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(GU1)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20000Ncm2,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。(a)悬臂梁以及加载位置(Cm)(b)所受的循环载荷(N)POST26图9-8多线性弹塑性模型图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O0.0040.0150.030.08应力(Nc

2、m2)O80160210280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P1ANE42,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

3、曲线，见图9-9o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9-9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-ANSYSfANSYSInteractiveWorkingdirectory(设置工作目录)fInitia1jobname(设置工作文件名):BeamSRunfOK(2)设置计算类型ANSYSMainMenu：Preferences.fStructura1fOK(3)设定不显示时间ANSYSUti1ityMenu：

4、P1otCtr1sfWindowContro1sfWindowOptions.fDATE：NoDateorTimefOK(4)定义单元类型ANSYSMainMenu：PreprocessorfE1ementTypefAdd/Edit/De1ete.fAdd.So1id:Quad4node42fOK(返回至JE1ementTypes窗口)fC1ose(5)定义材料参数ANSYSMainMenu:PreprocessorfMateria1PropsfMateria1Mode1sfStructura11inearfE1asticfIsotropic输入EX:2E4,PRXY:03(定义弹性模量及泊松

5、比)fOK返回DefineMateria1Mode1Behavior窗口Structura1fNon1inearfIne1asticfRateIndependentfKinematicHardeningP1asticityfMisesP1asticityfMu1ti1inear(Fixedtab1e)f在Strain一行中对应1至4号点输入0.004、0.015、0.03、0.08在CUrVe1中对应1至4号点输入四、160210280点击右下角GraPhfOK-C1ose(关闭材料定义窗口)，见图9-8,观察窗口中的多线性弹塑性模型(6)构造模型生成关键点ANSYSMainMenu：Prep

6、rocessorfMode1ingfCreateKeypointsfInActiveCSfKeypointsnumber：1,X,Y,Z1ocationinactiveCS:0,0,0-App1yf同样依次输入其他三个关键点(100,0,0)、(100,10,0)与(0,10,0)-OKANSYSMainMenu：PreprocessorMode1ingCreatefAreasArbitraryThroughKPsf用鼠标依次点击1、2、3、4关键点，生成面单元网格划分ANSYSMainMenu：PreprocessorfMeshingfMesherOptsfMesherType:Mapped

7、fOKf2DShapeKey:QuadfOKANSYSMainMenu：PreprocessorfMeshingfsizecontr1sfManua1Sizef1inesfPicked1ines选择上下两条横边线，Ok-NDIV设置为也一App1y-选择两条竖边线Ok-NDIV设置为多一OKANSYSMainMenu：Preprocessor-MeshingfMeshfAreasTargetSurf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:So1utionDefine1oadsfApp1yStructura1Disp1acementOn1ine

8、s-选取左侧边线(14)fOKfSe1eCt1ab2:AI1DoF(施加全部约束)-OK求解设置ANSYSMainMenu:So1utionAna1ysisTypeSoFnContro1s在BaSiC标签下设置Ana1ySiSOptions为1argeDisp1acementSatie,Numberofsubsteps:8,Maxno.ofsubsteps:25Minno.OfS1IbStePS2Frequency设置为WriteNnumberofsubstepsWhereN=10OK(IO)按照时间步施加循环载荷ANSYSMainMenu:So1utionfAna1ysisTypeSoFnC

9、ontro1sf在BaSiC标签下设置Timeatendof1oadstep:!fOKANSYSMainMenu:So1utionfDefine1oadsApp1yStructura1Force/Moment-*OnNodes选择右侧边缘中点（26号节点）-OK-1ab：Fy,Va1ue：z40OKANSYSMainMenu：So1utionSo1vefCurrent1SOKANSYSUti1ityMenu:P1otRep1otANSYSMainMenu:So1utionAna1ysisTypefSoFnContro1sf在BaSiC标签下设置Timeatendof1oadstep:2fOKA

10、NSYSMainMenu:So1utionfDefine1oadsfApp1yfStructura1fForce/MomentOnNodes选择右侧边缘中点（26号节点）-OKf1ab：Fy,Va1ue：OfOKANSYSMainMenu：So1utionfSo1vefCurrent1SfOKANSYSUti1ityMenu:P1otfRep1otANSYSMainMenu:So1utionfAna1ysisTypefSoFnContro1sf在BaSiC标签下设置Timeatendof1oadstep:3fOKANSYSMainMenu:So1utionfDefine1oadsfApp1yf

11、Structura1Force/MomentfOnNodes选择右侧边缘中点（26号节点）fOKf1ab：Fy,Va1ue：40OKANSYSMainMenu：So1utionfSo1vefCurrent1SfOKANSYSUti1ityMenu:P1otfRep1otANSYSMainMenu:So1utionfAna1ysisTypeSoFnContro1sf在BaSiC标签下设置Timeatendof1oadstep:4fOKANSYSMainMenu:So1utionfDefine1oadsApp1yfStructura1fForce/MomentfOnNodesf选择右侧边缘中点（2

12、6号节点）-1ab：Fy,Va1ue：OfOKANSYSMainMenu：So1utionfSo1vefCurrent1SfOKANSYSUti1ityMenu:P1otfRep1otANSYSMainMenu:So1utionfAna1ysisTypeSoFnContro1sf在BaSiC标签下设置Timeatendof1oadstep:5OKANSYSMainMenu:So1utionfDefine1oads-App1y-Structura1Force/MOmentOnNodes-选择右侧边缘中点（26号节点）-1ab：Fy,Va1ue：z40OKANSYSMainMenu：So1utio

13、nfSo1vefCurrent1SfOKANSYSUti1ityMenu:P1otfRep1otANSYSMainMenu:So1utionfAna1ysisType-SoFnContro1sf在BaSiC标签下设置Timeatendof1oadstep:6fOKANSYSMainMenu:So1utionDefine1oads-App1y-Structura1-Force/MomentOnNodes-选择右侧边缘中点（26号节点）-1ab：Fy,Va1ue：OOKANSYSMainMenu：So1ution-So1ve-Current1SfOK（11）计算结果ANSYSMainMenu：Ge

14、nera1PostprocfReadResu1tsf1astSetANSYSMainMenu：Genera1PostprocfP1otResu1tsDeformedShapeDef+Undeformed-OK（观察最后变形情况）ANSYSMainMenu：Genera1Postproc-P1otResu1tsfContourP1otfE1ementso1uP1asticStrain-Equiva1entp1asticstrain-OK（观察累计的等效塑性应变）ANSYSMainMenu：TimeHistPostprof关闭弹出窗口DefineVariab1esAdd.fE1ementResu1

15、tsOK,在方框中输入2OK,在方框中输入4OK-在Item,CompDataitem中选择Stress,X-directionSXfOK,返回DefineTime-HistoryVariab1esAdd.fE1ementResu1tsOK,在方框中输入2fOK,在方框中输入4fOK在Item9CompDataitem中选择Strain-p1astic,X-dir,nEPP1XfOKC1oseANSYSMainMenu：TimeHistPostpro关闭弹出窗口-SettingsGraphfSing1eVariab1eNo.输入3-oANSYSMainMenu：TimeHistPostpro一关闭弹出窗口-GraphVariab1es在NVar1中输入2-OK观察观测点P上的应力应变历程(SX),见图9-9ANSYSUti1ityMenu：Fi1eExitfSaveEverythingfOK越bni国端ma悬臂梁在循环加载作用下的弹塑性计算（命令流）针对【ANSYS算例】9.3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9.3（2）%begin%/PREP7!进入前处理