基于3节点三角形单元的矩形薄板分析

大湖之子

基于3节点三角形单元的矩形薄板分析



在ANSYS 平台上，完成的分析如下

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基于图形界面的交互式操作(step by step)
(1) 进入 ANSYS( 设定工作目录和工作文件)
程序  → ANSYS Interactive  →Working directory (设置工作目录)  →Initial jobname(设置工作文件名): 2D3Node →Run  → OK
(2)  设置计算类型
ANSYS Main Menu: Preferences…  → Structural→ OK
(3)  选择单元类型
ANSYS Main Menu: Preprocessor  →Element Type →Add/Edit/Delete…  →Add…  →Solid ：Quad
4node 42 →OK (返回到 Element Types 窗口)  → Options…  →K3: Plane Strs w/thk(带厚度的平面应力问题)  →OK →Close
(4)  定义材料参数
ANSYS Main Menu: Preprocessor  →Material Props  →Material Models →Structural  →Linear  →Elastic → Isotropic: EX:1.0e7 (弹性模量) ，PRXY: 0.33333333 (泊松比)  → OK  → 鼠标点击该窗口右上角的“×”来关闭该窗口
(5)  定义实常数以确定平面问题的厚度
ANSYS Main Menu: Preprocessor  →Real Constants…  →Add/Edit/Delete  →Add  →Type 1 → OK →Real Constant Set No: 1 (第 1 号实常数), THK: 0.1 (平面问题的厚度)  →OK  →Close
(6)  生成单元模型
生成 4 个节点
ANSYS Main Menu: Preprocessor  →Modeling  → Create → Nodes  → On Working Plane →输入节点 1 的 x,y,z 坐标(2,1,0)，回车→输入节点 2 的 x,y,z 坐标(2,0,0)，回车→输入节点 3 的 x,y,z 坐标(0,1,0)，回车→输入节点 4 的 x,y,z 坐标(0,0,0)，回车 →OK
定义单元属性
ANSYS Main Menu: Preprocessor  →Modeling  → Create → Elements  → Elem Attributes →
Element type number:1 →Material number:1→Real constant set number:1  →OK
生成单元
ANSYS Main Menu: Preprocessor  →Modeling → Create → Elements → User Numbered  → Thru
Nodes→Number to assign to element:1→Pick nodes:2,3,4 →OK→Number to assign to element:2→Picknodes:3,2,1 →OK
(7) 模型施加约束和外载
左边两个节点施加 X,Y 方向的位移约束
ANSYS Main Menu: Solution → Define Loads → Apply  →Structural → Displacement → On
Nodes  →鼠标选取节点 3，4 → OK  → Lab2 DOFs to be constrained: UX ，UY，VALUE：0  → OK
右边两个节点施加 Y 方向的集中力载荷
ANSYS Main Menu: Solution  → Define Loads  → Apply  →Structural  → Force/Moment  → On
Nodes  →鼠标选取节点 1，2 → OK  → Direction: FY → VALUE: -0.5e5 → OK
(8)  分析计算
ANSYS Main Menu: Solution  → Solve  → Current LS  →OK  → Close (Solution is done! )  → 关闭文字窗口
(9)  结果显示
ANSYS Main Menu: General Postproc  → Plot Results  →Deformed Shape …  → Def + Undeformed→ OK (返回到 Plot Results)  → Contour Plot  → Nodal Solu …  → Stress, Von Mises, Undisplaced shapekey: Deformed shape with Undeformed model  →OK (还可以继续观察其他结果)
(10)  退出
ANSYS Utility Menu: File→ Exit …→ Save Everything→OK

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完整的命令流
/PREP7 !进入前处理
!=====设置单元和材料
ET,1,PLANE42 !定义单元类型
KEYOPT,1,3,3 !带厚度的平面应力问题
MP,EX,1,1.0e7 !定义材料弹性模量
MP,PRXY,1,0.33333333 !定义材料泊松比
R,1,0.1  !定义实常数（平板厚度 0.1）
!------定义 4 个节点
N,1,2,1,0,,,, !节点 1,坐标(2,1,0)
N,2,2,0,0,,,, !节点 2,坐标(2,0,0)
N,3,0,1,0,,,, !节点 3,坐标(0,1,0)
N,4,0,0,0,,,, !节点 4,坐标(0,0,0)
!------设置划分网格的单元和材料类型
TYPE,1 !设置单元类型 1
MAT,1 !设置材料类型 1
TSHAP,LINE !设置由节点连成直边的单元
!-------生成单元
EN,1,2,3,4 !由 4 个节点生成一个单元
EN,2,3,2,1 !由 4 个节点生成另一个单元
!-------施加约束位移
D,3,,,,,,UX,UY,UZ,,, !对 3 号节点, 完全位移约束
D,4,,,,,,UX,UY,UZ,,, !对 4 号节点, 完全位移约束
!-------施加载荷
F,1,FY,-0.5e5 !对 1 号节点, 施加 FY=-0.5e5
F,2,FY,-0.5e5 !对 2 号节点, 施加 FY=-0.5e5
!=====进入求解模块
/solu !求解模块
solve !求解
finish !退出所在模块
!=====进入一般的后处理模块
/POST1 !进入后处理
PLDISP,1 !计算的变形位移显示(变形前与后的对照)