今天介紹一個簡單的應力分析實例，幫助同學們初步了解WELSIM建模和分析的基本步驟，掌握應力問題的分析方法。在軟件安裝以后，會在安裝目錄中的data文件夾中找到幾何文件planeWithCornerHole3d.step。

問題的描述

一個承受拉力的平板，在其中心位置有一個小圓孔，結構尺寸如圖所示。要求分析圓孔應力集中處的Mises應力。材料屬性： 彈性模量 E= 200GPa, 泊松比為0.33。拉伸載荷： p=100 MPa。平板厚度： 5。

 

提示： WELSIM中的量都沒有單位，用戶應自己保證量綱的一致性。

 

建模要點

1) 通過簡單的力學分析，可以知道該問題屬于平面應力問題，在WELSIM里面不做簡化，還是用3D實體單元分析。

2) 基于結構和載荷的對稱性，可以只取模型的1/4進行分析。

啟動WELSIM

有以下兩種方法，可以任意選一種。

1. 雙擊桌面WELSIM v1.0的快捷方式圖標。

2. 在Windows操作系統中選擇：[開始]->[程序]->[WELSIM]->[WELSIM v1.0]。

啟動WELSIM后，出現程序的主窗口界面。在窗口的頂端位置的工具欄點擊 “New”按鈕，如果您使用的是已經激活授權的版本，就會建立一個初始化的項目。如下圖所示：

導入部件

在工具欄中點擊”Import”按鈕，并讀取CAD模型文件 planeWithCornerHole3d.step，模型讀取后會顯示在圖形窗口。 

網格劃分

WELSIM v1.0采用全自動網格劃分的方式。用戶可以控制網格密度和單元類型。這里我們設置最大單元尺寸”Maximum Size”為2，其他不做修改。 

點擊工具欄中的網格劃分按鈕，系統將會生成默認的Tet10單元網格。網格的統計結果和顯示如下：

施加邊界條件

接下來我們施加三個邊界條件，1個表面拉力，2個用來支撐對稱關系的位移約束。

1) 在工具欄中點擊“Add Pressure”按鈕，在其屬性窗口中設置施加的面，壓力大小，和方向。這里我們在X方向上給與 1e8的拉力。施加壓力后圖形會以高亮和文字顯示出來。

2) 在工具欄中點擊“Add Displacement”按鈕施加位移約束。在屬性窗口中設置施加表面和位移約束方向。給位移節點命名“Displacement_Y”，并施加在物體底部，設置Y和Z方向的位移為0。

3)在工具欄中點擊“Add Displacement”按鈕施加第二個位移約束。新的位移命名為“Displacement_X”并施加在物體左側，設置X和Z方向的位移為0。

求解

當邊界條件設置完畢以后，即可以點擊工具欄中的求解按鈕進行計算。

結果顯示

WELSIM v1.0當前支持位移，應力，和應變三種最常用的結果。當鼠標點擊樹狀窗口的”Answer”節點時，點擊工具欄上的讀取全部結果”Evaluate all results”按鈕。就可以查閱并分析結果了。下面分別是系統預制的結果顯示。

1） 全變形 （Total Deformation）:

2） Von-Mises 應力

3） Von-Mises 應變

如果想查看其他結果，比如X方向上的正應力，可以從工具欄中添加一個應力結果節點“Create stress result”。將名稱改為“Stress XX，在屬性窗口的”Type”中選擇”Normal Stress X”。

然后右鍵點擊“Stress XX”或者在工具欄中選擇讀取結果”Evaluate Result”，即可顯示正應力X方向上的結果云圖。結果如下： 

獲得應力和變形值以后，一個基本的孔板分析也就完成了。這里我們最大的von-Mises應力是2.79e8，結合材料的許用應力，我們就知道設計是否合理了。