Ansys 瞬態(tài)非線性分析實例

2017-03-02 by:CAE仿真在線來源:互聯(lián)網(wǎng)

問題描述
一個子彈以給定的速度射向壁面。壁面假定是剛性的和無摩擦的。將研究子彈和壁面接觸后達(dá)80微秒長的現(xiàn)象。目的是確定子彈的整個變形,速度歷程,以及最大等效Von Mises應(yīng)變。求解使用SI單位。
用軸對稱單元模擬棒。求解最好能通過單一載荷步實現(xiàn)。在這個載荷步中,將同時施加初始速度和約束。將圓柱體末端的節(jié)點Y方向約束住以模擬一固壁面。打開自動時間分步來允許ANSYS確定時間步長。定義分析結(jié)束的時間為8E-5秒,以確保有足夠長的時間來撲捉整個變形過程。

問題詳細(xì)說明
下列材料性質(zhì)應(yīng)用于這個問題:
EX=117.0E09 (楊氏模量)
DENS=8930.0 (密度)
NUXY=0.35(泊松比)
Yield Strength=400.0OE06(屈服強(qiáng)度)
Tangent Modulus (剪切模量)
下列尺寸應(yīng)用于這個問題:
長=32.4E-3m
直徑=6.4E-3m
對于這個問題的初始速度是227.0。

Ansys 瞬態(tài)非線性分析實例ansys workbanch圖片1
圖1銅圓柱體圖解

求解步驟:

步驟一:設(shè)置分析標(biāo)題
1、選擇菜單路徑:Utility Menn>File>ChangeTitle。
2、鍵入文字“Coppery Cylinder Impacting a Rigid Wall”
3、單擊OK。

步驟二:定義單元類型
1、選擇菜單路徑Mail Menu>Preprocessor>Element Type>All/Edit/Delete。
2、單擊Add。Library of Element Types(單元類型庫)對話框出現(xiàn)。
3、在靠近左邊的列表中,單擊“Visio Solid”僅一次。
4、選靠近右邊的列表中,單擊“4node Plas 106”僅一次。
5、單擊OK。Library of Element Types 對話框關(guān)閉。
6、單擊Options (選項)。VISCO106 element type Options(visco106單元類型選項)對話框出現(xiàn)。
7、在關(guān)于element behavior(單元特性 )的卷動柜中,卷動到“Axisymmetric” 且選中它。
8、單擊OK。
9、單擊Element Types (單元類型)對話框中的Close。

步驟三:定義材料性質(zhì)
1、選擇菜單路徑Main Menu>Preprocessor>Material Props>-Constant-Isotropic. Isotropic Matersal Properties (各向同性材料性質(zhì))對話框出現(xiàn)。
2、單擊OK來指定材料號為1。另一個I sotropic Material Properties對話框出現(xiàn)。
3、對楊氏模量(EX)鍵入117.0E09
4、對密度(DENS)鍵入8930。
5、對泊松比(NUXY)鍵入0.35。
6、單擊OK。

步驟四:定義雙線性各向同性強(qiáng)化數(shù)據(jù)表 (BISO)
1、選擇菜單路徑Main Menu>Preprocessor>Matersal Props>Data Tables> Define/Activate . Define/Activate Data Table(定義數(shù)據(jù)表)對話柜出現(xiàn)。
2、在關(guān)于type of data table(數(shù)據(jù)表類型)的卷動框中,卷動到“Bilin isotr BISO”且選中它。
3、對material reference number(材料參考號)健入1。
4、對number of temperatures(溫度數(shù))鍵入1和單擊OK。
5、選擇菜單路徑Main Menu>Preprocessor>Material Props>Data Tables>Edit Active. Data Table BISO對話框出現(xiàn)。
6、對YLD Strs(屈服應(yīng)力)鍵入400.0e06。
7、對 Tang Mod(剪切模量)鍵入100.0e06。
8、選擇File>Apply & Quit。
9、選擇菜單路徑Main Menu>Preprosessor>Material Porps>Data Tables>Graph. Graph Data Tables(圖形表示數(shù)據(jù)表)對話框出現(xiàn)。
10、單擊OK接受繪制BISO表的缺省。一個BISO表的標(biāo)繪圖出現(xiàn)在ANSYS圖形窗口中。
11、在ANSYS TooLbar上單擊SAVE_DB。

步驟五、產(chǎn)生矩形
在這一步中,你產(chǎn)生一個代表柱體半橫截面積的矩形。
1、選擇菜單路徑Main Menu>Preprocessor>-Modeling-Create>-Area-Rectangle>By Dimensions. Create Rectanyle by Dimensions(依據(jù)尺寸產(chǎn)生矩形)對話框出現(xiàn)。
2、對X_坐標(biāo)鍵入0,.0032。
3、對Y_坐標(biāo)鍵入0,.0324然后單擊OK。一個矩形出現(xiàn)在ANSYS圖形窗口中。
4、選擇菜單路徑Utility Menu>Plot>lines.

