./《材料成型軟件應用》課程上機報告之二題目：中心帶圓孔方板均勻受壓的模擬分析報告專業：材料成型及控制工程班級：2014級學號：2014姓名：.一、問題描述已知一塊中心帶圓孔的正方形鋼板,邊長為200mm,中心圓孔直徑為50mm,常溫下受拉力q=50N/mm,厚度為t=2mm,彈性模量為E=2.06×105MPa,泊松比ν=0.3,屈服應力為σs=235Mpa,密度為7.84×10-6kg/m3。如圖1所示：圖1二、問題分析因為中心帶圓孔的正方形鋼板對稱,所以簡化分析1/4個正方形鋼板即可。在ANSYS建模時,以正方形鋼板兩邊中線為基準,將方板均勻分成4部分,選取其中一部分進行分析,如圖2所示：圖2可以先建立模型,劃分網格,再加載荷最后模擬結果。三、模擬計算過程定義文件名稱GUI：UtilityMenu>File>ChangeJobname在彈出的對話框中,在輸入欄中輸入Square-hole。參數選擇GUI：MainMenu>Preferences操作后彈出對話框,選擇structural,單擊OK。如下圖3所示。圖33、定義單元GUI：MainMenu>Preprocessor>ElementType>Add/Edit/Delete操作后彈出對話框,單擊Add按鈕。在彈出的對話框中左邊選擇StructuralSolid,右邊選擇Brick8node185單元,單擊OK,如圖4所示：圖44、定義材料屬性GUI：MainMenu>Preprocessor>MaterialProps>MaterialModels操作后彈出對話框,選擇Structural>Linear>Elastic>Isotropic,彈出對話框,在EX中輸入2.06e5,PRXY中輸入0.3,單擊OK。如圖5所示：圖5再選擇Favorites>LinearStatic>Density,彈出對話框,在DENS中輸入7.84e-6,單擊OK,如圖6所示：圖6選擇Structural>Nonlinear>Inelastic>RateIndependent>IsotropicHardeningPlasticity>MisesPlasticity>Bilinear,彈出對話框,在YieldStrs〔屈服強度中輸入235,單擊OK。如圖7所示：圖75、建立幾何模型建立正方形：GUI：MainMenu>Preprocessor>Modeling>Create>Areas>Rectangle>ByDimensions彈出對話框,輸入X1,X2,Y1,Y2為0,100,0,100,單擊OK。如圖8、圖9所示：圖8圖9建立圓形：GUI：MainMenu>Preprocessor>Modeling>Create>Circle>SolidCircle彈出對話框,輸入Radius=25,單擊OK。如圖10、圖11所示：圖10圖11從正方形中減去圓形：GUI：MainMenu>Preprocessor>Modeling>Operate>Booleans>subtract>Areas出現拾取框,選中正方形,單擊OK,再次出現拾取框,選中圓,單擊OK。如圖12、圖13、圖14所示：圖12圖13圖14拉伸圖形：GUI：Modeling>Operate>Extrude>Areas>ByXYZOffset>輸入0,0,2>OK,使圖形由長方形變為長方體,如圖15、圖16、圖17所示：圖15圖16圖176、劃分網格GUI:Meshing>MeshTool>GlobalSet>SIZEElementedgelength2.5>OK>Mesh,如圖18、圖19、圖20所示：圖18圖19圖207、添加載荷Preprocessor>Loads>DefineLoads>apply>DisplacementoneAreas,如圖21、圖22所示：圖21圖22Preprocessor>Loads>DefineLoads>Settings>ReplacevsAdd>constraints在選擇UX,Addtoexisting如圖23所示：圖23下一步驟同理,如圖24、圖25、圖26圖24圖25圖268、添加力Preprocessor>Loads>DefineLoads>apply>Pressure>onAreas選擇兩個面單擊OK在彈出對話框中VALUE處輸入-25,如圖27、圖28所示：圖27圖289、求解：GUI:Solution>AnasysisType>NewAnasysis>對話框中選擇Static>OK如圖29所示,Solutio>Slove>CurrentLS,結果如圖30所示：圖29圖30四、模擬結果分析1、等效應力：GUI:GeneralPostProc>PlotResul>contourplot>NodalSolu>Stress>vonMisesstress>OK,如圖31、圖32所示：圖31圖32從圖32可知,應力出現在中心圓孔的周圍,沿著圓半徑向外方向,應力逐漸減小,靠近圓孔中心的等效應力最大,其值為53.0669Mpa,邊緣處的等效應力最小,最小值為24.9479Mpa。2、等效位移：GUI:GeneralPostProc>PlotResul>contourplot>NodalSolu>DOFSolution>Displacementvectorsum>OK,如圖33、圖34所示：圖33圖34從圖34可知,在靠近中心圓孔部位的等效位移比較小,最小值為0.15034mm,沿著圓孔直徑往外離圓孔越遠等效位移越大,角落處等效位移最大,最大值為0.19722mm。3、應變：GUI:GeneralPostProc>PlotResul>NodalSolu>ElasticStrain>vonMiseselasticstrain>OK,如圖35、圖36所示：圖35圖36從圖36可知,離中心圓孔近的地方應變大,最大值為0.256*10-3,離中心圓孔越遠應變就越小。五、分析結論由模擬結果分析中可以總結出：1、等效應力在離中心圓孔處越近應力最大,越往邊緣則應力就小2、中心圓孔附加位移最小,越往邊緣位移越大3、中心圓孔周圍等效應變最大,越往邊緣越小。在中心圓孔周圍所受到的應力和應變最大,所以在整個鋼板中,是最危險的,但是該區域面積較小,隨著遠離圓孔,所受應力應變逐漸減小。中心圓孔處的位移較小,位移帶圍繞著圓孔均勻分布,在板料的四個角處發生的位移最大,該方板尖角處最容易產生變形和失效。所以要根據圓孔周圍的應力應變情況來合理設計選材。六、總結這次中心帶圓孔方板均勻受壓的模擬分析的上機實驗中,通過了ANSYS軟件我可以清晰的看出鋼板載