悬臂梁在循环加载作用下的弹塑性计算(GUI).docx

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1、悬臂梁在循环加载作用下的弹塑性计算(GUI)一个左端固定的悬臂梁见图9-7(a),厚度为ICm,在它的右段中点上施加有一个集中力,该集中力为循环载荷见图9-7(b),悬臂梁的材料为多线性弹性材料,材料的弹性模量为20OOONZcm2,实验获得的该材料的非线性应力-应变行为见表9-3。分析该悬臂梁在循环载荷作用下的观测点P的水平方向上的应力应变历程。LoadLTH=IOO(a)悬臂梁以及加载位置(Cm)(b)所受的循环载荷(N)图9-7一个悬臂梁以及加载历程表9-3材料的应力-应变行为实验数据实验点1实验点2实验点3实验点4实验点5应变00.0040.0150.030.08应力(NZcm2)08

2、0160210280解答:为考察悬臂梁根部P点的应力应变历程,采用2D的计算模型,使用平面单元PLANE42,材料采用多线性弹塑性模型(mkin),进行循环加载过程的分析。建模的要点:设置几何以及材料参数;输入材料的多线性弹塑性模型(包括弹性模量和屈服极限),见图9-8;通过设置time来给出加载历程,每次加载都输入当时的状态载荷值,不是增量加载,每次加载后,必须进行计算,再进入下一步的计算;在时间后处理中,通过设置几何位置来查询对应的P观测点的节点编号,并设置观测点的应力显示变量(2号变量)以及塑性应变为显示变量(3号变量),最后将3号变量设置为横轴,画出2号变量随3号变量的变化曲线,见图9

3、-9o可以看出,该材料具有非常明显的Bauschinger效应(即正向屈服与反向屈服之和是单拉实验屈服极限的2倍)。图9-8多线性弹塑性模型图9-9观测点P上的应力应变历程(SX)给出的基于图形界面的交互式操作(StePbystep)过程如下。(1)进入ANSYS(设定工作目录和工作文件)程序-*ANSYS-*ANSYSInteractive-*Workingdirectory(设置工作目录)-Initialjobname(设置工作文件名):ReamS-Run-*OK(2)设置计算类型ANSYSMainMenu:Preferences.-*StructuralOK(3)设定不显示时间ANSYS

4、UtilityMenu:PIotCtrls-WindowControls-WindowOptions.-DATE:NoDateorTime-OK(4)定义单元类型ANSYSMainMenu:Preprocessor-ElementType-AddZEdit/Delete.-*Add.-*Solid:Quad4node42-OK(返回到ElemenlTyPeS窗口)-*Close(5)定义材料参数ANSYSMainMenu:Preprocessor-*MaterialProps-*MaterialModels-*Structural-*Linear-*Elastic-Isotropic-输入EX

5、:2E4,PRXY:03(定义弹性模量及泊松比)-*OK-*返回DefineMaterialModelBehavior窗口Structural-*NonLinear-Inelastic-RateIndependent-*KinematicHardeningPlasticity-*MisesPlasticity-Multilinear(Fixedtable)-在Strain一行中对应1至4号点输入0.004、0.015、0.03、0.08-在CUrVel中对应1至4号点输入强、160210280点击右下角GraPh-OK-Close(关闭材料定义窗口),,见图98,观察窗口中的多线性弹塑性模型(

6、6)构造模型生成关键点ANSYSMainMenu:Preprocessor-*Modeling-*CreateKeypoints-InActiveCS-Keypointsnumber:J,X,YZLocationinactiveCSt0,0,0-Apply-同样依次输入其他三个关键点(100,0,OX(100,10,0)与(0,10,0)-OKANSYSMainMenu:Preprocessor-*Modeling-*Create-Areas-Arbitrary-ThroughKPs一用鼠标依次点击1、2、3、4关键点,生成面单元(7)网格划分ANSYSMainMenu:Preprocesso

7、r-*Meshing-MesherOpts-Mesherlpe:MappedOK2DShapeKey:Quad-OKANSYSMainMenu:Preprocessor-Meshing-sizecontrls-*ManuaISize-Lines-PickedLines-选择上卜.两条横边线,OkNDIV设置为国一Apply-*选择两条竖边线Ok-NDIV设置为a-oANSYSMainMenu:Preprocessor-*Meshing-Mesh-Areas-TargetSurf一点击生成面几何体的位置,显示矩形面被选中一OK(8)模型加约束ANSYSMainMenu:Solution-*Def

