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ANSYS 非线性分析指南 - 弹塑性分析 (3)  

2010-10-18 08:18:01|  分类: ANSYS 非线性 |  标签: |举报 |字号 订阅

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塑性分析实例

1.  塑性分析实例(GUI方法) 

    在这个实例分析中,我们将进行一个圆盘在周期载荷作用下的塑性分析。

(1) 问题描述:

    一个周边简支的圆盘,在其中心受到一个冲杆的周期作用。由于冲杆被假定是刚性的,因此在建模时不考虑冲杆,而将圆盘上和冲杆接触的结点的 方向上的位移耦合起来。

    由于模型和载荷都是轴对称的,因此用轴对称模型来进行计算。求解通过四个载荷步实现。

(2) 问题详细说明:

    材料性质:

        EX=70000  (杨氏模量)

        NUXY=0.325(泊松比)

      塑性时的应力—应变关系如下:

           应变              应力

          0.0007857           55

          0.00575             112

0.02925             172

            0.1               241

    加载历史:

          时间              载荷

           0                  0

           1                -6000

           2                 750

           3                 -6000


(3)  问题描述图:

                        ANSYS 非线性分析指南 - 弹塑性分析 (3) - htbbzzg - htbbzzg的博客
 

(4)  分析步骤 

    a.  步骤一:建立计算所需要的模型。

    在这一步中,建立计算分析所需要的模型,包括定义单元类型,划分网格,给定边界条件。并将数据库文件保存为“exercise2.db”。 在此,对这一步的过程不作详细叙述。

b.  步骤二:恢复数据库文件“exercise.db

      Utility Menu > File > Resume from > 选择数据库文件 exercise.db。

    c.  步骤三:定义材料性质

    1、选择菜单路径:

          Main Menu > Preprocessor > Matersal Props > Constant > Isotropic. 

          出现 Isotropic Matersal Properties (各向同性材料性质)对话框。

    2、单击 OK 来指定材料号为 1。出现另一个 Isotropic Material Properties 对话框。

    3、对杨氏模量(EX)键入 EXX  70000

    4、对泊松比(NUXY)键入 0.325

    5、单击 OK

 

   d.  步骤四:定义和填充多线性随动强化数据表(MKIN

    1、选择菜单路径:

          Main Menu > Preprocessor > Material Props > DataTables > Define/Activate. 

          出现 Define/Activate Data Table (激活数据表)对话框。

    2、在关于 type of data table (数据表类型)的卷动框中,卷动到“Multi kinem MKIN”且选中它。

    3、在 material refersuce number (材料参考号)中,键入1

    4、对 number of temperatures (温度数)键入 1,单击 OK

    5、选择菜单路径:

          Main Menu > Preprocessor > Material Props > Data Tables > Edit   Active.

          出现 Data Table MKIN对话框。

    6、在“Strain”一行中,从第二列起分别输入 STN1,STN2,STN3,STN4

    7、在“Curve 1”一行中,从第二列起分别输入 STS1,STS2,STS3,STS4

    8、选择 File > Apply & Quit

    9、选择菜单路径:

          Main Menu > Preprosessor > Material Porps > Data Tables >Graph. 

          出现 Graph Data Tables (图形表示数据表)对话框。

    10、单击 OK 接受绘制 MKIN 表的缺省。一个 MKIN 表的标绘图出现在 ANSYS 图形窗口中。


   e.  步骤五:进入求解器

    选择菜单路径: Main Menu > Solution


   f.  步骤六:定义分析类型和选项

    1、选择菜单路径Main Menu>Solution>-Analysis Type-New Analysis.

    2、单击“Static”来选中它然后单击OK


   g. 步骤七:打开预测器,设置输出控制。

    1、选择菜单路径:Main menu > solution > Load Set Opts > Nonlinear > Predictor

    2、将 predictor 的状态设置为“ON”。

    3、选择菜单路径:

          Main Menu > Solution > Load Step Options > Output Ctrls > DB/Results File.

      出现 Coutrols for Database and Results File Writing (对数据库和结果文件写入的控制)对话框。

    4、单击“Every substep”且选中它。


   h. 步骤八:设置载荷步选项

    1、选择菜单路径:

          Main Menu > Solution > Load Step Options > Time/Frequenc > time&Substep

      出现 Time&Substep Option (时间和子步数选项)对话框。

    2、对 time at end of Load Step (载荷步终止时间)键入 1e-6。

    3、对 Number of substeps (子步数)键入 1


   i. 步骤九:对第一个载荷步加载

    在结点 的 方向施加一大小为的集中力载荷。


   j. 步骤十:将第一个载荷步写入载荷步文件。

    1、选择菜单路径: Main Menu>Solution>-Write Ls File,出现对话框。

    2、在“LSNUM”的输入框中键入 1。


   k. 步骤十一:对第二个载荷步加载,并写入载荷步文件。

           1、选择菜单路径:

