圓盤塑性變形分析

圓盤塑性變形分析一、問題提出對一個圓盤在周期載荷作用下的塑性進行分析，一個周邊簡支的圓盤如下圖所示。在其中心受到一個沖桿的周期作用，由于沖桿被假定是剛性的，因此在建模時不考慮沖桿，而耦合圓盤上和沖桿接觸的節(jié)點的Y方向上的位移。由于模型和載荷都是軸對稱的，因此用軸對稱模型計算。求解通過4個載荷步實現(xiàn)。圓盤加載荷圖材料樣式模量EX=70000MP，泊松比NUXY=0.325，塑性時的應力-應變關(guān)系見下表1，加載歷史見表2。表1：應力-應變關(guān)系應變應力0.0007857550.005751120.029251720.1241表2：加載歷史時間載荷（N）001-600027503-6000二、操作步驟1、定義工作文件名及工作標題=1\*GB3①定義工作文件名。執(zhí)行UtilityMenu>File>ChangeJobname命令，彈出【ChangeJobname】對話框。輸入“Kinematic”，選擇【Newloganderrorfiles】復選框，單擊OK按鈕。=2\*GB3②定義工作標題。執(zhí)行UtilityMenu>File>ChangeTitle命令，彈出【ChangeTitle】對話框。輸入是“1245523114（學號）”，單擊OK按鈕。=3\*GB3③關(guān)閉坐標符號的顯示。執(zhí)行UtilityMenu>PlotCtrls>WindowControls>WindowOptions命令，彈出【W(wǎng)indowOption】對話框。在【Locationoftriad】下拉列表中選擇“NoShown”選項，如圖1所示，單擊OK按鈕。圖12、定義單元類型=1\*GB3①定義單元類型。執(zhí)行MainMenu>Preprocessor>ElementType>All/Edit/Delete命令，彈出【ElementTypes】對話框。單擊Add…按鈕，彈出【LibraryofElementTypes】對話框。在左右列表框中分別選擇“StructuralSolid”和“Quad4node182”選項，如圖2所示，單擊OK按鈕。圖2=2\*GB3②設(shè)置單元選項。在【ElementTypes】對話框中單擊Options…按鈕，彈出【PLANE42elementtypeoptions】對話框，如圖3所示。在【Elementbehavior】下拉列表框中選擇“Axisymmetric”選項，單擊OK按鈕，單擊【ElementTypes】對話框中的Close按鈕。圖33、定義材料屬性=1\*GB3①定義線彈性材料屬性。執(zhí)行MainMenu>Preprocessor>MaterialProps>MaterialModel命令，彈出【DefineMaterialModelsBehavior】窗口。雙擊【MaterialModelsAvailable】列表框中的“SStructural\Linear\Elastic\Isotropic”選項，彈出【LinearIsotropicPropertiesforMaterialNumber1】對話框。在【EX】和【PRXY】文本框中分別輸入“7.0E10”及“0.325”，單擊OK按鈕。=2\*GB3②定義和填充多線性隨動強化數(shù)據(jù)表。雙擊【DefineMaterialModelsBehavior】窗口【MaterialModelsAvailable】列表框中的“Structural\Nonlinear\Inelastic>RateIndependent>KinematicHardeningPlasticity>MisesPlasticity>Multilinear(General)”選項，彈出如圖4所示的【MultilinearKinematicHardeningforMaterialNumber1】對話框。3次單擊AddPoint按鈕，將應力應變對應關(guān)系輸入相應的文本框中。單擊Graph按鈕可繪制應力應變關(guān)系圖，如圖5所示，單擊OK按鈕。執(zhí)行Masterial>Quit命令，完成材料屬性設(shè)置。圖4圖54、建立幾何模型=1\*GB3①生成矩形面。執(zhí)行MainMenu>Preprocessor>Modeling>Create>Areas>Rectangle>ByDimensions命令，彈出【CreateRectanglebyDimensions】對話框。在【X-coordinates】文本框中輸入“0,0.05”，在【Y-coordinates】文本框中輸入“0,0.065”，單擊Apply按鈕。在【X-coordinates】文本框中輸入“0.05,0.65”，在【Y-coordinates】文本框中輸入“0,0.065”，單擊OK按鈕。