三杆结构塑性卸载后的残余应力计算(GUI).docx

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1、三杆结构塑性卸载后的残余应力计算(GU1)三杆结构以及受力状况见图9-6,杆件的材料为冷轧钢，屈服极限为by,有关的材料及几何参数如表9-1所示。分析该结构在小于弹性极限的载荷耳二51961.5Ib作用下的位移，以及在三杆全部进入塑性状态(B=81961,51b)并卸载后的残余应力。为与文献结果进行比较，这里采用了英制单位。(a)三杆结构以及受力状况(b)材料的行为图9-6三杆结构的受力状况及材料行为表9-1模型的材料及几何参数材料性能几何参数边界条件弹性模量E=3107psiA=Iin2,I=IOOinF1=51961.51b屈服极限cry=30000psi8=30B=81961.5Ib注：

2、F1和F2的值是通过理论分析进行反算得到的。解答：采用2D的计算模型，使用平面杆单元2-DSpar(OrTruss)E1ements(1INK1),材料采用双线性弹塑性模型，进行加载以及卸载过程的分析。建模的要点：首先定义分析类型，并选择相应单元，输入材料的双线性弹塑性模型(包括弹性模量和屈服极限);生成对应节点以及单元；定义位移边界条件，以及施加载荷；对于卸载，应施加零载荷(即施加叠加后的状态载荷);(4)在后处理中，用命令*GET来提取相应位置的计算分析结果。最后将计算结果与参考文献所给出的解析结果进行比较，见表9-20表9-2ANSYS模型与文献解析结果的比较Reference9.2(1

3、)的结果ANSYS结果两种结果之比第4点处的垂直位移Fi/in-0.07533-0.075341.000中间杆单元的残余应力/psi-5650.-56501.000Reference9.2（1）:Cranda11SH,Dah1NC.AnIntroductiontotheMechanicsofSo1ids.NewYork:McGraw-Hi11BookCo.,Inc.,1959,234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fANSYSfANSYSInteractivefWorkingdirectory（设置工作目录）fI

4、nitia1jobname:ThreeSPar（设置工作文件名）Run-OK（2）设置计算类型ANSYSMainMenu：Preferences.fStructura1fOK（3）定义单元类型ANSYSMainMenu：PreprocessorfE1ementTypefAdd/Edit/De1ete.fAdd.f1ink:2dspar1fOK（返回至JE1ementTypes窗口）fC1ose（4）定义实常数ANSYSMainMenu：PreprocessorfRea1ConstantsAdd/Edit/De1etefAdd.fse1ectType11ink1fOKfinputRea1Cons

5、tantsSetNo.:1,AREA:1fOK（返回到Rea1COnStantS窗口）fC1ose（关闭Rea1Constants窗口）（5）定义材料参数ANSYSMainMenu：PreprocessorfMateria1PropsfMateria1Mode1s-Structura1f1inearfE1astic-IsotropicfinputEX:30e6（定义弹性模量）fOK,No1inear（定义屈服应力）-E1asticfRateIndependent-KinematicHardeningP1asticityMisesP1asticity-Bi1inear-Yie1dStss:300

6、00fOK-C1ose（关闭材料定义窗口）（6）定义参数及指定角度单位ANSYSUti1ityMenu：Parameters-Sca1arParameters.（出现Sca1arParameters对话框）-*Se1ection下输入1=IoOfACCeDtf输入THETA=30AcceptC1oseANSYSUti1ityMenu：Parameters-Angu1arUnits.Unitsforangu1ar：DegreesDEGfOKANSYSUti1ityMenu：Parameters-Sca1arParameters.（出现Sca1arParameters对话框）-Se1ection下

7、输入X1OC=1*TAN（THETA）fAcceptfC1ose生成有限元模型ANSYSMainMenu：PreprocessorfMode1ing-CreatefNodesfInActiveCSfNODENodenumber：1；X,Y,Z1ocationinactiveCS:-X1OC,0fApp1yNODENodenumber：3；X,Y,Z1ocationinactiveCS:X1OC,0fOKfNodes-Fi11betweenNds选择节点1和3fOK（出现CreateNodesBetween2Nodes对话框）OKfNOdeS-InACtiVeCSNODENodenumber：4

8、；X,Y,Z1ocationinactiveCS:O,-1fOK-*E1ementsAutoNumbered-*ThruNodes（出现E1ementS对话框）一选择节点1和4fAPP1yf选择节点2和4fAPP1y选择节点3和4fOK（8）设置求解输出控制ANSYSMainMenu:Preprocessorf1oadsf1oadStepOptsOutputCtr1sfSo1uPrintout（出现So1utionPrintoutContro1s对话框）-*FREQPrintfrequency：EveryNthsubstep；Va1ueofN：1fOK（9）模型加约束及载荷ANSYSMainM

