带孔薄板有限元分析
有限元实验内容_带孔板受拉分析实例
实验一ANSYS软件环境一、实验目的：熟悉ANSYS软件菜单、窗口等环境、软件分析功能及解题步骤。
二、实验设备：微机（P4配置），ANSYS软件（教学版）。
三、实验内容：ANSYS软件功能、菜单、窗口及解题步骤介绍。
四、实验步骤：1、ANSYS界面介绍：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ANSYS7.0的用户界面。
（1）主窗口ANSYS7.0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的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。
②Input Line(Input 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中的常用命令。
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ANSYS最主要的功能，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ANSYS7.0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ANSYS用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。
开孔模板有限元分析
如图所示，一个长300 mm，宽80 mm，厚5 mm的平板，上边缘有一个半径为10 mm的半孔，板的两端受50N1、在DM模块建立如图所示的面向有限元分析的的实体模型；2、将实体模型导入DS模块中进行静力学求解，给出其总体的位移图、应力图、开孔截面上的正应力分布图等；将理论值与实际值相比较；3、，分析两个模型求解结果的不同，并将理论值与实际值相比较；4、要求熟悉仿真分析的基本步骤，学会结合力学知识对有限元计算结果进行分析。
解题步骤（模型1）：1、启动ANSYS Workbench；2、在Toolbox下打开Component Systems，拖动Geometry至到右侧空白区域内；3、双击A2项，打开Design Modern界面，选择Millimeter单位，单击OK按钮；图1 选择单位制4、在XY平面创建模型，尺寸如图2所示，拉伸厚度为5mm；图2 模型的基本尺寸5、如图3所示，选中板的一个端面，单击新建平面Plane4，在明细窗口中设置如图4所示，单击Generate即生成平板的中心面；图3 中心面图4 明细窗口6、如图5所示，冻结模型（tools>freeze），在中心面处生成切片（create>slice），基准面选择Plane4；图5 冻结模型7、用鼠标直接拖住toolbox中的static structural至A2栏中，如图6所示，双击B4栏；图6 打开static structural模块8、设置单位制，选择units>metric（mm，kg，N，s，mV，mA）；9、定义材料属性，点击左侧结构树中的geometry，在出现的2个solid中单击其中的一个，添加新材料：返回到project schematic窗口，再双击B2栏，如图7所示；图7 workbench材料库10、设置材料属性，相关设置如图8所示；图8 编辑材料属性11、返回到project，然后用鼠标左键选中B4栏并在右键弹出的快捷菜单中选中refresh；12、确定材料，点击左侧结构树中的geometry中的第一个solid，然后执行如图9所示步骤（material >assignment >steel）；图9 确定材料13、划分网格，在mesh的明细栏窗口中设定element size为5mm，单击Generate生成如图10所示的网格；图10 网格划分14、施加约束和载荷，单击static structural，选择长方体的左侧面，用鼠标右键选择insert>fixed support，选择长方体右侧面，用鼠标右键选择insert>force，大小设定为50N，方向如图11所示；图11 约束和载荷15、求解，单击solution，在弹出的工具条deformation下选择totall查看总变形，stress下选择equivalent stress查看Von Mises等效应力；选择normal查看该面的正应力，单击Generate。
基于solidworks带孔平板的有限元分析
基于solidworks 带孔平板的有限元分析1、题目要求计算分析如下模型：已知：cm50cm 5cm 100/7.23.0/2100001/100322距都为，内孔距左边距和下边，内孔模型长宽都为======R cm g cm N E cmt cm N p ρμ2、解题过程 解题思路对基础的平板进行分析 通过网格控制进行分析 对1/4平板进行分析对平板的应力奇异性进行思考讨论1）首先在solidworks 中对材质进行编辑2）、在solidwroks中的simlulation中新建算例‘plate-初次’3）、在夹具中选择固定几何体如下图所示：4）、在外部载荷中选取压力5）、生成网络6）运算求解结果如下对于上述模型局部进行优化新建算例‘plate-分割线’重复上述操作进行网格控制：对分割线的表面进行网格控制已达到较好的分析其中单元大小0.9mm比率取1.1控制结果为：再次进行运算求解：新建算例‘plate-分割线-四分之一’模型如下：重复上述操作：计算求解：应力奇异性的分析：这里选取进行网格控制的应力奇异性进行讨论：应力306.3746 308.2766 308.4553 308.7128 308.4333 309.483603 （N/cm^2）相对误差平0.2344%均值可以发现应力基本保持不变，不会随着网格控制的细化发生巨大变化，因此带孔平板不具有应力奇异性。
3、新的体会和学到的知识通过带孔平板的有限元分析，对于有限元分析的前期工作有了很深刻的了解，同时对于前期对称处理模型以便简化。