步驟六:設(shè)置單元尺寸
1、選擇菜單路徑Main Menu>Preprocessor>-Meshing-Shape&Size>-Lines-Picked Lines. Element Size On Picked Lines(關(guān)于挑選出的線的單元尺寸)選擇菜單出現(xiàn)。
2、在長線中的一條上單擊一次然后單擊OK。Element Sizes on Picked Lines 對話框出現(xiàn)。
3、對number of element divisions(單元劃分的數(shù)目)鍵入20然后單擊OK。
4、重復(fù)步驟1和2,次選擇短線中的一條。但這
5、對number of element divisions鍵入4然后單擊OK。

步驟七:設(shè)置網(wǎng)格單元形狀且對矩形劃分網(wǎng)格
1、選擇菜單路徑Main Menu>Preprocessor>-Mesh Tool
2、選擇“quad”和“Map”,然后單擊“Mesh”
3、在拾取菜單出現(xiàn)后,選擇面,然后單擊“OK”
4、在ANSYS Toolbar上單擊SAVE_DB。
5、選擇菜單路徑Main Menu>Preprocessor>-Meshing-Mesh>-Area-Mapped>3 or 4 Sided. Mesh Areas(對面積劃分網(wǎng)格)選擇菜單出現(xiàn)。
6、單擊Pick All。
7、單擊ANSYS Toolbar上的SAVE_DB。

步驟八:定義分析類型和選項
1、選擇菜單路徑Main Menu>Solution>-Analysis Type-New Analysis.
2、單擊“Transient”來選中它然后單擊OK。
3、選擇菜單路徑Main Menu>Solution>Analysis Options.Transient Analysis(瞬態(tài)過程分析)對話框出現(xiàn)。
4、單擊OK接受完全求解方法的缺省。Full Transient Analysis對話框出現(xiàn)。
5、單擊Large deform effects option(大變型效應(yīng)選項)使之為ON(開)狀態(tài)然后單擊OK。

步驟九:定義彈的初始速度
1、選擇菜單路徑Main Menu>Solution>-Loads-Apply>Initial Condit'n>Define. Define Initial Condition(定義初始條件)選擇菜單出現(xiàn)。
2、單擊Pick All. Define Initial Conditions 對話框出現(xiàn)。
3、在關(guān)于DOF to be Specified(要被指定的DOF)的卷動框中,卷動到“UY”且選中它。
4、對initial velocity(初始速度)鍵入-227然后單擊OK。
5、單擊ANSYS Toolbar上的SAVE_DB。

步驟十:施加約束
1、選擇菜單路徑Main Menu>Solution>-Loads-Apply>-Structural-Displacement> On Nodes.Apply。U,ROT on Nodes選擇菜單出現(xiàn)。
2、單擊Pick All., Apply U, ROT on Nodes 對話框出現(xiàn)。
3、對于DOFs to be Constrained (要被約束的DOFs)單擊“UY”,然后單擊Apply.
4、在選擇菜單中,單擊“BOX”作為選擇方法。
5、當(dāng)你拖鼠標(biāo)沿X=0.1的結(jié)點周圍(沿矩形左邊的第一個結(jié)點集)形成一個矩形柜時要按下且保持鼠標(biāo)左鍵。
6、單擊Apply.
7、在對話框中,對于DOFs to be constrained單擊“UX”。你需要單擊“UY”一次以去除它。
8、單擊Apply.
9、在選擇菜單中,單擊“BOX”選擇方法。
10、當(dāng)你拖鼠標(biāo)沿Y=O的結(jié)點周圍(沿矩形底邊的第一個結(jié)點集)形成一個矩形框時按下且保鼠標(biāo)左鍵。
11、單擊OK。
12、在對話框中,單擊“UY”來選中它,你需要單擊“UX”僅一次來淘汰它。
13、單擊OK?，F(xiàn)在在ANSYS圖形窗口中位移符號沿矩形的左邊和底邊產(chǎn)生。

步驟十一:設(shè)置載荷步選項
1、選擇菜單路徑Main Menu>Solution>-Load Step Options-Time/Frequenc> time&Time Step. Time&Time Step Option(時間和時間步選項)對話框出現(xiàn)。
2、對time at end of Load Step(載荷步終止時間)鍵入8e-5。
3、對time step size (時間步長)鍵入4.4e-7。
4、單擊“Stepped”來選中它。
5、單擊automatic time stepping option(自動時間分步選項)使之為ON(開)狀態(tài)然后單擊OK。
6、選擇菜單路徑Main Menu>Solution>-Load Step Options-Output Ctrls> DB/Results File。Controls for Database and Results File Writing (對數(shù)據(jù)庫和結(jié)果文件寫入的控制)對話框出現(xiàn)。
7、單擊“Every Nth substep”(“每隔N個子步”)且選中它。
8、對于Value of N (N的值)鍵入4然后單擊OK。
9、單擊ANSTS Toolbar上的SAVE_DB。

