型�划分有限元网格。下面就结合本实例进行介绍�本实例中的单位为应力单位MPa�力单位为N�长度为mm。7�2�1设定分析作业名和标题在进行一个新的有限元分析时�通常需要修改数据库文件名�并在图形输出窗口中定义一个标题用来说明当前进

3、行的工作内容。另外�对于不同的分析范畴�结构分析、热分析、流体分析、电磁场分析等�ANSYS6.1所用的主菜单的内容不尽相同�为此我们需要在分析开始时选定分析内容的范畴�以便ANSYS6.1显示出跟其相对应的菜单选项。�1�选取菜单路径UtilityMenu

4、File

5、ChangeJobname�将ChangeJobname�弹出修改文件名�对话框�如图7.1所示。图7.1设定分析文件名�2�在Enternewjobname�输入新文件名�文本框中输入文字“CH07”�为本分析实例的数据库文件名。�3�单击按钮�完成文件名的修

6、改。�4�选取菜单路径UtilityMenu

7、File

8、ChangeTitle�将弹出修改标题�ChangeTitle�对话框�如图7.2所示。图7.2设定分析标题�5�在Enternewtitle�输入新标题�文本框中输入文字“staticanalysisofahigh-speedrotatingCD”�为本分析实例的标题名。�6�单击按钮�完成对标题名的指定。�7�选取菜单路径UtilityMenu

9、Plot

10、Replot�指定的标题“staticanalysisofahigh-speedrotatingCD”将显示在图形

11、窗口的左下角。�8�选取菜单路径MainMenu

12、Preference�将弹出PreferenceofGUIFiltering�菜单过滤参数选择�对话框�选中Structural复选框�单击按钮确定。7�2�2定义单元类型在进行有限元分析时�首先应根据分析问题的几何结构�分析类型和所分析的问题的精度要求等�选定适合具体分析的单元类型。本例中选用4节点四边形板单元PLANE42�PLANE42不仅可用于计算平面应力问题�还可以用于分析平面应变和轴对称问题。�1�选取菜单路径MainMenu

13、Preprocessor

14、Elemen

15、tType

16、Add/Edit/Delete�将弹出ElementTypes�单元类型�对话框。�2�单击按钮�将弹出LibraryofElementTypes�单元类型库�对话框,如图7.3所示。图7.3单元类型库对话框�3�然后在左边的列表框中选择“Solid”�选择实体单元类型。�4�在右边的列表框中选择“Quad4node42”�选择4节点四边形板单元PLANE42。�5�单击按钮�将PLANE42单元添加�并关闭单元类型库对话框�同时返回到第一步弹出的单元类型对话框�如图7.4所示。图7.4单元类型及选项对话框�6�单

17、击按钮�弹出如图7.5所示的PLANE42elementtypeoptions�单元选项设置�对话框�对PLANE单元进行设置�使其可用于计算平面应力问题。图7.5单元选项设置对话框�7�在Elementbehavior�单元行为方式�下拉列表选择Planestressw/thk�带有厚度的平面应力�选项。�8�单击按钮�接受选项�关闭单元选项设置对话框�返回到图7.4所示的单元类型对话框。�9�单击按钮�关闭单元类型对话框�结束单元类型的添加。7�2�3定义实常数本实例中选用带有厚度的平面应力行为方式的PLANE42单元�需

18、要设置其厚度实常数。�1�单击MainMenu

19、Preprocessor

20、RealConstants

21、Add/Edit/Delete�弹出如图7.6所示Realconstants�实常数�对话框。图7.6实常数添加对话框�2�单击按钮�弹出如图7.7所示ElementType