雙線性等向強化軸的拉伸ANSYSWORKBENCH仿真

2016-10-22  by:CAE仿真在線  來源:互聯網

【問題描述】

一個長200mm,半徑為10mm的光軸一端固定,另外一端面施加軸向拉力。如下圖

該拉力從1秒到3秒漸漸增加,然后3-6秒卸載為0,6-7秒保持為0.如下圖

該軸是雙線性等向強化塑形材料。材料特性:彈性模量75GPa,泊松比0.3,屈服強度245MPa,切線模量35Gpa。要模擬其加載和卸載過程。

【問題分析】

(1)分析系統。該加載卸載過程的目的是為了考察材料屬性。緩慢加載卸載即可,不用考慮慣性效應,因此只是用靜力學系統仿真。此時的時間只代表著載荷步的意義,與真實時間沒有關系。

(2)材料定義。自定義一種材料,加入彈性屬性及雙線性塑性材料塑性。

(3)幾何模型。用線體來表達軸,賦予圓形截面屬性。

(4)網格劃分。掃掠劃分。

(5)求解設置。設置7個載荷步,打開大變形開關,關閉慣性松弛。

(6)邊界條件。

固定一個端點。

另外一個端施加隨時間改變的載荷。

(7)后處理。查看殘余變形。

【求解過程】

1. 打開ANSYS WORKBNCH14.5

2.創建靜力分析系統。

3.創建材料模型。

雙擊engineering data,進入到材料數據庫界面。

(1)創建1號材料,是雙線性等向強化塑性材料。

自定義一種新材料,命名為NO1.拖入彈性屬性和雙線性等向強化材料屬性,并輸入其數值。

4.創建幾何體。

雙擊geometry,進入到DM。設置長度單位是毫米。

創建一個草圖,只有一根直線,長200mm

由該直線生成線體。

賦予圓形截面,該圓形半徑為10mm

退出DM.

5.設置材料屬性。

雙擊Model,進入mechanical.

設置該軸的材料是NO1,即等向強化材料。

6.劃分網格。

直線劃分為10等分。

7.設置分析選項。

設置7個載荷步,打開大變形開關,關閉慣性松弛。

8.設置邊界條件。

固定左端點。

右端點施加集中力,該力隨時間而改變。

9.求解。

10.后處理。

軸向應力的改變

可見,軸向應力增加到478MPa,然后又降低到了0MPa,顯然,最大值已經超過了屈服極限。因此材料已經發生了屈服。

其軸向變形如下

可見,當完全撤除載荷后,桿件并沒有恢復原長,而是有0.73mm左右的殘余變形。這是由于塑形變形而產生的不可恢復的變形。

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