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1、用ANSYS模拟圆棒拉伸出现颈缩问题1问题描述设圆棒长l=200mm，为诱导颈缩的出现，取圆棒棒中截面直径D=40mm。材料弹性模量E=175MPa，泊松比μ=0.3。假设为各向同性硬化材料，拉长18mm。2ANSYS对问题的简化分析由于圆棒的对称性，取1/4圆棒进行分析。在考虑到圆棒具有纵向对称轴，选择轴对称单元。3ANSYS操作步骤3.1定义工作路径/filename,yanglan/title,shiyan1/prep73.2选择单元类型et,1,106选择106轴对称平面单元。3.3定义材料常数mp,ex,1,175000mp,dens,1,7850mp,nuxy,
2、1,0.3根据已知，用多段线性输入材料应力—应变关系，第一组应力应变值应满足屈服强度和弹性模量，即。tb,miso,1,,23tbpt,defi,0.002,350tbpt,defi,0.004,493tbpt,defi,0.006,582tbpt,defi,0.008,674tbpt,defi,0.010,727tbpt,defi,0.011,697tbpt,defi,0.012,720tbpt,defi,0.013,700tbpt,defi,0.014,759tbpt,defi,0.016,804tbpt,defi,0.018,868tbpt,defi,0.020,89
3、2tbpt,defi,0.022,940tbpt,defi,0.024,992tbpt,defi,0.026,1000tbpt,defi,0.028,1006tbpt,defi,0.030,1010tbpt,defi,0.032,1013tbpt,defi,0.034,1015tbpt,defi,0.036,1017tbpt,defi,0.038,1019tbpt,defi,0.040,1021tbpt,defi,0.042,1022tbplot,miso,1应力—应变曲线如图3-1所示。图3-1应力—应变曲线3.4建模及分网采用轴对称单元时，模型建在第一象限。k,1,0,
4、0k,2,100,0k,3,100,20k,4,0,20a,1,2,3,4/pnum,line,1/pnum,kp,1lesize,1,,,30,2.5lesize,3,,,30,0.4lesize,4,,,20lesize,2,,,20amesh,allsavefini分网结果如图3-2所示。图3-2单元体分网对线状的几何模型用几个单元和构成单元的节点来形成（有限元）模型。此时，在有限元法中因为是在节点的位置上能够得到模型的位移，所以在想要得到位移的位置上，一定要设置节点。3.5施加边界条件底边界uy=0，左边界ux=0，在右边界施加非零位移模拟轴向的拉伸变形。/solu
5、lsel,s,,,4nsll,s,1d,all,ux,0allsellsel,s,,,1nsll,s,1d,all,uy,0allsellplotlsel,s,,,2nsll,s,1,d,all,uy,0d,all,ux,18allsel在x,y轴方向分别加上载荷，并限制自由度，在x沿轴方向上拉伸18mm，在y轴上不增加位移，如图3-3(a)-(d)所示。(a)(b)(c)(d)图3-3(a)-(d)添加载荷及位移3.6求解设置及求解选择Static求解，选择大变形分析，时间步设为1，子步设为60，定义每隔十步输出一次计算结果。nlgeom,onautots,onsstif
6、,ontime,1neqit,20nsubst,60pred,onoutres,all,allallselsolvefini4ANSYS计算结果4.1正常结束输出的变形、应力和等效塑性应变结果的有限元网格图见图4-1至图4-2。计算得到的最小截面应力和轴向应力的平均值和最大值均可由图上读出。由图可以看出，在经过了一定的时间后应力值均有了显著下降。在弹性阶段在根部产生了应力集中，应力分布和轴向应力分布类似。应力在最小截面上基本上均布。以最大载荷点作为颈缩的开始，颈缩以后，卸载点由一个点逐步形成一个区，而且越来越大，首先出现于试件端部的中央，随着试件的不断伸长，卸载区逐渐扩大，
7、加载区逐渐缩小，并越来越集中于颈部。由图可见，颈缩以后变形越来越集中颈部的那几个单元。图4-1有限元网格图(a)(b)图4-2(a)(b)变形、应力和等效塑性应变结果4.2异常结束当强制将x轴向位移加大至19或20以上，根据以上结果，试样将被拉断，因此求解异常结束，图4-3为子步无终止的求解过程。图4-3子步无终止的求解过程5学习心得5.1将ANSYS的学习紧密与工程力学专业结合起来毫无疑问，刚开始接触ANSYS时，如果对有限元，单元，节点，形函数等《有限元单元法及程序设计》中的基本概念没有清楚的了解话，那么学AN
