ANSYS静力学APDL建模实例-应力集中

1、计算分析模型如图所示, 习题文件名 : scf材料参数： E=205GPa, v = 0.3力载： 4500N注意单位的一致性：使用N, mm, MPa 单位制建模教程在 ANSYS 工作文件夹内新建 “stress concentration factor”目录，以存放模型文件。注意定期保存文件，注意不可误操作，一旦误操作，不可撤销。1.1 进入 ANSYS开始 程序 ANSYS 14.5 Mechanical APDL Product Launcher14.5 然后在弹出的启动界面输入相应的working directory 及文件名scf如通过 Mechanical APDL 14.5

2、进入，则进入预设的working directoryworking directory必须设置在电脑最后一个分区（因为教学用电脑只有最后一个分区不受系统保护）至此 ANSYS 静力学分析模块启动，ANSYS 在 “stressconcentration factor 目”录下自动创建了.log 、 .err 等必要的文件。2.2 设置计算类型ANSYS Main Menu : Preferencesselect Structural OK2.3 选择单元类型ANSYS Main Menu : Preprocessor Element Type Add/Edit/Delete Add selec

3、t SolidQuad 4 node 182 OK (back to Element Types window) Options select K3: Plane Strs w/thk OK Close (the Element Type window)12.4 定义实常数ANSYSMainMenu: Preprocessor Real Constants Add/Edit/Delete Add OKTHK 1.2 OK22.5 定义材料参数ANSYS Main Menu : Preprocessor Material Props Material Models Structural Line

4、ar Elastic Isotropic input EX:205e3, PRXY:0.3 OK32.6 生成几何模型生成特征点（8 个）ANSYS Main Menu:Preprocessor Modeling Create Keypoints In Active CS 依次输入四个点的坐标：input:1(0,0,0),2(75,0,0) ,3(75,4.5,0),4(120,4.5,0),5(120,19.5,0),6(75,19.5,0) ,7(75, 24,0) ,8(0, 24,0) Apply/OK （开始点Apply ，最后一个点OK ）Tips ：如何用 ANSYS Main

5、 Menu: Preprocessor Modeling Create Keypoints On Working Plane 又该如何操作才能生成同样的点？直线（ 8 条）ANSYS Main Menu:Preprocessor Modeling Create Lines Lines Straight Lines 跳出对话框，用鼠标（左键）依次选择点1、 2 生成直线1，依次类推生成直线2-8。Tips：如何显示线的编号？4生成圆导角（2 条）ANSYS Main Menu:Preprocessor Modeling Create Lines Line Fillet 跳出对话框，用鼠标（左键）

6、依次选择直线2、3 Apply 跳出对话框，在RAD 输入 3 OK 生成第 1 个圆导角。按照相同的操作在直线5、 6 之间生成第2 个圆导角。生成薄壁钢板的面ANSYS Main Menu:Preprocessor Modeling Create Areas ArbitraryBy Lines 选择所有的线（包括直线和圆导角，不能遗漏，否则生不成面）OK52.7 网格划分ANSYS Main Menu: Preprocessor Meshing Mesh Tool(Element Attributes) Globalset跳出Meshing Attributes 对话框，检查整体单元的相关

7、信息，不改动该表，即只看不动( Size Controls)Global:Set 跳出GlobalElement Sizes 对话框，在SIZE输入 : 2OK (back to the mesh tool window)Mesh: Areas, Shape: Quad, Mapped Mesh Pick All (in Picking Menu) Close( the Mesh Tool window)此处只看不改（目的为了解单元相关的单元类型、材料、实常数等信息）Tips：（ 1）设置单元尺寸时可否选 Areas（即在 Size Controls 里选 Areas），如何可以，该如何做相应

8、操作以获得想要的单元及网格？（ 2）可否生成三角形网格？该如何操作？（3） Mesh 中的 Shape、 Free、Mapped 的功能如何？试通过具体操作加以验证。6本教程采用四边形网格，但学生在完成大作业进行网格测试时，可选用三角形网格。2.8 模型施加约束给左端施加固定约束（约束住全部 自由度）ANSYS Main Menu:Solution Define Loads Apply Structural Displacement Onlines pick the lines（选取左边端部线） OK 跳出对话框，选择All DOF ，在 Value 中输入 0OK。给右端施加x 方向的分布载

9、荷（按照圣维南定理，将左边的集中力转换为等效的均布力系，即应力 F/A=4500N/(15*1.2mm2)=250MPa ）ANSYS Main Menu: Solution Define Loads Apply Structural Pressure Onlines pick the lines （选取右边端部线） OK 跳出对话框，保持Constant value 不变，在 VALUE 中输入 -250OK 。7Tips：可不可以直接对右端加点力？如果可以加在右端某一节点处，模拟结果与分布载荷的情况相比如何？2.9 分析计算ANSYS Main Menu:Solution Solve Cu

10、rrent LS OK (to close the solve Current LoadStep window) OK2.10 结果显示ANSYSMain Menu: General Postproc Plot Results Deformed Shape selectDef +Undeformed OK (back to Plot Results window) Contour Plot Nodal Solu select:Stress ,von Mises Stress OK可见：在导角处出现最大应力（最大值为363.653MPa），因此在构件中一旦出现尖、圆角确确会在导角出出现不同程度的应力集中现象，在设计零件时应尽力避免或减缓应力集中现象，此教程中的应力集中因子Kt 根据提供的公式计算得到为：363.653MPa/250MPa=1.4546因以该例为基础，通过网格收