计算材料学作业三
一、问题描述
有孔的矩形平板，左侧边缘固定，长400mm，宽200 mm，厚度为10 mm，圆孔在板的正中心，半径为40 mm，左侧全约束，右侧边缘均布应力1MPa，如下图所示。求板的变形、位移及应力变化情况。（材料的材料属性为：弹性模量为300000 MPa，剪切模量为0.31。）
二、操作步骤
1.定义工作目录及文件名
启动ANSYS Mechanical APDL Product Launcher，在License下拉选框中选择ANSYS Multiphysics，在Working Directory输入栏中输入工作目录，在Job Name一栏中输入工作文件名。设置完毕后，单击Run按钮运行ANSYS。
2.定义单元类型和材料属性
选择命令，出现Preferences for GUI Filtering对话框，在Individual discipline(s) to show in the GUI中勾选Structural，过滤掉ANSYS GUI菜单中与结构分析无关的选项，单击OK按钮关闭该对话框。
选择Main Menu>Preprocessor>Element Type>Add/Edit/Delete命令，出现Element Types对话框，单击Add按钮，出现Library of Element Types对话框，在Library of Element Types列表框中选择Structural Solid中的Quad 8node 82单元，单击OK按钮关闭该对话框，单击Element Types对话框上的Options按钮，弹出PLANE 82 element type options对话框，在Element behavior K3 项下拉菜单中选择PLANE strs w/thk，单击OK按钮关闭该对话框，单击Close按钮关闭Element Types对话框。
设置材料属性。选择Main Menu>Preprocessor>Material Props>Material Models命令，出现Define Material Models Behavior对话框，在Material Models Available一栏中依次点击Structural、Linear、Elastic、Isotropic选项，出现Linear Isotropic Propeties for Material Number 1对话框，在EX输入栏中输入300000，在PRXY输入栏中输入0.31，单击OK按钮关闭该对话框。在Define Material Models Behavior对话框上选择Material>Exit命令，关闭该对话框。
设置实常数。选择Main Menu>Preprocessor>Real Constants>Add/Edit/Delete命令，出现Real Constants对话框，单击Add按钮，单击OK按钮，出现Real Constant Set Number 1, for PLANE82对话框，在Thickness THK输入栏中输入10，单击OK按钮关闭Real Constant Set Number 1, for PLANE82对话框，单击Close按钮关闭Real Constants对话框。
3.创建几何模型
选择，弹出Create Rectangle by Dimensions对话框，输入矩形的相关参数，如图所示。单击OK按钮，将创建一个矩形，其左下角坐标为（0, 0），右上角坐标为（400, 200）。
执行Main Menu>Preprocessor>Modeling>Create>Area> Rectangle> By Dimensions命令，弹出Solid Circular Area对话框，输入圆的相关参数。单击OK按钮，将创建一个圆，圆心坐标为（200, 100），半径为40。
利用布尔操作中的减操作从矩形中减去圆。选择Main Menu>Preprocessor>Modeling> Operate>Booleans>Subtract>Areas命令，弹出Subtract Areas拾取框，用鼠标选取基本面矩形，单击Apply按钮，再用鼠标选择被减的面圆形，单击Subtract Areas窗口上的OK按钮，减操作完成，生成ANSYS图形结果如图所示。
选择Utility Menu>File>Save as Jobname.db命令，保存上述操作过程。
4.划分网格
选择命令，弹出Element Sizes on All Selected Areas对话框，指定网格边长为5。
选择Main Menu>Preprocessor>Meshing>Mesh>Areas>Free命令，弹出Mesh Aeras拾取对话框，选择需要划分网格的面，对其进行网格划分，结果如图所示。
选择Utility Menu>File>Save as Jobname.db命令，保存上述操作过程。
5.加载求解
Main Menu>Solution>Define Loads>Apply> Structural>Displacement>On Lines命令，出现Apply U,ROT on Lines拾取菜单，用鼠标拾取最左侧的边，单击Apply按钮，出现Apply U,ROT on Lines对话框，在Lab2 DOFs to be constrained列表框中选择ALL DOF，如图所示，单击OK按钮关闭该对话框。
选择Main Menu>Solution>Define Loads>Apply>Structural>Pressure>On lines命令，出现Apply Pressure on Lines拾取菜单，用鼠标最右侧线，单击Apply按钮，弹出Apply Pressure on Lines对话框，在VALUEA Load PRES value一栏中输入-1，单击OK按钮关闭该对话框。ANSYS窗口显示施加约束荷载后的结果如图所示（忘记截取了）。
选择Main Menu>Solution>Analysis Type>New Analysis命令，出现New Analysis对话框，选择分析类型为Static，如图所示，单击OK按钮关闭该对话框。
