ANSYS作业四圆柱壳的非线性屈曲分析.docx
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ANSYS作业四圆柱壳的非线性屈曲分析
有限元原理与工程应用
题目圆柱壳的非线性屈曲分析
年级与专业机械电子工程
所在学院(系)机械工程学系
梁结构的瞬态完全法分析
1要求
用弧长法进行一个圆柱壳的非线性屈曲分析。
一个对边简支的圆柱壳,在其中心作用一个垂直的集中载荷。
目的是分析当载荷大小为1000N时,A、B两点的垂直位移(UY)。
材料特性:
EX=3.1x109Pa(杨氏模量)
NUXY=0.3(泊松比)
几何特性:
R=2540mmL=254mm
H=6.35mmθ=5.7°
载荷:
p=1000N
采用2D的shell单元定义了厚度,由于该圆柱壳结构为对称结构,故实际操作时选取1/4结构对其进行分析即可。
2操作步骤
求解步骤(GUI方法)
定义工作文件名及工作标题
(1)定义工作文件名:
执行UtilityMenu/File/ChangeJobname命令,在弹出的ChangeJobname对话框中输入文件名为“buckle2.”,同时勾上【Newloganderrorfiles】,单击
按钮。
(2)定义工作标题:
执行UtilityMenu/File/ChangeTitle命令,弹出ChangeTitle对话框中输入“Analysisofthebuckle”,然后单击
按钮。
(3)重新显示:
执行UtilityMenu/Plot/Replot命令。
显示工作平面
(1)显示工作平面,执行UtilityMenu/WorkPlane/DisplayWorkingPlane命令。
(2)关闭三角坐标符号的显示:
执行UtilityMenu/PlotCtrls/WindowControls/WindowOptions命令,弹出WindowOptions对话框。
在Locationoftriad下拉列表框中选择Notshown选项,单击
按钮。
建立圆柱壳结构模型
定义单元类型
(1)选择单元类型:
执行Preprocessor>ElementType>Add/Edit/Delete命令,弹出复选框【ElementType】,单击“Add”,弹出【LibraryofElementTypes】对话框中选择“StructuralShell”和“Elastic4node63”,单击Apply按钮。
(2)定义单元实常数:
执行Preprocessor>RealConstants>Add/Edit/Delete>命令,弹出【RealConstants】复选框,单击“Add”,选择“Type1Shell63”选项,单击“OK”,弹出如下图所示对话框,将参数如图3进行设置,单击
按钮。
图6“RealConstant…”对话框
(3)定义材料参数:
执行Preprocessor>MaterialProps>MaterialModel命令,弹出【DefineMaterialModelBehavior】,在弹出的对话框中进行设置,依次点击Structural>Linear>Elastic>Isotropic,弹出【LinearIsotropicPropertiesforMaterialNumber1】,对话框中的参数设置如图9所示,单击
按钮即可。
图9“Density…”对话框
生成几何模型
(1)生成点
执行Preprocessor>Modeling>Create>Keypoints>InActiveCS命令,弹出【CreateKeypointsInActiveCoordinateSystem】对话框,依次在“1,0,0”,“2,0,2000”,“3,2540,0”,“4,2540,254”,最后生成的结果如图11所示。
生成线
生成曲面
图11生成矩形
划分网格
6,8,1
步骤二:
恢复数据库文件“buckle2.db”
UtilityMenu>File>Resumefrom
步骤三:
进入求解器。
MainMenu>solution
步骤四:
定义分析类型和选项
1、选择菜单路径MainMenu>Solution>-AnalysisType-NewAnalysis.单击“Static”来选中它然后单击OK。
2、择菜单路径MainMenu>Solution>UnabridgedMenu>AnalysisOptions。
出现对话框。
3、单击Largedeformeffectsoption(大变型效应选项)使之为ON,然后单击OK。
步骤五:
在结点1的Y方向施加一个大小为-250的力
Mainmenu>Solution-Load-Apply>Force/Moment>OnNodes
步骤六:
设置载荷步选项
1、择菜单路径MainMenu>Solution>UnabridgedMenu>Loadstepopts-Time/Frequenc>Timeandsubstps,时间和时间步选项对话框出现。
2、Numberofsubsteps(子步数)键入30。
3、择菜单路径MainMenu>Solution>UnabridgedMenu>Loadstepopts-Outputctrls>DB/ResulsFile,对数据库和结果文件写入的控制对话框出现。
4、在“Item”中,选择“all”
5、对“FREQ”,选择“EverySubstep”
步骤七:
选择弧长法
1、选择菜单路径MainMenu>Solution>UnabridgedMenu>Loadstepopts-Nonlinear>Arc-lengthopts。
Arc-lengthoptsT(时间和时间步选项)对话框出现。
2、将“KEY”(Arc-lengthmethodon/off)设置为“ON”
3、对“MAXARC”(Maximummultiplier),输入4
4、单击OK
步骤八:
求解问题
1、选择菜单路径MainMenu>Solution>-Solve-CurrentLS。
2、检阅状态窗口中的信息然后单击close。
3、单击SolveCurrentLoadStep(求解当前载荷步)对话框中的OK开始求解。
步骤九:
进行所需要的后处理。
3求解步骤(命令流方法)
FINI
/CLE
/PREP7
smrt,off
ET,1,SHELL63,,1
R,1,6.350!