            Main Menu > Solution > Load Step Options > Time/Frequenc > time&Substep

        出现 Time&Substep Option (时间和时间步选项)对话框。

    2、对 time at end of Load Step (载荷步终止时间)键入 1。

    3、对 Number of substeps (子步数)键入 10

          4、单击 automatic time stepping option(自动时间步长选项)使之为 ON,然后单击 OK

    5、在结点 的 方向施加一大小为 -6000 的集中力载荷。

    6、选择菜单路径:Main Menu > Solution > Write Ls File,出现对话框。

    7、在“LSNUM”的输入框中键入 2。


   l. 步骤十二:对第三个载荷步加载,并写入载荷步文件。

          1、选择菜单路径:

              Main Menu > Solution > Load Step Options > Time/Frequenc > time&Substep

        出现 Time&Substep Option (时间和时间步选项)对话框。

          2、对 time at end of Load Step (载荷步终止时间)键入 2

    3、在结点 的 方向施加一大小为 750 的集中力载荷。

    4、选择菜单路径:Main Menu > Solution > Write Ls File,出现对话框。

    5、在“LSNUM”的输入框中键入 3。

   m. 步骤十三:对第四个载荷步加载,并写入载荷步文件。

    1、选择菜单路径:

              Main Menu > Solution > Load Step Options > Time/Frequenc>time&Substep

        出现 Time&Substep Option (时间和时间步选项)对话框。

    2、对 time at end of Load Step (载荷步终止时间)键入 3。

    3、在结点 的 方向施加一大小为 -6000 的集中力载荷。

    4、选择菜单路径:Main Menu > Solution > Write Ls File,出现对话框。

    5、在“LSNUM”的输入框中键入 4。


    n. 步骤十三:求解问题

    1、选择菜单路径:Main Menu > Solution > Solve > From Ls Files,对话框出现。

    2、对“LSMIN”键入 1,对“LSMAX” 键入 4

    3、单击对话框中的 OK 开始求解。


    o. 步骤十四:进行后处理。

    在这一步中,可以进行所想要的后处理,在此不进行详述。

  

二、 非线性静态实例分析(命令流方式)

 

    你可以用下面显示的 ANSYS 命令替代 GUI 选择,进行上面这个例题的塑性分析。

      fini

      /cle

      /title,circular plate loaded by a circular punch - kinematic hardening

      rpl=65

      rpu=5

      h=6.5

      exx=70000

      sts1=55      !yield stress

      stn1=sts1/exx

      sts2=112

      stn2=0.00575

      sts3=172

      stn3=0.02925

      sts4=241

      stn4=0.1

 

      nex=15     ! No. of elements along the radius

      net=2      ! No. of elements in the plate's thickness

 

      /prep7

      et,1,42,,,1

      ! define node for convenient postprocessing

      n,1,rpl,0

      n,2,0,0

      n,3,0,h/2

 

      !define geometry

      k,1,,-(h/2)

      k,2,rpu,-(h/2)

      k,3,rpl,-(h/2)

      kgen,2,1,3,1,,h,,3

      nex1=nint(0.8*net)

      nex2=nex-nex1

 

      l,1,2

      l,4,5

      l,2,3

      l,5,6

 

      a,1,2,5,4

      a,2,3,6,5 

 

      lesize,1,,,nex1

      lesize,2,,,nex1

      lesize,3,,,nex2,2.5

      lesize,4,,,nex2,2.5

      esize,(h/net)

      amesh,all

      nummrg,node

      nodes

      nsel,s,loc,x,0,rpu

      nsel,r,loc,y,(h/2)

      cp,1,uy,all

      nsel,all

      esel,all

      fini

 

      /solu

      nsel,s,loc,x,rpl

      nsel,r,loc,y,0

      d,all,uy

      nsel,s,loc,x,0

      d,all,ux

      nsel,all

      outres,all,all

      fini

 

      /prep7

      mp,ex,1,exx

      mp,nuxy,1,0.325

 

      tb,mkin,1

      tbtemp,,strain

      tbdata,,stn1,stn2,stn3,stn4

      tbtemp,,

      tbdata,,sts1,sts2,sts3,sts4

      fini

 

      /solu

      pred,on

      outres,all,all

      nsubst,1

      time,1e-6

      f,3,fy,0

      lswrite

 

autots,on

nsubst,10

time,1

f,3,fy,-6000

lswrite

 

time,2

f,3,fy,750

lswrite

 

time,3

f,3,fy,-6000

lswrite

 

lssolve,1,4

fini

 

/post1

set,2

/dscal,1,1

pldisp,2

fini

 

/post26

nsol,2,2,u,y,uy2

rforce,3,1,f,y,ry1

add,2,2,,,uy2,,,-1

/grid,1

/axlab,x,deflection [mm]

/axlab,y,force [n]

xval,2

plvar,3

prvar,2,3

fini

 

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