=2\*GB3②打開面編號控制。執(zhí)行UtilityMenu>PlotCtrls>Numbering命令，彈出【PlotNumberingControls】對話框。選擇【Areasnumbers】復選框，在【Numberingshownwith】下拉列表框中選擇“Colors&numbers”選項，單擊OK按鈕。=3\*GB3③面顯示操作。執(zhí)行UtilityMenu>Plot>Areas命令，結(jié)果如圖6所示。圖6=4\*GB3④保存數(shù)據(jù)。單擊ANSYSToolbar中的SAVE_DB按鈕。5生成有限元模型=1\*GB3①布爾操作。執(zhí)行MainMenu>preprocessor>Modefing>Operate>Booleans>Glue>Areas命令，彈出拾取框。拾取A1和A2，單擊OK按鈕。=2\*GB3②打開線編號控制。執(zhí)行UtilityMenu>PlotCtrls>Numbering命令，彈出【PlotNumberingControls】對話框。選擇【Areasnumbers】復選框，在【Numberingshownwith】下拉列表框中選擇“Colors&numbers”選項，單擊OK按鈕。=3\*GB3③線顯示操作。執(zhí)行UtilityMenu>Plot>Lines，結(jié)果如圖7所示。圖7=4\*GB3④單元尺寸控制（均勻段）。執(zhí)行MainMenu>preprocessor>Meshing>SizeCntrls>ManualSize>Lines>PickenLines命令，彈出拾取框。拾取L1和L3，單擊OK按鈕，彈出【ElementSizeonPickenLines】對話框，如圖8所示。在【No.ofelementdivisions】文本框中輸入“3”，清除【KYNDIVSIZE,NDIVcanbechanged】復選框，單擊Apply按鈕。拾取L2，L4和L6，單擊OK按鈕，彈出【ElementSizeonPickenLines】對話框。在【No.ofelementdivisions】文本框中輸入“4”，清除【KYNDIVSIZE,NDIVcanbechanged】復選框，單擊Apply按鈕。圖8=5\*GB3⑤單元尺寸控制（非均勻段）。拾取編號為L9和L10的線條，彈出【ElementSizeonPickenLines】對話框。在【No.ofelementdivisions】和【SPACE】文本框中分別輸入“20”及“2”，清除【KYNDIVSIZE,NDIVcanbechanged】復選框，單擊OK按鈕。=6\*GB3⑥網(wǎng)格劃分。執(zhí)行MainMenu>Preprocessor>Meshing>Mesh>Areas>Mapped>3or4sided命令，彈出拾取框。單擊PickAll按鈕，顯示的網(wǎng)格如圖9所示。圖9=7\*GB3⑦設(shè)置耦合。執(zhí)行MainMenu>Preprocessor>Coupling/Ceqn>CoupleDOFs命令，彈出拾取框。選擇節(jié)點9，然后依次選擇節(jié)點11，10和5。單擊OK按鈕，彈出【DefineCoupleDOFs】對話框，如圖10所示。在【Setreferencenumber】文本框中輸入“1”，在【Degree-of-freedomlabel】下拉列表框中選擇“UY”選項，單擊OK按鈕。這樣全部耦合頂部節(jié)點的Y方向位移，顯示結(jié)果如圖11所示。圖10圖11=8\*GB3⑧保存數(shù)據(jù)。單擊ANSYSToolbar中的SAVE_DB按鈕。6、定義分析類型和設(shè)置選項=1\*GB3①定義分析類型。執(zhí)行MainMenu>Solution>AnalysisType>NewAnalysis命令，彈出【NewAnalysis】對話框。選擇“Static”單選按鈕，單擊OK按鈕。=2\*GB3②打開預測器。執(zhí)行MainMenu>Solution>AnalysisType>Sol’nControls命令，彈出【SolutionControls】對話框，如圖12所示。選擇【Nonlinear】選項卡，在【DOFsolutionpredictor】下拉列表框中選擇“Onforaiisubstep”選項，單擊OK按鈕。=3\*GB3③設(shè)置求解選項控制。執(zhí)行MainMenu>Solution>AnalysisType>Sol’nControls命令，彈出【SolutionControls】對話框。在【AnalysisOptions】和【Frequency】下拉列表框中分別選擇“LargeDisplacementStatic”及“Writeeverysubstep”選項，在【Timeatendofloadstep】文本框中輸入“1e-6”，在【Numberofsubsteps】文本框中輸入“1”如圖13所示，單擊OK按鈕。