9、enu:Preprocessorf1oadsfDefine1oadsfApp1yfStructura1fDisp1acementOnNodes选择节点1,2和3OK（出现App1yU,ROTonNodes对话框）1ab2:A11DOF；VA1UE:0；OKANSYSMainMenu:Preprocessor1oadsfDefine1oadsfApp1yfStructura1fForCe/MomentfOnNodesf选择节点4OK（出现App1yF/MonNodes对话框）f1ab:FY；VA1UE:-519615fOK（10）求解（施加F1求解）ANSYSMainMenu:So1ution-

10、So1veCurrent1S（出现So1veCurrent1oadStep对话框，关闭/STATUSCommand记事本）-OK-C1ose（关闭出现的SO1UtiemiSdOne消息框）（11）提取节点4Y方向的位移，赋给变量DEFANSYSUti1ityMenu：ParametersGetSca1arData.（出现GetSCaIarData对话框）f选择ReSi11tdata,Noda1resu1ts-OK（出现GetNoda1resu1tsData对话框）fName：DEF;NodenumberN：4；Rese1utsdatatoberetrieved：DOFso1ution,UYfO

11、K（12）设置求解及输出控制ANSYSMainMenu：FinishANSYSMainMenu：So1ution-Ana1ysisTypeSonContro1sfBasic（S1So1utionContro1sX框）-TimeContro1,Automatictimestepping：On；Numberofsubsteps：10；WriteItemstoResu1tsFi1e：A11so1utionitems；Frequency：WriteeveryNthsubstep9N：IofoK（13）施加载荷ANSYSUti1ityMenu：P1ot-Mu1ti-P1otsANSYSMainMenu：

12、So1utionfDefine1oadsfApp1yfStructura1fForceZMoment-OnNodes选择节点4fOK（出现APP1yF/MonNodes对话框）1ab:FY；VA1UE:-81961.5OK（14）求解（施加F2求解）ANSYSMainMenu：So1utionSo1ve-Current1S（出现SoIVeCurrent1oadStep对话框，关闭/STATUSCommand记事本）OKC1ose（关闭出现的SO1UtiemiSdOne消息框）（15）设置求解及输出控制ANSYSMainMenu：So1utionfAna1ysisTypefSoFnContro1

13、sfBasic（关闭出现的Warning对话框，SSo1utionContro1s对话框）fTimeContro1,Numberofsubsteps：5；Frequency：WriteeveryNthsubstep,N：5-OK（16）施加载荷ANSYSUti1ityMenu：P1ot-*Mu1ti-P1otsANSYSMainMenu：So1utionfDefine1oadsfApp1yfStructura1fForce/MomentOnNodesf选择节点4fOK（出现APP1yF/MonNodes对话框）f1ab:FY；VA1UE:0OK（17）求解（卸载求解）ANSYSMainMenu

14、：So1utionSo1ve-Current1S（出现SoIVeCurrent1oadStep对话框，关闭/STATUSCommand记事本）-OK-C1ose（关闭出现的SO1UtiOniSdOne消息框）（18）提取单元2的应力，赋给变量STRSSANSYSMainMenu：Genera1Postproc-E1ementTab1efDe仔neTab1e（出现E1ementTab1eData对话框）pressAdd.（出现DefineAdditiOna1E1ementTab1eItemS对话框）1ab：STRS;Item,Comp：1S,1OKC1OSE（关闭E1ementTab1eData

15、对话框）ANSYSUti1ityMenu：Parameters-*GetSca1arData.（出现GetSCaIarData对话框）选择ReSI1Itdata,E1emtab1edataOK（出现GetE1ementTabIeData对话框）Narne:STRSS;E1ementnumberN：2OK（19）列出所有参数值ANSYSUti1ityMenu：1istStatus-ParametersA11Parameters（出现一文本文件列出所有的参数值）（20）退出系统ANSYSUti1ityMenu：Fi1efExit.fSaveEverythingfOK【ANSYS算例】9.2（2）三杆结构塑性卸载后的残余应力计算（命令流）针对【ANSYS算例】9.2（1）的GU1操作，提供完整的命令流。解答：给出的命令流如下。!%ANSYS算例9.2(2)%begin%/PREP7!进入前处理ANTYPE,STATICET,1,1INK1R,1,1MP,EX,1,30E6TB,BKINTBTEMP,100TBDATA,1,300001=IOO!设置为静力结构分析!选取单元类型1（单向杆单元）!设置实常数，截面积为1!定义材料的弹性模量（1号