最主要的是了解到应力奇异性与应力集中式两个概念。
应力奇异性会随着网格的细化，应力发生急剧变化。
而应力集中则不然。
应力奇异一定应力集中，但是应力集中不一定应力奇异。
基于MARC的含圆孔正方形薄板四周受力性能的有限元分析
基于MARC的含圆孔正方形薄板四周受力性能的有限元分析学院：班级：学号：姓名：标题：针对含圆孔的正方形板四周受力性能的有限元分析摘要：采用通用的有限元程序MARC研究含圆孔的正方形板四周受力问题。
在工件工作时，小孔的边缘会产生应力集中的现象，极端情况下甚至会发生破坏，导致失效。
通过对该模型的分析，计算出其最大应力、最大位移及所发生的位置，得出其承载能力和变形特征，使该力学模型更好服务于建造等工程方面。
关键词:圆孔、正方形板、受均布力、最大应力、最大位移、位置、四分之一Title: hole for a square plate with four weeks of the force Finite Element AnalysisAbstract: In view of daily life, building structure, mechanical steel structure of the existence of multi-shaped plate with a circular hole is the mechanicalmodel, its bearing capacity and design studies and calculations of concern.In this paper, general finite element program MARC square hole of theplate four weeks with the force the issue. Through analysis of the model tocalculate the maximum stress, maximum displacement and the location ofoccurrence, reached its carrying capacity and deformation characteristics.So that the mechanical model to better serve the construction and otherprojects.Keywords: round hole, square plate, force, maximum stress, maximum displacement, position, deformation characteristics,horizontal direction, vertical direction,a quarter正文1.引言：鉴于日常生活中建筑结构，机械钢架等结构中多存在含圆孔的正形板的力学模型，其承载性能和设计方法的研究和计算值得关注。
实验四薄板圆孔的有限元分析
（2） 生成一个圆孔 Main Menu>Preprocessor>Modeling>Create>Areas>Circle>Solid Circle，弹出如图所示的 【Solid Circular Area】对话框。分别在【WP X】、【WP Y】和【Radius】文本框中输入“0”、 “0”、“5”。单击 OK 按钮，生成结果如下左图所示。 （3） 执行面相减操作 Main Menu>Preprocessor>Modeling>Operate>Booleans>Subtract>Areas，弹出一个拾取 框。拾取编号为 A1 的面，单击 OK 按钮。然后拾取编号为 A2 的圆面，单击 OK 按钮。生 成结果如下右图所示。
泊松比=0.3 拉伸载荷：
P=1000Pa 几何参数：
平板厚度 t=0.1m。 单元类型：
Structural Solid Quad 8node 82 1. 定义工作文件名和工作标题 （1） 定义工作文件名 Utility Menu>File>Change Jobname，输入文件名，选择【New log and error files】复选框， 单击 OK 按钮。 （2） 定义工作标题 Utility Menu>File>Change Title，输入工作标题，单击 OK。 （3） 重新显示 Utility Menu>Plot>Replot （4） 关闭三角坐标符号 Utility Menu>PlotCtrls>Window Controls>Window Options，弹出【Windows Options】对
单击 Add 按钮，弹出如图所示的【Library of Element Types】对话框。选择“Structural Solid” 和“Quad 8node 82”选项，单击 OK 按钮，然后单击 Close 按钮。
abaqus带孔平板的有限元分析
5.
组装零件 (Context Bar: Module Assemble) Toolbox Area: click Instance Part Create Instance Window: select Parts: plate; click OK
6.
定义加载步 (Context Bar: Module Step)
-2-
9.
Байду номын сангаас
ABAQUS step-by-step 建模分析实例 1
S11; click OK 11. 计算结果的验证： 对于以上计算方案，由图 4 得到最大 Von Mises 等效应力为：288.342 MPa；由图 5 得 到最大的 x 方向主应力为：300.013 MPa。
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ABAQUS step-by-step 建模分析实例 1
实例 1：带孔平板的有限元分析
y 100 p R5 50 100 50 x 单位: mm p=100N/mm2 t=1 mm E=210000N/mm2 =0.3
图 1 平面问题的计算分析模型
1.
