圆孔应力有限元分析

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1、圆孔应力有限元分析陈春山（安徽工业大学工商学院机械工程系）摘要：ANSYS软件的应用领域非常广泛，可应用在以下领域：建筑、勘查、地质、水利、交通、电力、测绘、国土、环境、林业、冶金等方面，应用ANSYS软件，对平板中心圆孔的应力集中进行了有限元分析，对圆孔平板在单向和双向应力条件下的应力状况进行了计算和分析，并将有限元结果与解析解进行了比较。关键词:平板开小圆孔;应力集中;有限元分析RoundholestressfiniteelementanalysisCHENChunshan(Industrial&commercialcollege,anhuiuniversityoftechnolog

2、ydepartmentofmechanicalengineering)Abstract:ANSYSsoftwarehasaverywiderangeofapplications,canbeusedinthefollowingareas:construction,exploration,geology,surveyingandmapping,land,waterconservancy,transportation,electricpower,environment,forestry,metallurgy,etc.,theapplicationofANSYSsoftware,theflatr

3、oundholeatthecentreofthefiniteelementanalysisofstressconcentrationofcircleholeplateundertheconditionofunidirectionalandbidirectionalstresscalculationandanalysis,thestressconditionandthefiniteelementresultsarecomparedwiththoseoftheanalyticalsolutionKeywords:flatopensmallroundhole;Stressconcentrati

4、on;Thefiniteelementanalysisl前言ANSYS有限元软件包是一个多用途的有限元法计算机设计程序，可以用来求解结构、流体、电力、电磁场及碰撞等问题。因此它可应用于以下工业领域：航空航天、汽车工业、生物医学、桥梁、建筑、电子产品、重型机械、微机电系统、运动器械等。ANSYS软件主要包括三个部分：前处理模块，分析计算模块和后处理模块[1]。ANSYS程序提供了使用便捷、高质量的对CAD模型进行网格划分的功能。包括四种网格划分方法：延伸划分、映像划分、自由划分和自适应划分。延伸网格划分可将一个二维网格延伸成一个三维网格。映像网格划分允许用户将几何模型分解成简单的几部分，然

5、后选择合适的单元属性和网格控制，生成映像网格。ANSYS程序的自由网格划分器功能是十分强大的，可对复杂模型直接划分，避免了用户对各个部分分别划分然后进行组装时各部分网格不匹配带来的麻烦。自适应网格划分是在生成了具有边界条件的实体模型以后，用户指示程序自动地生成有限元网格，分析、估计网格的离散误差，然后重新定义网格大小，再次分析计算、估计网格的离散误差，直至误差低于用户定义的值或达到用户定义的求解次数。目前在工程技术领域内常用的数值模拟方法有有限元法，边界元法和有限差分法等，但就其实用性和应用的广泛性而言，主要还是有限单元法[2]。有限元法经过40多年的发展，理论已经相当完善。科技人员将有

6、限元理论、数值计算技术和计算机辅助技术等相结合，开发出了一批通用的有限元软件，这些软件已经被广泛应用于国民经济建设的许多行业中。有限元法是随着电子计算机的发展而迅速发展起来的一种现代计算方法，在上个世纪50年代首先在连续体力学领域一飞机结构静、动态特性分析中得到应用，随后很快广泛地应用于求解热传导、电磁场、流体力学等连续性问题[J]。ANSYS软件可以对机械结构的静、动态力学特性进行分析。静力分析是用于静态载荷。可以考虑结构的线性及非线性行为，例如：大变形、大应变、应力刚化、接触、塑性、超弹性及蠕变等。模态分析是计算线性结构的自振频率及振形。谱分析是模态分析的扩展，用于计算由于随机振动引

7、起的结构应力和应变[3]。在机械结构动力学分析中，利用弹性力学有限元建立结构的动力学模型，进而可以计算出结构的固有频率、振型等模态参数以及动力响应。有限元分析技术及其软件（ANSYS）的应用可以增加工程的可行性和装备产品的可靠性，在零件设计后就可以通过模拟发现问题，并进行设计优化，减少了试验经费，降低了产品开发的成本，缩短了投向市场的时间。因而，大力推进有限元分析技术的科学研究和工业化应用将是发展的趋势[4]。在机械工程中,有的工件