带孔矩形板有限元建模分析
板结构有限元分析实例详解
板结构有限元分析实例详解板结构是一种常见的结构形式，广泛应用于建筑、航空航天、机械、电子等领域。
板结构的特点是结构主要由板和边界构件组成，受到外加载荷作用时，产生弯曲和剪切变形。
为了评估板结构的强度和稳定性，可以使用有限元分析方法进行分析。
本文将以一座大跨度板结构为例，详解板结构有限元分析的步骤及其相关实例。
首先，我们需要对板结构进行几何建模。
通常情况下，板结构可以简化为二维平面问题。
我们可以使用专业的有限元分析软件，如ANSYS、ABAQUS等，进行几何建模。
在建模过程中，需要确定结构的几何形状、边界条件、加载方式等参数。
以一块长方形板作为例子，我们可以在软件中创建一个二维平面，并定义板的几何尺寸和材料属性。
接下来，我们需要对板结构进行网格划分。
有限元分析方法将结构划分为许多小的单元，然后对每个单元进行分析计算。
在板结构分析中，常用的单元类型包括矩形单元、三角形单元、四边形单元等。
我们可以根据实际需要选择适当的单元类型和网格密度，并利用软件自动生成板结构的网格。
然后，我们需要为板结构定义边界条件。
边界条件包括支撑条件和加载条件两个方面。
支撑条件描述了板结构受力的边界，通常包括固定支撑、滑动支撑、自由支撑等情况。
加载条件描述了外力或外载荷施加在板结构上的方式和大小。
在我们的例子中，假设板结构的四个边界均为固定支撑，我们可以在软件中设置相应的边界条件。
之后，我们需要为板结构定义材料属性。
板结构的材料属性包括弹性模量、泊松比、密度等参数。
这些参数描述了板结构在受力时的材料性能和特性。
我们需要根据实际的材料情况，为板结构指定合适的材料属性，并在软件中进行设置。
最后，我们可以对板结构进行有限元分析计算。
在软件中，我们可以选择合适的求解器和分析方法，进行结构的静力分析、动力分析、稳定性分析等。
通过有限元分析，我们可以得到板结构在受力状态下的变形、应力分布、应变分布等结果。
总之，通过板结构的有限元分析，我们可以对结构的强度、稳定性、振动等性能进行评估和优化。
弹性力学平面问题的有限元法实例
分析与决策
(1)何种类型？
平面问题中的结构问题，且为静力问题；
平面问题中具有对称性，为减少[K]，简化模型取
1/4；
简化后加约束，（1）在ox面上，位移u是对称的，
位移v是反对称的；在oy面上，位移u是反对称的， 位移v是对称的； （2）在ox面上，载荷对称，在oy 面上，载荷对称；
(1)何种类型？
4.5剖分面（续）
以垂线剖分面。依次单击preprocessor-modelingoperate-booleans-divide-area by line，弹出对话框， 选择对话框中的box单选，用窗口选择两个面元素， 后单击apply,在窗口中选L6-ok,完成面元素剖分。 单击plotctrls菜单中的numbering命令，关闭line numbers –ok; 单击plot菜单中的area命令，用面元素显示模型， 剖分的模型如图所示，由2个面变为4个面，面元素 的编号同时发生变化。
Preprocessor-material
props-material models-弹出define material model behavior 对话框-列表框material models available中， 依次单击structural-linear-elastic-isotropic， 添加弹性模量2.1e+11，泊松比0.3-ok;
操作过程
一、建立新文件
二、类型的选择 Structural-ok；
二、前处理
1、添加单元类型 选择：Quad 4node 42(单元库编号)； 具有厚度：选择 option-plane str w/thk(平面应力有厚度)；
2、设置实常数（Real constants）
平板孔口应力集中的ANSYS有限元分析喻光安
平板孔口应力集中的ANSYS 有限元分析一、开孔的应力集中和应力集中系数容器开孔后使承载截面减小，破坏了原有的应力分布，并产生应力集中，而且接管处容器壳体与接管形成不连续结构而产生边缘应力，这两种因素均使开孔或开孔接管部位的局部应力比壳体的薄膜应力大，这种现象称为开孔的应力集中。
常用应力集中系数t K 来描述接管处的应力集中特性。
未开孔时的名义应力为σ，开孔后按弹性方法计算出最大应力若为max σ，则弹性应力集中系数的定义为σσ/max t =K 。