圖12圖137、施加約束條件及載荷=1\*GB3①施加約束條件。執(zhí)行MainMenu>Solution>DefineLoads>Apply>Structural>Displacement>OnLines命令，彈出拾取框。拾取L4，單擊OK按鈕彈出【ApplyU,ROTonLines】對話框。在【DOFstobecontrained】列表框中選擇“UX”選項，單擊Apply按鈕。拾取L1和L9，單擊OK按鈕彈出【ApplyU,ROTonLines】對話框。在【DOFstobecontrained】列表框中選擇“UY”選項，單擊OK按鈕，結(jié)果如圖14所示。如果彈出警告信息，單擊Close按鈕。=2\*GB3②施加集中載荷。執(zhí)行MainMenu>Solution>DefineLoads>Apply>Structural>Force/Moment>OnNodes命令，彈出拾取框。拾取編號為9的節(jié)點（左上角），單擊OK按鈕彈出【ApplyF/MonNodes】對話框，如圖15所示。在【Directionofforce/mom】下拉列表框中選擇“FY”選項，打擊OK按鈕。圖14圖158、載荷步選項控制及求解運算=1\*GB2⑴寫入第一個載荷步。執(zhí)行MainMenu>Solution>LoadStepOpts>WriteLSFile命令，彈出【W(wǎng)riteLoadStepFile】對話框。在【Loadstepfilenumbern】文本框中輸入“1”，單擊OK按鈕。=2\*GB2⑵設(shè)置求解選項控制。執(zhí)行MainMenu>Solution>AnalysisType>Sol’nControls命令，彈出【SolutionControls】對話框。在【AnalysisOptions】、【Automatictimesteppingoption】和【Frequency】下拉列表框中分別選擇“LargeDisplacementStatic”、“On”及“Writeeverysubstep”選項，在【Timeatendofloadstep】和【Numberofsubsteps】文本框中分別輸入“1”及“10”，打你OK按鈕。=3\*GB2⑶施加集中載荷。執(zhí)行MainMenu>Solution>DefineLoads>Apply>Structural>Force/Moment>OnNodes命令，彈出拾取框。拾取編號為9的節(jié)點（左上角），單擊OK按鈕，彈出【ApplyF/MonNodes】對話框。在【Directionofforce/mom】下拉列表框中選擇“FY”選項，在【LoadTEmPvalue】文本框中輸入“-6000”，單擊OK按鈕。=4\*GB2⑷寫入第二個載荷步。執(zhí)行MainMenu>Solution>LoadStepOpts>WriteLSFile命令，彈出【W(wǎng)riteLoadStepFile】對話框。在【Loadstepfilenumbern】文本框中輸入“2”，單擊OK按鈕。=5\*GB2⑸設(shè)置求解選項控制。執(zhí)行MainMenu>Solution>AnalysisType>Sol’nControls命令，彈出【SolutionControls】對話框。在【AnalysisOptions】、【Automatictimesteppingoption】和【Frequency】下拉列表框中分別選擇“LargeDisplacementStatic”、“On”及“Writeeverysubstep”選項，在【Timeatendofloadstep】和【Numberofsubsteps】文本框中分別輸入“2”及“10”，單擊OK按鈕。=6\*GB2⑹施加集中載荷。執(zhí)行MainMenu>Solution>DefineLoads>Apply>Structural>Force/Moment>OnNodes命令，彈出拾取框。拾取編號為9的節(jié)點（左上角），單擊OK按鈕，彈出【ApplyF/MonNodes】對話框。在【Directionofforce/mom】下拉列表框中選擇“FY”選項，在【LoadTEmPvalue】文本框中輸入“750”，單擊OK按鈕。=7\*GB2⑺寫入第三個載荷步。執(zhí)行MainMenu>Solution>LoadStepOpts>WriteLSFile命令，彈出【W(wǎng)riteLoadStepFile】對話框。在【Loadstepfilenumbern】文本框中輸入“3”，單擊OK按鈕。=8\*GB2⑻設(shè)置求解選項控制。