有限元大作业02160

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1、机械工程有限元法课程作业《机械工程有限元法》课程作业任课教师：xxx学生姓名：***学号:000000时间：2010-6-29机械工程有限元法课程作业一.问题描述与分析1二.ANSYS操作过程与方法11.建立模型包括确定作业名和标题12.定义单元类型23.定义材料属性24.创建几何模型、划分网格35.建立接触对36.加载求解47.查看求解结果6三.有限元分析结果71.加载情况下的应力应变72.卸载情况下的应力应变8附录；APDL命令流9机械工程有限元法课程作业一.问题描述与分析如图1所示，一个刚性压头以一定压力压入一块圆板，该问题为一典型赫兹接

2、触问题，用力控制加载，具有大塑性变形。圆板材质为铜，弹性模量E=1.6E6Pa,泊松比μ=0.33，应力应变曲线如图2所示，曲线上各点对应的数值见表1，加载最大压力为3.5x106N/m2。图1接触模型图2铜的应力应变曲线表1铜的应力-应变关系应力(Pa)1041.5x1042.1x1042.9x1043.26x1043.47x1043.625x1043.9x1044.025x104应变(%)0.006250.00250.0050.0100.0150.0200.0400.1000.200由于研究对象为轴对称结构，为简化计算采用平面模型。采用刚柔

3、接触模式，压头为刚性体，铜板为柔性体，载荷通过刚体的控制节点分多步加载，而后卸载，考察铜板在压头压入后的接触应力和塑性形变，以及卸载后的残余应力和形变。二.ANSYS操作过程与方法1.建立模型包括确定作业名和标题GUI路径：UtilityMenu>File>ChangeJobname，打开“ChangeJobname”对话框，如图2所示，在“Enternewjobname”文本框中输入“contact”,单击OK按钮，完成文件名的修改；GUI路径：UtilityMenu>File>ChangeTitle，打开“ChangeTitle”对话框，在

4、文本框中输入“CONTACTSTRESSANALYSIS”如图4所示，单击OK按钮，作为标题名。11机械工程有限元法课程作业图3修改文件名图4修改标题名2.定义单元类型铜板模型选用八节点四边形板单元PLANE182，接触对单元选用TARGET169和CONTACT171（1）GUI路径：MainMenu>Preprocessor>ElementType>Add/Edit/Delete命令，打开“ElementTypes”对话框，单击Add按钮，打开“LibraryofElementTypes”，如图4，在左边的列表框中选择“Solid”选择，选

5、择实例单元类型，在右边的列表框中“8node182”选项，选择八节点四边形板单元PLANE182。图5定义单元类型（2）通过类似操作添加单元TARGET169和CONTACT1713.定义材料属性（1）GUI路径：MainMenu>Preprocessor>MaterProps>MateriaModel命令，打开“DefineMaterialModelbehavior”窗口，如图5所示。（2）依次双击“Structural>Linear>Elastic>Isotropic”，展开材料属性的树形结构。将打开的1号材料的弹性模量EX和泊松比PRXY

6、的定义对话框，在“EX”文本框中输入弹性模量16E6，在“PRXY”文本框中输入泊松比0.33，在“MU”文本框中输入摩擦系数0.3，单击X按钮。（3）依次双击“Structural>Nonlinear>Elastic>MultilinearElastic”11机械工程有限元法课程作业，在表格中依次输入表1中的应力-应变值，在单击X按钮，退出定义材料模型属性窗口，完成对材料模型属性的定义。图6定义材料属性4.创建几何模型、划分网格（1）几何建模GUI路径：MainMenu>Preprocessor>Modeling>Lines，依次通过输入关键

7、点，构造直线和曲线，进而生成面，完成模型的创建。（2）网格划分GUI路径：MainMenu>Preprocessor>Meshing>Meshtool，激活网格划分向导，在Sizecontrols>Lines中点击Set对模型各直线进行细划，而后点击Mesh：Areas进行自由网格划分。图7有限元网格划分5.建立接触对（1）GUI路径：GUI路径：MainMenu>Preprocessor>RealConstants>Add/Edit/Delete，依次选择TARGET169和CONTACT171，点击ADD，完成实常数设置。11机械工程有限元

8、法课程作业图8实常数设置（2）GUI路径：MainMenu>Preprocessor>Modeling>Creat>ContactPair，激活接触对