下面以两向拉伸应力作用下的平板为例，利用ansys 有限元分析得出平板的受力情况，求出t K 的值，并与理论解作分析比较。
二、两向拉伸应力作用下平板的理论分析。
如图所示为无限平板受21σσ≥两向拉伸应力作用，由弹性力学的知识可得A 、B 两点的应力为213σσσ-=A ,12-3σσσ=B比较可得 1211max t -3σσσσσ==K 当σσσ==21时 2-31211max t ===σσσσσK 当σσ=1，σσ212=时 5.20.5-31max t ===σσσσσK三、建立模型。
设有中心带圆孔的长方形平板，板的厚度为0.05m ，圆孔的孔半径r=0.05m,材料的弹性模量E 为2e11，泊松比为0.3，板长度为30m ，宽度为230m ，m N /401=σ，m /202N =σ2σ 平板开小圆孔的应力集中取四分之一薄板，模型如下：对模型进行网格划分并施加荷载，并对圆孔周围的区域进行局部网格划分，划分后的模型。
，Ansys计算后的应力云图如下：由应力云图可知，圆孔处最大应力m N /27.100max =σ 验证公式当m /401N ==σσ，m N /20212==σσ时 50675.24027.1001max t ≈==σσK ，基本符合理论解2.5。
带中心圆孔矩形薄板有限元ANSYS报告
有限元计算报告题目：带中心圆孔的矩形薄板。
共（10）页班级：***姓名：***学号：***南京航空航天大学2013年5月12日目录摘要1 、计算题目及要求 (3)2 、计算方法及解题思路 (4)3 、原始数据 (5)4 、计算结果及分析 (6)5 、结论 (11)附录 (11)摘要：有限元法是一门技术基础课，是力学与现代计算技术相结合的产物，在现代结构设计方法中具有重要的意义。
本文应用Ansys软件对矩形平面梁进行计算分析，利用不同尺寸的网格计算指定点的位移和应力，并选出最优网格求出指定面或线的应力、挠度分布。
通过本次作业，加深对有限元法基本理论的理解，熟悉Ansys程序求解工程问题的一般步骤和方法。
1、计算题目及要求一矩形薄板，中心处有一圆孔，尺寸如图所示，厚度 t= 1.0 cm 。
在板的两端作用有均布拉力q= 128 kg / cm。
已知材料的弹性模量E，μ= 0.28，γ=7.8g/ cm2。
求：（1）试用3种疏密不同的网格进行计算，比较 A, B, C 三点处的应力，从而说明有限元法的收敛性。
（2）按最佳结果给出沿 Ox 轴、Oy 轴的应力分布。
（3）若在板的上、下表面也作用有均布拉力 q，两端同时作用有均布拉力q 时，以最佳网格分别计算沿 Ox 轴、Oy 轴的应力分布。
说明：（a）小孔的直径Φ取12 cm 。
（b）第（1）、（2）需与弹性理论解进行比较。
（c）均不考虑自重。
2、计算方法及解题思路：本结构是一个矩形薄板结构，由于长度和宽度远远大于其厚度，可将其视为平面应力问题，选取Plane82二维8节点实体单元。
有限元Ansys程序大致操作过程为：建立几何模型、选择单元类型、输入材料特性、网格划分、施加约束和载荷；求解；后处理。
本题求解指定点应力和沿特定路线应力分布。
通过定义keypoint实现，这样就可以查找该点处的应力；查看指定线上的应力分布，可以通过定义代表该线的路径实现。
模型简化：利用对称性原理，我们可以只对平板的四分之一进行研究。
ANSYS分析平面带孔平板报告
ANSYS分析平面带孔平板报告本报告主要针对一个平面带孔平板进行分析。
首先，我们将介绍分析目的和模型的几何参数。
然后，我们将讨论所选的材料特性和应用于模型的加载条件。
接下来，我们将详细描述ANSYS软件的使用方法和分析结果。
最后，我们将通过讨论结果和得出的结论总结整个分析过程。
1.分析目的和模型几何参数本次分析的目的是研究平面带孔平板的应力分布和变形情况。
为了进行分析，我们选择了一个矩形平板作为模型，并在中间位置加入一个圆形孔洞。
模型的几何参数如下：- 平板长度：L = 100 mm- 平板宽度：W = 50 mm- 孔洞直径：D = 10 mm2.材料特性和加载条件本次分析中，我们选择了一个均匀材料模型来代表平板的材料特性。
该材料的弹性模量E和泊松比ν分别设置为100GPa和0.3、我们将加载模型的边界条件设置为在平板的一侧施加一个垂直向下的恒定压力。
3.ANSYS软件的使用方法和分析结果我们使用ANSYS软件进行了分析。
首先，我们创建了平板的几何模型，并在模型中添加了孔洞。
