ansys 平面應力實例
關注創建者：王靖雯 創建時間：2023-03-08
ansys 平面應力實例的實例教程
ansys平面應力和平面應變問題：
如果能將三維問題簡化為二維問題，將大大節約計算時間。對于平面應力和平面應變問題就可以實現這種簡化，本問將介紹一下平面應力和平面應變的概念。
平面應力：只在平面內有應力，與該面垂直方向的應力可忽略，例如薄板拉壓問題。
平面應變：只在平面內有應變，與該面垂直方向的應變可忽略，例如水壩側向水壓問題。
今天，我們繼續研究下一節——應力·拉（壓）桿內的應力。
我們知道，應力是判斷結構性能的一個重要指標，在結構設計中，應力的正確計算是極其重要的。下面，我們通過例題2-3，來研究該題的材料力學解法和ANSYS解法。
一．材料力學解法：
我們首先對該結構進行受力分析，假想用一直徑平面將該圓環切開，受力圖如下：
根據平衡方程，半環上內壓力的合力F
R=2*F
N
。
所以，
FR=pbd/2
此時，我們引入一個假設：當圓環的壁厚δ與內直徑d有如下關系：δ/d≤1/20，可以認為徑向截面上的正應力是均勻分布的。該假設的誤差，筆者將在文章最后給出。
依據上述假設，可得徑向截面上的正應力：
σ=FN/A=pbd/2bδ=40MPa
二．ANSYS解法：
首先，我們引入兩個概念：平面應力和平面應變。
1.平面應力：
如下圖，對于很薄的等厚薄板，只在邊上受有平行于板面且不沿厚度變化的面力或約束；同時，體力也平行于板面且不沿厚度變化。設薄板的中面在xy平面內，z軸垂直于中面，則在整個薄板上，都有：
σz=0，τzx=0，τzy=0
根據切應力互等定理：
τxz=0，τyz=0
此時，只剩下平行于xy面的三個應力分量：
σx，σy，τxy=τyx
又因為板很薄，可以認為這三個應力分量是不沿板厚變化的，它們只是x，y的函數。
這就是平面應力問題。
2.平面應變：
如下圖，對于很長的柱形體，橫截面不沿長度變化。在柱面上受有平行于橫截面且不沿長度不變化的面力或約束，同時，體力也平行于橫截面且不沿長度變化。
展開 本博文是關于ANSYS與ABAQUS比較之系列博文，本例子使用ABAQUS做熱應力分析，后面會使用ANSYS對同一個問題做熱應力分析。
【問題描述】
一個帶孔平板結構如下圖
該平板上邊沿固定，左右兩邊是滾動支座支撐。該板的初始溫度是25度，現在要求當溫度升高到150度時，板中的應力分布。
已知：材料的彈性模量是2e9pa, 泊松比是0.3,熱膨脹系數是1.35e-5/度。
【問題分析】
1.
分析類型。這是一個平面應力問題，應力的產生是因為溫度的變化導致產生了熱應變，而該熱應變又被約束限制導致熱應力的產生。
2.
非線性考慮。只有一個物體，不存在接觸非線性；沒有材料非線性；沒有幾何非線性。總之，這就是一個最簡單的線彈性分析。
3. 幾何建模。由于該結構左右對稱，只取一半研究。
4.
