楔形体的应力分布分析ANSYS(原创)

弹性力学上机作业

楔形体的承载分析

班级：海工08-1

姓名：

学号：

2011年5月23日星期一完成

当晚10点50分享

定于2011年5月24日上缴作业

请下载的同学自行修改该文档，请不要和本人的作业雷同！！！

谢谢！！

1.问题重述

楔形体受自重以及齐顶水压作用，求应力分布，已知：

弹性模量E=2×104MPa，泊松比μ=0.167，厚度为1m（作为平面应力问题），高度10m，底边长7m，自重p=2.4×104N/m3，水密度为ρ=103kg/m3。本题中的重力加速度取g=10m/s2。

图1 楔形体承载示意图

2.问题分析

该问题属于线性静力学问题，作为平面问题进行分析求解。由于楔形体受到齐顶水压力，采用函数加载法施加载荷。

3.求解步骤和方法

3.1建立工作文件名和工作标题

1)选择Utility Menu-File-Change Jobname命令，出现Change Jobname对话框。在

“/FILNAM”Enter new Jobname中输入文件工作名PRO1（即问题1），点击OK。

2)选择Utility Menu-File-Change Title命令，输入W ATER PRESSURE，单击OK。

3.2定义单元类型

1)选择Main Menu-Preprocessor-Element Type-Add/Edit/Delete，在对话框中单击“Add”，

出现Library of Element Types对话框，选择“Structural Solid, Triangle 6node2 ”，在Element type reference number栏中输入1，点击OK。

2)单击Element Types上的Options，在对话框中的Element behavior K3下拉选框中选择

Plain strain，单击OK。

3)单击Element Type对话框中的Close，关闭该框。

3.3定义材料性能参数

1)选择Main Menu-Preprocessor-Material Pros-Material Models，出现Define Material Model

Behavior对话框。

2)在Material Models Available 依次双击Structural-Linear-Elastic-Isotropic，（即，结构-线

性-弹性-各向同性），在出现的对话框EX栏中输入，“2E10”，即弹性模量E=2×104MPa，在PRXY中输入0.167，即泊松比μ=0.167，点击OK。

3)在Density中输入2.4E3，即材料密度为2400kg/m3，换算为自重即为p=2.4×104N/m3。

4)在Define Material Model Behavior对话框中点击Material-Exit，退出。

3.4创建几何模型、划分网格

1)选择Main Menu-Preprocessor-Modeling-Create-KeyPoints-In active CS，在NPT Keypoint

nuber输入1，在X,Y,Z Location in active CS输入栏分别输入0，0，0，单击Apply。

2)参照上一步的操作，依次创建一下关键点：2(7,0,0)，3(0,10,0)。单击OK。

3)选择Main Menu-Preprocessor-Modeling-Create-Areas-Arbitrary-Though KPs，在屏幕上依

次点取1，2，3，1各个关键点，单击OK。创建楔形体成功。

4)选择Main Menu-Preprocessor-Meshing-Size Cntls-Manual Size-Lines-Picked Lines，在对

话框中输入1，再在NDIV No. of element divisions 输入20。

5)之后参照上步操作，将直线2，3的NDIV No. of element divisions设置为30。

6)选择Main Menu-Preprocessor-Meshing-Mesh-Areas-Mapped-By corners，出现Map Mesh

Area by选择菜单，输入1，点击OK，再次在Map Mesh Area by菜单输入3，2，1，点击OK。

7)选择Utility Menu-Select-Everything。

8)选择Utility Menu-Plot-Element，ANSYS显示窗口显示网格划分结果。

图2 网格划分结果

9)Save Database，输入1-1.db。

3.5加载求解

1)选择Main Menu-Solutions-Analysis Type-New analysis，选择分析类型为Static，点击OK。

2)选择Main Menu-Solution-Define loads-Apply-Functions-Define/edit，出现Function Editor，

参照下图设置。选择对话框上的File-Save，出现另存为对话框，将函数命名为FUNC 保存为工作目录下，单击保存。Close关闭Function editor。

图3 函数编辑器对话框

3)选择Main Menu-Solution-Define Loads-Apply-Functions-Read file，打开FUNC.func；出

现Function Loader，在table parameter name输入PRES1单击OK。

4)选择Main Menu-Solution-Define loads-Apply-Structural-Pressure-On lines，出现Apply

PRES on lines，在输入栏中输入3，点击OK，出现Apply PRES on lines，在[SFL]Apply PRES on lines as a 下拉菜单中选择Existing table，点击OK，出现Apply PRES on lines，选择PRES1，点击OK。

5)选择Main Menu-Solution-Define loads-Apply-Structural-Displacement-On lines，出现

Apply U,ROT on L选择菜单，输入1，点击OK，出现Apply U,ROT on Lines，参照下图设置。Displacement value 输入0。

图4 施加位移载荷对话框

6)选择Main Menu-Solution-Define loads-Apply-Structural-Inertia-Gravity-Global，将Y方向

重力加速度设置为10。

7)选择Utility Menu-File-Save as，保存为1-2.db。

8)选择Main Menu-Solution-Solve-Current LS，单击Solve current load step上的OK，ANSYS

开始求解计算，求解结束后系统反馈Note提示框，点击Close关闭即可。

9)选择Utility Menu-File-Save as，出现save database 对话框，输入1-3.db，保存求解结果。

3.6查看求解结果

1)选择Main Menu-General Postproc-Plot Results-Contour Plot-Nodal Solu，出现Contour

Nodal Solution data，选择Nodal Solution-DOF Solution-Displacement vector sum，单击OK，出现如下图所示合位移等值线图。

图7 合位移等值线图

2)选择Main Menu-General Postproc-Plot Results-Contour Plot-Nodal Solu，出现Contour

Nodal Solution data，选择Nodal Solution-Stress-von Mises stress，单击OK，ANSYS显示框框显示如下图所示等效应力场等值线图。

图8 等效应力场等值线图

3)保存数据，退出程序。