然后，我们定义了材料特性和加载条件，并生成了有限元网格。
接下来，我们使用ANSYS的力学分析功能进行了平板的弹性力学分析。
我们计算了平板的应力分布和变形情况。
结果显示，在施加压力后，平板会发生弯曲，并且应力集中在孔洞周围。
边缘的应力较小，呈现均匀分布。
另外，我们还计算了平板的挠度，并绘制了挠度云图。
结果显示，孔洞周围的挠度较大，而边缘附近的挠度较小。
这是由于孔洞周围的应力集中导致的。
4.结果和讨论通过对分析结果的讨论，我们得出以下结论：-孔洞会导致平板发生应力集中，并增加了平板的应力水平。
-孔洞周围的挠度较大，而边缘附近的挠度较小。
-平板的应力分布和变形情况与材料特性、加载条件以及孔洞的大小和形状有关。
5.总结本报告详细描述了对平面带孔平板的应力分析。
通过使用ANSYS软件，我们能够计算平板的应力分布和变形情况，从而对平板的性能和行为进行评估。
带孔平板模型有限元分析
带孔平板模型分析一、问题重述如图所示，使用ANSYS分析平面带孔平板，分析在均布载荷作用下板内的应力分布。
已知条件：F = 20N/mm, L = 200mm, b= 100mm,圆孔半径r= 20,圆心坐标为(100,50), E = 200Gpa。
板的左端固定。
二、问题分析：从题目中可知这是一个有限元结构分析中的线性静力分析问题，由于只承受薄板长度和宽度方向所构成的平面上的载荷时，厚度方向没有载荷，一般沿厚度方向应力变化可不予考虑，即该问题可转化为平面应力问题。
虽然结构是对称的，但所加载荷不对称，所以不能使用对称模型。
三、问题求解：有限元问题求解一般分为三大步骤：1、建立有限元模型①建立或导入几何模型：结构比较简单，直接在an sys中建模既可。
先建一个长方形然后再中间画一个圆，两者相减即可。
②定义材料属性：主要设置材料的弹性模量以及泊松比：EX=200000 PRXY=0.3③划分网格建立有限元模型：网格的划分对结果的影响很大。
在此进行了多种不同方式的网格划分，以便对结果更好的进行分析比较。
单元类型均为PLANE82。
A 采用用户自定义网格尺寸参数，将长方形四条边网格长度都设置为20mm再进行自由分网。
得到的网格如下图所示。
可以看出这样的网格很不规整，有大有小，有规则的有不规则的。
B对前一种网格进行了改进，使用映射分网，但由于整个图形不能进行映射分网，所以在建模时将由四个小长方形组成一个大的长方形，中间再减去一个圆。
然后再将这四块用glue命令粘起来。
分网时将四块单独分网，这样就可以使用映射分网。
如下图所示。
可以看出，这样分出来的网格很漂亮，网格大小比较一致，这样求出来的结果更加有信服力。
B 映射划分网格2、 施加载荷并求解① 定义约束：将带孔平板的左侧边线固定，约束线上节点所有自由度 ② 施加载荷：在平板右侧施加均匀载荷，1Mpa 的拉力。
③ 设置分析选项并求解：主要求解变形量，应力，以及应变等信息。
带孔板受拉有限元分析
实验一ANSYS软件环境、实验目的：熟悉ANSY歎件菜单、窗口等环境、软件分析功能及解题步骤。
、实验设备：微机（P4配置），ANSYS^件（教学版）三、实验内容：ANSY S^件功能、菜单、窗口及解题步骤介绍四、实验步骤:1 、ANSY矫面介绍:ANSYS软件功能非常强大，应用范围很广，并具有友好的图形用户界面（GUI）和优秀和程序架构。
基于Motif标注的GUI主要由主窗口和输出窗口组成。
随着版本的不断升级，ANSYS 界面不断改进，不同版本间的界面存在着较大差别。
下面介绍的用户界面圏1-1 ANSYS工0主宙【］(1)主窗口的主窗口主要由以下5个部分组成。
①Utility 菜单这些菜单主要通过ANSYS勺相关功能组件起作用，比如文件控制、参数选择、图像参数控制及参数输入等。
②In put Lin e(l nput Window 命令输入窗口)命令输入窗口(也称为命令栏)用于显示程序的提示信息并允许用户直接输入命令，简化分析过程。
③工具栏(Toolbar)工具栏主要由按钮组成，这些按钮都是ANSYS^的常用命令。
用户可以根据工作类型定义自己的工具栏以提高分析效率。
④主菜单(Main Menu)主菜单包括了ANSYSft主要的功能，分为前处理器(Preprocessor )、求解器(Solution )、通用后处理器(General Postprocessor )、设计优化器(Design Optimizer )。