SHELLTHICKNESS
MP,EX,1,3102.75
MP,NUXY,1,0.3
!
CREATEFINITEELEMENTMODEL
R1=2540!
SHELLMID-SURFACERADIUS
L=254!
HALFTHELENGTH
PI=4*ATAN
(1)!
VALUEOFPICOMPUTED
THETA=0.1*180/PI!
0.1RADIANSCONVERTEDTODEGREES
CSYS,1!
CYLINDRICALCO-ORDINATESYSTEM
N,1,R1,90!
NODES1AND2ARECREATEDATPOINTS
N,2,R1,90,L!
AANDBRESPECTIVELY.
K,1,R1,90
K,2,R1,(90-THETA)
K,3,R1,90,L
K,4,R1,(90-THETA),L
ESIZE,,2!
TWODIVISIONALONGTHEREGIONBOUNDARY
A,1,3,4,2
AMESH,1
NUMMRG,NODE
!
APPLYBOUNDARYCONDITIONS
NSEL,S,LOC,Z,0
DSYM,SYMM,Z
NSEL,S,LOC,Y,90
DSYM,SYMM,X
NSEL,S,LOC,Y,(90-THETA)
D,ALL,UX,,,,,UY,UZ
NSEL,ALL
FINISH
SAVE,BUCKLE2,DB
RESUME,BUCKLE2,DB
/SOLUTION
ANTYPE,STATIC
NLGEOM,ON!
LARGEDEFLECTIONTURNEDON
OUTRES,,1!
WRITESOLUTIONONRESULTSFILEFOREVERYSUBSTEP
F,1,FY,-250!
1/4THOFTHETOTALLOADAPPLIEDDUETOSYMMETRY
NSUBST,30!
BEGINWITH30SUBSTEPS
ARCLEN,ON,4
SOLVE
FINISH
/POST26
NSOL,2,1,U,Y!
STOREUYDISPLACEMENTOFNODE1
NSOL,3,2,U,Y!
STOREUYDISPLACEMENTOFNODE2
PROD,4,1,,,LOAD,,,4*250!
TOTALLOADIS4*250DUETOSYMMETRY
PROD,5,2,,,,,,-1!
CHANGESIGNSOFTHEDISPLACEMENTVALUES
PROD,6,3,,,,,,-1
*GET,UY1,VARI,2,EXTREM,VMIN
*GET,UY2,VARI,3,EXTREM,VMIN
PRVAR,2,3,4!
PRINTSTOREDINFORMATION
/AXLAB,X,DEFLECTION(MM)
/AXLAB,Y,TOTALLOAD(N)
/GRID,1
/XRANGE,0,35
/YRANGE,-500,1050
XVAR,5
PLVAR,4!
PLOTLOADWITHRESPECTTO-UYOF
XVAL,6
PLVAR,4
FINISH
变形情况(取的是中间一半,所以最边缘的下去是最多的)
*****ANSYSPOST26VARIABLELISTING*****
TIME1UY2UY4PROD
UYUYLOAD
0.32910E-01-0.3691880.253726E-0132.9101
0.98776E-01-1.166760.794300E-0198.7761
0.21372-2.783370.179024213.718
0.31393-4.479230.252211313.926
0.40097-6.204270.266634400.967
0.47620-7.915110.186102476.195
0.53934-9.57903-0.277909E-01539.342
0.58825-11.1678-0.416425588.253
0.61938-12.6474-1.02361619.379
0.62881-13.9696-1.88783628.809
0.62455-14.5513-2.42280624.554
0.60237-15.4301-3.52204602.369
0.55743-16.1745-4.96401557.426
0.49699-16.6688-6.53767496.989
0.42664-16.9572-8.17302426.643
0.35056-17.0791-9.82553350.560
0.27176-17.0549-11.4714271.757
0.19281-16.8847-13.0985192.807
0.11640-16.5532-14.6988116.402
0.45547E-01-16.0402-16.262145.5466
*****ANSYSPOST26VARIABLELISTING*****
TIME1UY2UY4PROD
UYUYLOAD
-0.17078E-01-15.3379-17.7744-17.0779
-0.71163E-01-14.4770-19.2219-71.1634
-0.12159-13.5555-20.6035-121.589
-0.17848-12.7847-21.9226-178.484
-0.24620-12.5161-23.1268-246.199
-0.30885-12.9507-24.1148-308.850
-0.34920-13.9447-24.8538-349.200
-0.36225-15.3004-25.3621-362.247
-0.35886-16.0703-25.5357-358.863
-0.33840-17.5241-25.7414-338.396
-0.29386-19.2606-25.8401-293.858
-0.22690-21.0171-25.8433-226.905
-0.13727-22.7193-25.7973-137.270
-0.26286E-01-24.3074-25.7371-26.2862
0.10253-25.7516-25.6823102.533
0.24490-27.0507-25.6401244.898
0.39709-28.2196-25.6110397.091
0.55636-29.2775-25.5933556.362
0.72080-30.2425-25.5845720.798
0.88909-31.1298-25.5826889.085
*****ANSYSPOST26VARIABLELISTING*****
TIME1UY2UY4PROD
UYUYLOAD
1.0000-31.6737-25.58441000.00
可以看出是高度非线性的。
退出ANSYS
在ANSYSToobar中单击Quit。
选择要保存的选项然后单击OK。
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- ANSYS 作业 圆柱 非线性 屈曲 分析
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