选择Main Menu>Solution>Solve>Current LS命令，出现Solve Current Load Step对话框，如图所示，单击OK按钮，ANSYS开始求解计算。
求解结束时，出现Note对话框，如图所示，单击Colse按钮关闭该对话框。
选择Utility Menu>File>Save as Jobname.db命令，保存上述操作过程。
6.查看求解结果
选择Main Menu>General Postproc>Plot Results>Deformed Shape命令，出现Plot Deformed Shape对话框，在KUND Items to be plotted选项中选择Def + undeformed选项，单击OK按钮，ANSYS显示窗口将显示变形后的几何形状和未变形的几何形状，如图所示。
求解结束时，出现Note对话框，如图所示，单击Colse按钮关闭该对话框。
选择Utility Menu>File>Save as Jobname.db命令，保存上述操作过程。
6.查看求解结果
选择Main Menu>General Postproc>Plot Results>Deformed Shape命令，出现Plot Deformed Shape对话框，在KUND Items to be plotted选项中选择Def + undeformed选项，单击OK按钮，ANSYS显示窗口将显示变形后的几何形状和未变形的几何形状，如图所示。
选择Main Menu>General Postproc>List Results>Reaction Solu命令，出现List Reaction Solution对话框，在Lab Item to be listed列表框中选择All struc force F，单击OK按钮，出现支座节点反作用力结果列表，如图所示。
选择Main Menu>General postproc>Plot results>Contour plot>Nodal Solu命令，弹出Contour Nodal Solution Data对话框，然后选择窗口中DOF solution选项下的Displacement vector sum，得出结构的总体位移云图，如图所示。
选择Main Menu>General Postproc>Plot results> Contour plot>Nodal Solu命令，弹出Contour Nodal Solution Data窗口，选择Stress下的von Mises stress，单击OK按钮，得到Mises等效应力云图，如图所示。
列表显示von Mises等效应力，以查看特定节点的结果。选择Main Menu>General Postproc>List results>Nodal Solution命令，弹出Contour Nodal Solution Data对话框，选择Stress下的von Mises stress，单击OK按钮，得到Mises等效应力云图列表结果，如图所示。
选择Utility Menu>File>Exit命令，出现Exit from ANSYS对话框，选择Save Everything选项，单击OK按钮，关闭ANSYS。
计算材料学作业三
一、问题描述
有孔的矩形平板，左侧边缘固定，长400mm，宽200 mm，厚度为10 mm，圆孔在板的正中心，半径为40 mm，左侧全约束，右侧边缘均布应力1MPa，如下图所示。求板的变形、位移及应力变化情况。（材料的材料属性为：弹性模量为300000 MPa，剪切模量为0.31。）
二、操作步骤
1.定义工作目录及文件名
启动ANSYS Mechanical APDL Product Launcher，在License下拉选框中选择ANSYS Multiphysics，在Working Directory输入栏中输入工作目录，在Job Name一栏中输入工作文件名。设置完毕后，单击Run按钮运行ANSYS。
2.定义单元类型和材料属性
选择命令，出现Preferences for GUI Filtering对话框，在Individual discipline(s) to show in the GUI中勾选Structural，过滤掉ANSYS GUI菜单中与结构分析无关的选项，单击OK按钮关闭该对话框。
选择Main Menu>Preprocessor>Element Type>Add/Edit/Delete命令，出现Element Types对话框，单击Add按钮，出现Library of Element Types对话框，在Library of Element Types列表框中选择Structural Solid中的Quad 8node 82单元，单击OK按钮关闭该对话框，单击Element Types对话框上的Options按钮，弹出PLANE 82 element type options对话框，在Element behavior K3 项下拉菜单中选择PLANE strs w/thk，单击OK按钮关闭该对话框，单击Close按钮关闭Element Types对话框。
设置材料属性。选择Main Menu>Preprocessor>Material Props>Material Models命令，出现Define Material Models Behavior对话框，在Material Models Available一栏中依次点击Structural、Linear、Elastic、Isotropic选项，出现Linear Isotropic Propeties for Material Number 1对话框，在EX输入栏中输入300000，在PRXY输入栏中输入0.31，单击OK按钮关闭该对话框。在Define Material Models Behavior对话框上选择Material>Exit命令，关闭该对话框。
设置实常数。选择Main Menu>Preprocessor>Real Constants>Add/Edit/Delete命令，出现Real Constants对话框，单击Add按钮，单击OK按钮，出现Real Constant Set Number 1, for PLANE82对话框，在Thickness THK输入栏中输入10，单击OK按钮关闭Real Constant Set Number 1, for PLANE82对话框，单击Close按钮关闭Real Constants对话框。