展开主菜单可以看到非常多的树状建模命令，这也是版本和以前版本的一个显著差别。
虽然菜单的外观改变了，但是菜单结构没有变化，这对ANSY酣户平滑升级非常有利。
⑤图形窗口( Graphic Windows )图形窗口用于显示分析过程的图形，实现图形的选取。
在这里可以看到实体建模各个过程的图形并可查看随后分析的结果。
(2)输出窗口( Output Windows )输出窗口用于显示程序的文本信息，即以简单表格形式显示过程数据等信息。
实验二带孔矩形板的建模及结构分析
实验二带孔矩形板的建模及结构分析一、实验目的1、熟练掌握实体建模2、掌握静力学分析3、验证理论分析结果二、实验器材能够安装ANSYS软件，内存在512MHz以上，硬盘有5G空间的计算机三、实验说明1、自底向上建模自底向上建立实体模型时，首先要定义关键点，再利用这些已有的关键点定义较高级的图元（线、面或体），这样由点到线，由线到面，由面到体，由低级到高级。
2、自顶向下建模当用户直接建立一个体时，ANSYS会自动生成所有从属于该体的低级图元。
这种一开始就从较高级图元开始建模的方法就叫做自顶向下建模。
3、ANSYS的技术特点是：1）惟一能实现多场及多场藕荷功能的软件；2）惟一实现前后处理、分析求解及多场分析统一数据库的大型FEA软件；3）独一无二的优化功能，惟一具有流畅优化功能的CFD软件；4）融合前后处理与分析求解于一身；5）强大的非线形分析功能；6）快速求解器；7）最早采用并行计算技术的FEA软件；8）从个人、工作站、大型机直至巨型机所有硬件平台上全部数据文件兼容。
三、实验内容和步骤一个带孔矩形板受平面内张拉，形状如图1所示。
左边固定，右边受荷载P作用，求其变形情况。
相关参数：板厚度为20mm长为200mm宽为100mm圆孔半径20mm载荷P = 20 +（学号×0.2）N/mm弹性模量E = 200Gpa1、定义工程名；过滤参数2、定义单元类型Main Menu > Preprocessor > Element Type > Add/Edit/Delete ...选择“Structural-Solid”，“10Node 92”单击OK3、定义材料特性EX=200 PRXY=0.3 Toolbar:SAVE_DBa.定义单元类型：Main Menu > Preprocessor > Element Type > Add/Edit/Delete ... 选择 “Structural-Solid”，“10Node 92” 单击OKb.设置材料属性：Main Menu > Preprocessor > material props > material models,弹出一个对话框，在material models avaiable下面的对话框中双击打开structural>linear>elastic>isotropic又弹出linearisotropic properties for material Number 1对话框，在EX后面输入1.9E11，在PRXY后面输入栏中输入0.3，在双击density,在DENS后面输入2.33e3，单击OK，然后单击material>exit,完成材料属性的设置。
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带孔矩形板有限元建模分析
1、问题描述
一个厚度为20mm的带孔矩形板受平面内张力，如下图所示。
左边固定，右边受载荷p=20N/mm作用，求其变形情况。
带孔矩形板参数：宽：200mm，高：100mm，孔半径：20mm，厚度：20mm 。
2、有限元模型的建立
（1）定义单位：在ANSYS软件操作主界面的输入窗口中输入“/UNIT,SI”，即定义为国际单位。
（2）定义单元类型：选用8节点四边形板单元PLANE183
（3）定义实常数：厚度为20mm。
（4）材料属性：Structural | Linear | Elastic | Isotropic 弹性模量2×105 MPa，泊松比为0.3。
（5）建立几何模型
（6）网格划分，建立有限元模型
3、施加载荷和边界条件（1）施加位移边界条件
（2）施加载荷
4、求解和应力分析
变形后的几何形状和未变形的几何形状
结构的总体位移云图
结构的Mises等效应力云图
5、结论
通过以上分析，可以看出在载荷施加方向的最大位移只有1.2微米左右，变形和应力都
很小，应力分布主要集中在孔的上下轮廓处，构成应力集中。