邊界條件。除了常規的位移邊界條件以外，對該板施加預定義溫度場25度，而在第一個分析步修改該溫度場的溫度為150度。
【求解過程】
1. 創建部件
只取一半建模，它是一個二維的可變形部件。
2. 定義材料屬性
只需要定義彈性模量，泊松比及線膨脹系數。
3. 定義截面屬性
創建均質的實體截面，并將上述材料屬性賦予給它，然后將該截面屬性賦予給前面的部件。
4. 裝配部件
唯一的部件，導入到裝配即可。
5.設置分析步
兩個分析步。
新創建的分析步是最一般的靜力學通用分析步。
6.定義載荷和邊界條件
首先定義位移邊界條件，在初始分析步中，固定上邊，左右兩邊施加X方向的位移限制。
使用預定義場確定溫度。
對整塊板施加25度的初始溫度。
展開 (4) 查看各單元應力：
①定義軸向應力單元表：Main
Menu >General Postproc >Element Table>Define
Table，→Lab：輸入Stress_I →Item：選擇By sequence num →Comb：選擇LS，在LS后面輸入“1”→OK
→Apply →Lab：輸入Stress_J →Item：選擇By sequence num →Comb：選擇LS，在LS后面輸入“2”→OK
→Close。
③軸力列表顯示：Main Menu >General Postproc >Element Table>List Element Table→選擇FN→OK→記錄各個單元的軸力→File →Close。
④畫軸力圖：Main Menu>General Postproc>Plot Results>Contour Plot>Line Elem Res(見圖1.5)→LabI選擇Stress_I，LabJ選擇Stress_J→OK。
5．退出ANSYS軟件
Utility Menu >File >Exit →Quit-No Save →OK
來源：ANSYS學習與應用公眾號，版權歸作者所有。
展開 為了幫助廣大工程師和科研人員掌握、理解和使用ANSYS有限元應力分析技術，決定2020年1月9-11日在北京舉辦“ANSYS有限元應力分析工程應用實例培訓班”。現將有關事項通知如下：
一、主要教學內容
主要內容：介紹ANSYS在壓力容器、壓力管道、航空航天、軌道交通、海洋工程等領域的應用案例，并選取典型工程案例，采用ANSYS WB為主（ANSYS APDL為輔）實際操作的方式，帶領學員熟悉軟件，結合相關行業規范，掌握分析方法。
3月20日：
（1）ANSYS Workbench軟件功能介紹：
ANSYS workbench軟件界面介紹
ANSYS workbench結構靜力、動力學、穩態、瞬態分析功能介紹
ANSYS APDL與Workbench的對比
參數化、優化設計、多物理場耦合分析等功能介紹
（2）ANSYS工程應用案例介紹、相關規范要求：
介紹ANSYS在壓力容器分析設計、壓力管道完整性評價、埋地管道受力分析、海底管道受力分析、LNG儲罐、環保設備、車輛工程、航空航天等領域的應用案例，以及國內外設計規范中相關的分析要求。
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今天，我們繼續研究下一節——應力·拉（壓）桿內的應力。
我們知道，應力是判斷結構性能的一個重要指標，在結構設計中，應力的正確計算是極其重要的。下面，我們通過例題2-3，來研究該題的材料力學解法和ANSYS解法。
一．材料力學解法：
我們首先對該結構進行受力分析，假想用一直徑平面將該圓環切開
各有關單位：
當前，我國正全面提升智能制造創新能力，加快由“制造大國”向“制造強國”轉變。隨著工業界對產品制造中提高質量和控制成本的需求日益增加，人們對力學仿真，特別是有限元方法的認識和需求不斷深入，工業軟件作為智能制造的重要基礎和核心支撐，與先進的工業產品、與國家大力推動的裝備制造業走向高端，密切融合到一起，掌握并熟練應用成熟的軟件系統，提高產品在制造、使用過程中的安全可靠性及壽命，對于推動我國制造業轉型升級
本博文是關于ANSYS與ABAQUS比較之系列博文，本例子使用ABAQUS做熱應力分析，后面會使用ANSYS對同一個問題做熱應力分析。
【問題描述】
一個帶孔平板結構如下圖
該平板上邊沿固定，左右兩邊是滾動支座支撐。該板的初始溫度是25度，現在要求當溫度升高到150度時，板中的應力分布。
已知：材料的彈性模量是2e9pa, 泊松比是0.3,熱膨脹系數是1.35e-5/度。
【問題分析
一簡單托架。BC桿的橫截面為圓，直徑d= 20 mm，橫截面積A1= 314 mm2。BD桿為8號槽鋼，橫截面積A2= 1020 mm2。外載荷F= 60 kN，E= 200 GPa。求BC桿和BD桿的內力、應力和B點的位移。
二、理論計算
三、GUI求解步驟
1．定義單元類型和材料屬性
(1)定義單元類型：Main
Menu >Preprocessor >Element Type
ansys平面應力和平面應變問題：
如果能將三維問題簡化為二維問題，將大大節約計算時間。對于平面應力和平面應變問題就可以實現這種簡化，本問將介紹一下平面應力和平面應變的概念。
平面應力：只在平面內有應力，與該面垂直方向的應力可忽略，例如薄板拉壓問題。
平面應變：只在平面內有應變，與該面垂直方向的應變可忽略，例如水壩側向水壓問題。
