2009非线性有限元作业指南

非线性有限元课程

有限元分析软件 ANSYS10.0-Ed

Exercise指南

陈章华编

北京科技大学 2009年9月

版权所有 不得复制

目 录

PART 1、基本部分

Exercise 1 用ANSYS模拟带中心圆孔的矩形板受到均布拉力作用问题????3 Exercise 2 用ANSYS模拟厚壁筒受内压问题???????????????5 Exercise 3 用ANSYS模拟圆棒拉伸出现颈缩问题?????????????6 Exercise 4 用ANSYS表面效应单元模拟一螺栓扭转问???????????7 Exercise 5 用ANSYS模拟长圆柱侧挤压接触问题 ????????????13

PART 2、提高部分

Exercise 6 用ANSYS模拟瞬态热传导问题????????????????14 Exercise 7 用ANSYS模拟子弹穿墙问题 ????????????????20 Exercise 8 用ANSYS模拟板壳结构屈曲分析???????????????26 Exercise 9 用ANSYS模拟相变问题问题?????????????????27 Exercise 10 用ANSYS计算含裂缝结构体的应力强度因子??????????30

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PART 1、基本部分

Exercise1：用ANSYS模拟一带中心圆孔的矩形板受到均布拉力作用问题 1、问题描述

一带中心圆孔的单位厚度矩形板，孔径为d=10cm，长为100cm，宽为50cm，板的左、右侧受到均布拉力q?200MPa的作用。材料的弹性模量为E?200GPa，泊松比为0.3。材料应力应变关系为弹性—理想塑性材料,屈服强度σy=210MPa。假设为各向同性硬化材料，使用Mises屈服准则和关联流动法则。

矩形板示意图 2、ANSYS对问题的简化分析

可视为平面应变问题，故可取1建立模型，并在边界上施加适当的约束条件。 43、ANSYS操作步骤 （1）定义工作路径。

（2）选择单元类型：选择4 node42平面应变单元。 （3）定义材料常数：根据已知，材料为双线性模型。 （4）建模及分网：结果如图。

（5） 施加边界条件：水平直边界UY?0，竖直边界UX?0，侧边受到均布拉力

q?200MPa。

（6）求解设置及求解：选择Static求解，时间步设为1，子步设为10。 4、ANSYS计算结果

输出的变形、径、环向应力和等效塑性应变结果。

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Exercise2：用ANSYS模拟厚壁筒受内压问题 1、问题描述

用ANSYS模拟厚壁筒受内压问题。设圆筒内半径a?100mm，外半径b?200mm，内压力p?100MPa。材料应力—应变关系为双线性模型,弹性模量E?200GPa，泊松比??0.3，屈服强度?Y?200MPa，硬化系数H??1GPa。假设为各向同性硬化材料，使用Mises屈服准则和关联流动法则。 2、ANSYS对问题的简化分析

厚壁筒受内压可视为一个平面应变问题。由于圆环的对称性，在ANSYS中取1圆环建立模型，并在直边界上施加适当的约束条件。

3、ANSYS操作步骤 （1）定义工作路径。

厚壁桶四分之一截面

4（2）选择单元类型：选择4 node42平面应变单元。 （3）定义材料常数：根据已知，材料为双线性模型。 （4）建模及分网：结果如图。

（5） 施加边界条件：水平直边界UY?0，竖直直边界UX?0，内圆弧p?100MPa。 （6）求解设置及求解：选择Static求解，时间步设为1，子步设为10。 4、ANSYS计算结果

输出的变形、径、环向应力和等效塑性应变结果。要求将计算结果与解析解进行比较。

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