執(zhí)行MainMenu>Solution>AnalysisType>Sol’nControls命令，彈出【SolutionControls】對話框。在【AnalysisOptions】、【Automatictimesteppingoption】和【Frequency】下拉列表框中分別選擇“LargeDisplacementStatic”、“On”及“Writeeverysubstep”選項，在【Timeatendofloadstep】和【Numberofsubsteps】文本框中分別輸入“3”及“10”，單擊OK按鈕。=9\*GB2⑼執(zhí)行MainMenu>Solution>DefineLoads>Apply>Structural>Force/Moment>OnNodes命令，彈出拾取框。拾取編號為9的節(jié)點（左上角），單擊OK按鈕，彈出【ApplyF/MonNodes】對話框。在【Directionofforce/mom】下拉列表框中選擇“FY”選項，在【LoadTEmPvalue】文本框中輸入“-6000”，單擊OK按鈕。=10\*GB2⑽寫入第四個載荷步。執(zhí)行MainMenu>Solution>LoadStepOpts>WriteLSFile命令，彈出【W(wǎng)riteLoadStepFile】對話框。在【Loadstepfilenumbern】文本框中輸入“4”，單擊OK按鈕。=11\*GB2⑾保存數(shù)據(jù)。單擊ANSYSToolbar中的SAVE_DB按鈕。=12\*GB2⑿求解問題。執(zhí)行MainMenu>Solution>Solve>FromLSFile命令，彈出如圖16所示的【SolveLoadStepFlies】對話框。在【LSMIN】和【LSMAX】文本框中分別輸入“1”及“4”，單擊OK按鈕開始求解。求解完畢彈出【Solutionisdone】對話框，單擊Close按鈕。圖169、通用后處理=1\*GB3①總位移顯示。執(zhí)行MainMenu>GeneralPostproc>PlotResults>ContourPlot>NodalSoluation命令，彈出【ContourNodalSolutionData】對話框，如圖17所示。在【Itemtobecontoured】左右列表框中選擇“DOFsolution”和“Displacementvectorsum”選項，并選擇“Deformedshapewithundeformededge”選項。單擊OK按鈕，結(jié)果如圖18所示。圖17圖18=2\*GB3②讀入第三個載荷步。執(zhí)行MainMenu>GeneralPostproc>ReadResults>ByLoadStep命令，彈出【ReadResultsByLoadStepNumber】對話框，如圖19所示。在【LSTEP】文本框中輸入“3”，單擊OK按鈕。圖19=3\*GB3③重新顯示。執(zhí)行UtilityMenu>Plot>Replot命令，結(jié)果如圖20所示。圖2010、時域后處理=1\*GB3①定義位移變量。執(zhí)行MainMenu>TimeHistPostpro>DefineVariables命令，彈出【DefineTime-HistoryVariable】對話框。單擊Add…按鈕，彈出【AddTime-HistoryVariable】對話框，如圖21所示。單擊OK按鈕，彈出一個拾取框。拾取編號為9的節(jié)點（加載處），單擊OK按鈕彈出【DefineNodalData】對話框。在【Name】文本框中輸入“UY9”，在【Item,Compdataitem】右列表框中選擇“UY”選項，單擊OK按鈕。圖21=2\*GB3②定義反作用力變量。單擊【DefineTime-HistoryVariable】對話框中的Add…按鈕，彈出【AddTime-HistoryVariable】對話框。選擇“Reactionforce”單選按鈕，單擊ok按鈕彈出一個拾取框。拾取編號為的節(jié)點（原點位置），單擊OK按鈕彈出【DefineNodalData】對話框。在【Name】文本框中輸入“FY1”，在【Item,Compdataitem】右列表框中選擇“FY”選項。單擊OK按鈕，單擊Close按鈕關(guān)閉【DefineTime-HistoryVariable】對話框。=3\*GB3③繪制位移時程圖。執(zhí)行MainMenu>TimehistPostpro>GraphVaribles命令，彈出【GraphTime-HistoryVariable】對話框，如圖22所示。在【1stvariabletograph】文本框中輸入“2”，單擊OK按鈕，結(jié)果如圖23所示。圖22圖23=4\*GB3④定義坐標標題