步驟十二:求解問題
1、選擇菜單路徑Main Menu>Solution>-Solve-Current LS。
2、檢閱狀態(tài)窗口中的信息然后單擊close。
3、單擊Solve Current Load Step(求解當(dāng)前載荷步)對話框中的OK開始求解。
4、當(dāng)求解完成時單擊close。

步驟十三:確定柱體的應(yīng)變
1、選擇菜單路徑Main Menu>General Pestpro>-Read Results-Last Set。
2、選擇菜單路徑Utitlity Menu>Paramenters>Stalar Paramenters。
3、在選擇框中鍵入TOP_NODE=26。
4、單擊Accept, 然后單擊close。
5、選擇菜單路徑Utility Menu>Paramenters>Get Scalar Data.
6、在靠近在邊的框中,單擊“Results data”。
7、在靠近右邊的框中,單擊“Nodal results”然而后單擊OK。Get Nodal Results Data(獲取結(jié)點結(jié)果數(shù)據(jù))對話框出現(xiàn)。
8、對于name of parameter to be defsned(要定義的參數(shù)名)鍵入DEFORM。
9、對于Node number N (結(jié)點號N)鍵入TOP_NODE。
10、在靠近右邊的卷動框中,單擊“UY”,然后單擊OK。
11、選擇菜單路徑Utility Menu>List>Other>Paramenters.
12、檢閱狀態(tài)窗口中的信息,彈的長度上的變化基準(zhǔn)(DEKORM)是-0101091。
13、單擊close。

步驟十四:圖形表示已變形的形狀和繪制等效總應(yīng)變的等值線。
1、選擇菜單路徑Utility Menu>Plotctrls>Style>Displacement Scaling. Displacement。 Display Scaling(位移顯示比例)對話框出現(xiàn)。
2、單擊1.0(true stale)來選中它然后單擊OK。
3、在ANSYS輸入窗口中,鍵入D2SCALE,1,1然后按ENTER鍵。
4、選擇菜單路徑Main Menn>General Postproc>Plot Results>Deformed Shape. Plot Deformed Shape(圖示已變形的形狀)對話框出現(xiàn)。
5、單擊“Def+undef edge”以選中它然后單擊OK。
6、選擇菜單路徑Main Menu>General Postproc>Plot Results>-Contour Plot-Nodal Solu. Contour Nodal Solution Data(繪制結(jié)點解數(shù)據(jù)的等值線出現(xiàn))。
7、在靠近左邊的框中,單擊“Strain-total”。
8、在靠近右邊的框中,卷動到“Von Mises EPTOEQV”然后選中它。
9、單擊OK。

步驟十五:進(jìn)入POST26然后定義一個變量。
在這一步中,你進(jìn)入時間一歷程后處理器然后定義一個變量來存儲沿彈頂邊的一個結(jié)點的變形。
1、選擇菜單路徑Main Menu>Time Hist Postproc>Define Variables. Defined。Time-History Variables(定義時間一歷程變量)對話框出現(xiàn)。
2、單擊Add.Add Time-History Variable (添加時間─歷程變量)對話框出現(xiàn)。
3、單擊OK 以接受結(jié)點的DOF結(jié)果的缺省。Define Nodal Data(定義結(jié)點數(shù)據(jù))對話框出現(xiàn)。
4、對reference number of rariable(變量的參考號)鍵入2。
5、對node number (結(jié)點號)鍵入TOP_NODE。
6、對user-specified lobel(用戶指定的標(biāo)簽)鍵入DISPLACE。
7、對于Item, Comp Data項目單擊“UY”。
8、單擊OK,然后單擊close。

步驟十六:計算結(jié)點TOP─NODE處隨時間變化的速度且用圖表示。
1、選擇菜單路徑Main Menu>Tiome Hist Postpro>Math Operations>Derivative. Derivative of Time-History Variables (時間─歷程變量的從變量)對話框出現(xiàn)。
2、對reference number for result (結(jié)果的參考號)鍵入3。
3、對第一個變量鍵入2、對第二個變量3鍵入1。
4、對user-specified label(用戶指定的標(biāo)簽)鍵入VELOCITY,然后單擊OK。
5、選擇菜單路徑Utility Menu>Plot(>Style>Graphs.Graph Controls(圖形控制)對話框出現(xiàn)。
6、對Y_axis Label鍵入VELOCITY然后單擊OK。
7、選擇菜單路徑Main Menu>Time Hist Postpro>Graph Variables. Graph Time-History Variables(圖形表示時間─歷程變量)對話框出現(xiàn)。
8、對于1st variable to graph 鍵入了然后單擊OK。圖形出現(xiàn)在ANSYS圖形窗口中。

步驟十七:退出ANSYS
1、從ANSYS Toolbar 選擇QUIT。
2、單擊你想要的存儲選項,然后單擊OK。

開放分享：優(yōu)質(zhì)有限元技術(shù)文章,助你自學(xué)成才