3.创建几何模型
选择，弹出Create Rectangle by Dimensions对话框，输入矩形的相关参数，如图所示。单击OK按钮，将创建一个矩形，其左下角坐标为（0, 0），右上角坐标为（400, 200）。
执行Main Menu>Preprocessor>Modeling>Create>Area> Rectangle> By Dimensions命令，弹出Solid Circular Area对话框，输入圆的相关参数。单击OK按钮，将创建一个圆，圆心坐标为（200, 100），半径为40。
利用布尔操作中的减操作从矩形中减去圆。选择Main Menu>Preprocessor>Modeling> Operate>Booleans>Subtract>Areas命令，弹出Subtract Areas拾取框，用鼠标选取基本面矩形，单击Apply按钮，再用鼠标选择被减的面圆形，单击Subtract Areas窗口上的OK按钮，减操作完成，生成ANSYS图形结果如图所示。
选择Utility Menu>File>Save as Jobname.db命令，保存上述操作过程。
4.划分网格
选择命令，弹出Element Sizes on All Selected Areas对话框，指定网格边长为5。
选择Main Menu>Preprocessor>Meshing>Mesh>Areas>Free命令，弹出Mesh Aeras拾取对话框，选择需要划分网格的面，对其进行网格划分，结果如图所示。
选择Utility Menu>File>Save as Jobname.db命令，保存上述操作过程。
5.加载求解
Main Menu>Solution>Define Loads>Apply> Structural>Displacement>On Lines命令，出现Apply U,ROT on Lines拾取菜单，用鼠标拾取最左侧的边，单击Apply按钮，出现Apply U,ROT on Lines对话框，在Lab2 DOFs to be constrained列表框中选择ALL DOF，如图所示，单击OK按钮关闭该对话框。
选择Main Menu>Solution>Define Loads>Apply>Structural>Pressure>On lines命令，出现Apply Pressure on Lines拾取菜单，用鼠标最右侧线，单击Apply按钮，弹出Apply Pressure on Lines对话框，在VALUEA Load PRES value一栏中输入-1，单击OK按钮关闭该对话框。ANSYS窗口显示施加约束荷载后的结果如图所示（忘记截取了）。
选择Main Menu>Solution>Analysis Type>New Analysis命令，出现New Analysis对话框，选择分析类型为Static，如图所示，单击OK按钮关闭该对话框。
选择Main Menu>Solution>Solve>Current LS命令，出现Solve Current Load Step对话框，如图所示，单击OK按钮，ANSYS开始求解计算。
求解结束时，出现Note对话框，如图所示，单击Colse按钮关闭该对话框。
选择Utility Menu>File>Save as Jobname.db命令，保存上述操作过程。
6.查看求解结果
选择Main Menu>General Postproc>Plot Results>Deformed Shape命令，出现Plot Deformed Shape对话框，在KUND Items to be plotted选项中选择Def + undeformed选项，单击OK按钮，ANSYS显示窗口将显示变形后的几何形状和未变形的几何形状，如图所示。
求解结束时，出现Note对话框，如图所示，单击Colse按钮关闭该对话框。
选择Utility Menu>File>Save as Jobname.db命令，保存上述操作过程。
6.查看求解结果
选择Main Menu>General Postproc>Plot Results>Deformed Shape命令，出现Plot Deformed Shape对话框，在KUND Items to be plotted选项中选择Def + undeformed选项，单击OK按钮，ANSYS显示窗口将显示变形后的几何形状和未变形的几何形状，如图所示。
选择Main Menu>General Postproc>List Results>Reaction Solu命令，出现List Reaction Solution对话框，在Lab Item to be listed列表框中选择All struc force F，单击OK按钮，出现支座节点反作用力结果列表，如图所示。
选择Main Menu>General postproc>Plot results>Contour plot>Nodal Solu命令，弹出Contour Nodal Solution Data对话框，然后选择窗口中DOF solution选项下的Displacement vector sum，得出结构的总体位移云图，如图所示。
选择Main Menu>General Postproc>Plot results> Contour plot>Nodal Solu命令，弹出Contour Nodal Solution Data窗口，选择Stress下的von Mises stress，单击OK按钮，得到Mises等效应力云图，如图所示。
列表显示von Mises等效应力，以查看特定节点的结果。选择Main Menu>General Postproc>List results>Nodal Solution命令，弹出Contour Nodal Solution Data对话框，选择Stress下的von Mises stress，单击OK按钮，得到Mises等效应力云图列表结果，如图所示。
选择Utility Menu>File>Exit命令，出现Exit from ANSYS对话框，选择Save Everything选项，单击OK按钮，关闭ANSYS。