8、ineLoads-*Apply-*Structural-*DisplacementOnLines-选取左侧边线(L4)-OK-SeleCtLab2:AllDoF(施加全部约束)-OK求解设置ANSYSMainMenu:Solution-AnalysisType-*SonControls-在BaSiC标签卜设置AnalysisOptions为LargeDisplacementSatie*Numberofsubsteps:8,Maxno.ofsubsteps:25Minno.OfSUbStePS:备Frequency设置为WriteNnumberofsubstepsWhereN=10-,OK(10

9、)按照时间步施加循环载荷ANSYSMainMenu:Solution-*AnalysisTyPe-*SoFnControls-*在BaSiC标签下设置Timeatendofloadstep11OKANSYSMainMenu:Solution-DefineLoads-Apply-*Structural-*ForceZMoment-*OnNodes-*选择右侧边缘中点(26号节点)OKLab:Fy,Value:XOioKANSYSMainMenu:Solution-Solve-*CurrentLSOKANSYSUtilityMenu:PlotReplotANSYSMainMenu:Solution

10、-AnalysisType-*SoPnControls-在Basic标签下设置Timeatendofloadstep:2-OKANSYSMainMenu:Solution-DefineLoads-Apply-*Structural-*ForceZMoment-*OnNodes-*选择右侧边缘中点(26号节点)-OK*Lab:Fy,Value:O-*OKANSYSMainMenu:Solution-Solve-*CurrentLS-*OKANSYSUtilityMenu:Plot-ReplotANSYSMainMenu:SolutionAnalysisTyPe-SoFnControls-在BaS

11、iC标签下设置Timeatendofloadstep:3OKANSYSMainMenu:SolutionDefineLoadsApply-Structural-*ForceZMoment-OnNodes-选择右侧边缘中点(26号节点)-OK-Lab:Fy,Value:40-*OKANSYSMainMenu:Solution-Solve-*CurrentLS-*OKANSYSUtilityMenu:Plot-ReplotANSYSMainMenu:Solution-AnalysisType-SonControls-在BaSiC标签下设置Timeatendofloadstep:4-OKANSYSM

12、ainMenu:Solution-DefineLoadsApply-Structural-*ForceZMoment-OnNodes选择右侧边缘中点(26号节点)-Lab:Fy,Value:O-OKANSYSMainMenu:Solution-Solve-*CurrentLS-*OKANSYSUtilityMenu:Plot-ReplotANSYSMainMenu:Solution-AnalysisType-SoFnControls在Basic标签下设置Timeatendofloadstep:5OKANSYSMainMenu:SolutionIkfineLoadsApply-Structura

13、l-*Force/Moment-OnNodes-选择右侧边缘中点(26号节点)-LabSFy,Value:z40-*OKANSYSMainMenu:SolutionSolve-*CurrentLS_*OKANSYSUtilityMenu:Plot-ReplotANSYSMainMenu:SolutionAnalysisType-*SonControls-在BaSiC标签下设置Timeatendofloadstep:6-OKANSYSMainMenu:SolutionDefineLoadsApply-Structural-*ForceZMoment-OnNodes-选择右侧边缘中点(26号节点)

14、-Lab:Fy,Value:O-*OKANSYSMainMenu:Solution-Solve-*CurrentLS-OK(三)计算结果ANSYSMainMenu:GeneralPostproc-*ReadResults-LastSetANSYSMainMenu:GeneralPostproc-PlotResults-*DeformedShape-*Def+Undeformed-OK(观察最后变形情况)ANSYSMainMenu:GeneralPostproc-PlotResults-ContourPlot-Elementsolu-PlasticStrain-Equivalentplastic

15、strain-OK(观察累计的等效塑性应变)ANSYSMainMenu:TimeHistPostpro一关闭弹出窗口-*DefineVariables-*Add.-ElementResults-OK,在方框中输入2-*OK在方框中输入4TOK在Item,CompDataitem中选择StreSs,X-directionSX-*OK,返回DefineTime-HistoryVariables-Add*ElementResults-*OKt在方框中输入2-*OK在方框中输入4OK在Item,CompDataitem中选择Strain-plastic,X-dir,nEPPLX-*OK-*CloseANSYSMainMenu:TimeHistPostpro-*关闭弹出窗口-Settings-*Graph-*SingleVariableNo.输入3-*oANSYSMainMenuzTimeHistPostpro一关闭弹出窗口-*GraphVariables在NVarl中输入2OK观察观测点P上的应力应变历程(SX),见图9-9ANSYSUtilityMenu:FileExitSaveEverything-*OKlfllB!H悬臂梁在循环加载作用下的弹塑性计算(

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