进入 ABAQUS/CAE 开始 程序 ABAQUS 6.xx ABAQUS CAE
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ABAQUS step-by-step 建模分析实例 1
Toolbox Area: click Create Step Create Step window: input Name: Tension; select Procedure type: General > Static, General; click Continue… Edit Step Window: click OK 7. 定义载荷与边界条件 (Context Bar: Module Load) Toolbox Area: click Create Load Create Load Window: input Name: pressure; select Step: Tension, Category: Mechanical, Types for Selected Step: Pressure; click Continue… Viewport: click the right edge of the plate Prompt Area: click Done Edit Load Window: input Magnitude: -100; click OK Toolbox Area: click Create Boundary Condition Create Boundary Condition Window: input Name: Fix Left Bottom Corner; select Step: Initial, Category: Mechanical, Types for Selected Step: Symmetry/Antisymmetry/Encastre; click Continue... Viewport: click the left bottom corner of the plate Prompt Area: click Done Edit Boundary Condition Window: select ENCASTRE(U1=U2=U3=UR1=UR2=UR3=0); click OK Toolbox Area: click Create Boundary Condition Create Boundary Condition Window: input Name: Fix Left Edge Horizontally; select Step: Initial, Category: Mechanical, Types for Selected Step: Displacement/Rotation; click Continue… Viewport: click the left edge of the plate Prompt Area: click Done Edit Boundary Condition Window: set U1: ON, U2: OFF, UR3: OFF; click OK 8. 划分网格 (Context Bar: Module Mesh) Menu Bar: select Seed > Edge by Number Viewport: select the inner circle Prompt Area: click Done Prompt Area: input 16 enter Viewport: shift select the outer four edges Prompt Area: click Done Prompt Area: input 8 enter Prompt Area: click Done Toolbox Bar: click Assign Element Type Element Type Window: (Quad Tab) set Reduced integration: OFF; click OK Toolbox Bar: click Mesh Part Instance Prompt Area: click Yes 计算分析 (Context Bar: Module Job) Toolbox Bar: click Create Job Create Job Window: input Name: Plate; click Continue… Edit Job Window: click OK Toolbox Bar: click Job Manager Job Manager Window: click Submit; click Monitor plate Monitor Window: click Dismiss when job is completed Job Manger Window: click Results 10. 后处理 (Context Bar: Module Visualization) 显示 Von Mises 应力云图：Toolbox Bar: click Plot Contour 显示应力的最大最小值：Menu Bar: select Viewport > Viewport Annotation Options… Viewport Annotation Options Window: (Legend Tab) select show min/max values: ON; click OK 显示 x 方向主应力云图：Menu Bar: select Result > Field Output… Field Output Window: select Primary Variable: S Stress components at integration points, Component:
薄板有限元分析-FEM 作业
薄板有限元分析-FEM 作业1.题目描述：对于一个平面应力问题，在一个长度为30cm，宽度为20cm，中间有一椭圆的小孔的薄板，椭圆长半轴a=1cm，短半轴b=1/3cm，椭圆倾斜角度相对坐标轴X轴60度，薄板在左右两侧均受到10KN/m的均布拉伸载荷。
2.几何建模：首先建立长度为30cm，宽度为20cm的矩形板，建模单位需要转换为m，操作路径：Main menu/PreFERENCES/Preprocessor/Modeling/Creat/Areas/Rectangle/By Dimensions，弹出如下窗口，并输入尺寸参数。
建立矩形面的效果图如下矩形板中间有椭圆开孔，需要建立局部坐标系，首先将工作平面移动至矩形板中间位置，操作如下：Workplane/Offset WP by Increments，X向移动0.15m，Y向移动0.1m。
因为椭圆倾斜角度相对坐标轴X轴60度，所以需要将工作平面逆时针选择60°，如下所示。
在平面中间建立柱坐标系。
操作如下：Workplane/Local Coordinate System/Create Local CS/At WP Origin。
弹出如下菜单，设置坐标系类型为Cylindrical 1，点击OK。
其中Par1输入1/3，表示b=1/3分别通过关键点建立，建立椭圆的两个端点，坐标分别为（0.1,0,0）、（-0.01,0,0），关键点建立的操作路径如下：Main menu/PreFERENCES/Preprocessor/Modeling/Creat/ Keypoints/In Actice CS。
然后在当前坐标系下连接这两个关键点。
操作路径：Main menu/PreFERENCES/Preprocessor/Modeling/Creat/lines/In Active Coord，弹出对话框，分别拾取上述两个节点，点击OK完成建模，如下所示。
薄板有限元分析
板中圆孔的应力集中问题：如图所示为一个承受单向拉伸的无限大板，在其中心位置有一个小圆孔。
材料属性为弹性模量E= Pa泊松比为0.3,拉伸载荷q=1000Pa平板厚度t=0.1.201、定义工作名和工作标题（1）定义工作文件名：在弹出的Cha nge Job name对话框中输入Plate。
选择New log and error files复选框，单击OK按钮。
（2）定义工作标题：在弹出的的Change Title对话框中输入The analysis of plate stress with small circle单击OK按钮。
（3）重新显示：执行replot命令。
2、定义单元类型和材料属性（1）选择单元类型：在弹出的Element Type中，单击Add按钮，弹出所示对话框，选择Structural Solid 和Quad 8node 82选项，单击OK ,然后 单击close 。
(2) 设置材料属性：在弹出的 defi ne material models behavior 窗口中，双 击 structural/linear/elastic/isotropic 选项，弹出 linear isotropic material properties for material number 1 对话框，EX 和 PRXY 分别输入 2e11 和0.3,单击OK,执行exit 命令Lintar Isotropic f^lattrial Proptrtits for f^lattrial Numbtr 1Add Temperature Delete Temperature□K（3）保存数据：单击SAVE_DB 按钮。
3、创建几何模型PRXYCancel Linejr Isotropic Properties for Material Nuinbcr 1T1Help（1）生成一个矩形面：执行相应操作弹出create recta ngle by dime nsio ns对话框，输入数据，单击OK,显示一个矩形。
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带孔薄板有限元分析
基于ABAQUS/CAE软件对带孔薄板的分析1.模型的建立
1.1模型简为平面应力问题，建立二维平面可变形壳体模型;
1.2模型的草图，单位为 m尺寸如图所示
1.3二维平面模型图
2.赋予材料属性
2.1 sheet 材料为homogeneous isotropic均匀各向同性材料）,E=210Gpa, u=0.3,板厚为0.02m；
22上述建立的材料赋给模型，如下图所示
3.约束边界及施加载荷
3.1约束：左端固支；载荷：右端施加均布拉力，大小为60Mpa如下图所示；
4.划分网格
4.1分割模型，孔周围存在应力集中，附近应网格较密，板边界可以网格布置稀疏，有利于电脑求解速度加快，节约时间，而且精度也相应提高；模型分割如下图所示；
4.2 布置边界种子，在圆环边界附近布置种子密集，可以使网格便密，如下图所示；
4.3网格划分单元的选取
CPS8R: An 8-node biquadratic plane stress quadrilateral,
4.4网格划分如下图所示
reduced integration. （8节点四边形二次单元，采用减缩积
分）
7
5.计算求解
5.1建立工作
6.后处理，查看分析结果
6.1 模型Mises应力图，材料力学强度理论中的第四强度理论，机变能密度理论，单位为Pa,如下图所示应力云图，最大值和最小值一再图中标出
最大应力：2.386+eO8Pa,约为238.6Mpa,在孔的最下端处；
最小应力：3.984+eO6Pa,大约为 3.984Mpa；
6.2通过后处理，拉伸平面0.02m 后模型的三维应力云图;Sj Mimes (Avg: 75%) +?.3®^+D5 +?.l?Qfl+Ot ： +l,?95fl+08 +1.7^9fl+0ti +1.64Mfl+D0 +l.-q06fl+fl6 +1怎1站+骼 +l 1(Sl?e i +£l6 +6■总畐站+D A +41S0B«+DT +i ：s M3c+D7 1—1- +J.WIe+De Mtxs 斗孔3駅 Elim! SHEETS-Ut htodff ； 64 Min* +3：.理•十 D 百 日OH%； SHEET-1 ^3 陶则：150 Maw: +ZJOGE+DOD Anflyfif th* *h ・*t with 4 心阳・ hoi* in th* rniddi* OCB: shee^odt! Abdqus/Stjndard 6.9-3 Thu Jun 2B 20:30:21 GMT-it-aBiao M1Z 5t«P； S^p-1 Encrement 1: Step Tirrie Primary Var: £ Mtsof Defcrrned V”； U 。
讲射怕試审“ ScA 刊曲匕 *1-,95S«+Q2 6.2 模型位移云图（位移单位：m ； 最大位移：5.106e-04m ，约为 51.06mm 最小位移：0; g t :K :s :K ^^ le-L e-i l s - :r "*-»-.t ■■*.■: •=・1: 4-- -■ ■- "- ' -T a L/Ainr L r d l r a u r ;" 一 Ln*
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7总结
通过ABAQUS/CA 有限元软件简单的对一个各向同性均匀的板， 进行了应力 分析，通过分析我们可以知道，板的最大应力及变形值，这个值可以供我们参 考，可以采取一些措施来使模型的变形及应力在材料所允许的安全范围之类， 这种分析方法在工程实际问题中具有一定的实际意义！ Mat; 4 J U --fl-ii 4 MfideE
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