今天介紹一個簡單的應力分析實例,幫助同學們初步了解WELSIM建模和分析的基本步驟,掌握應力問題的分析方法。在軟件安裝以后,會在安裝目錄中的data文件夾中找到幾何文件planeWithCornerHole3d.step。

問題的描述

一個承受拉力的平板,在其中心位置有一個小圓孔,結構尺寸如圖所示。要求分析圓孔應力集中處的Mises應力。材料屬性: 彈性模量 E= 200GPa, 泊松比為0.33。拉伸載荷: p=100 MPa。平板厚度: 5。

提示: WELSIM中的量都沒有單位,用戶應自己保證量綱的一致性。

建模要點

1) 通過簡單的力學分析,可以知道該問題屬于平面應力問題,在WELSIM里面不做簡化,還是用3D實體單元分析。

2) 基于結構和載荷的對稱性,可以只取模型的1/4進行分析。

啟動WELSIM

有以下兩種方法,可以任意選一種。

1. 雙擊桌面WELSIM v1.0的快捷方式圖標。

2. 在Windows操作系統中選擇:[開始]->[程序]->[WELSIM]->[WELSIM v1.0]。

啟動WELSIM后,出現程序的主窗口界面。在窗口的頂端位置的工具欄點擊 “New”按鈕,如果您使用的是已經激活授權的版本,就會建立一個初始化的項目。如下圖所示:

導入部件

在工具欄中點擊”Import”按鈕

網格劃分

WELSIM v1.0采用全自動網格劃分的方式。用戶可以控制網格密度和單元類型。這里我們設置最大單元尺寸”Maximum Size”為2,其他不做修改。

點擊工具欄中的網格劃分按鈕

施加邊界條件

接下來我們施加三個邊界條件,1個表面拉力,2個用來支撐對稱關系的位移約束。

1) 在工具欄中點擊“Add Pressure”按鈕,在其屬性窗口中設置施加的面,壓力大小,和方向。這里我們在X方向上給與 1e8的拉力。施加壓力后圖形會以高亮和文字顯示出來。

2) 在工具欄中點擊“Add Displacement”按鈕施加位移約束。在屬性窗口中設置施加表面和位移約束方向。給位移節點命名“Displacement_Y”,并施加在物體底部,設置Y和Z方向的位移為0。

3)在工具欄中點擊“Add Displacement”按鈕施加第二個位移約束。新的位移命名為“Displacement_X”并施加在物體左側,設置X和Z方向的位移為0。

求解

當邊界條件設置完畢以后,即可以點擊工具欄中的求解按鈕

進行計算。

結果顯示

WELSIM v1.0當前支持位移,應力,和應變三種最常用的結果。當鼠標點擊樹狀窗口的”Answer”節點時,點擊工具欄上的讀取全部結果”Evaluate all results”按鈕

。就可以查閱并分析結果了。下面分別是系統預制的結果顯示。

1) 全變形 (Total Deformation):

2) Von-Mises 應力

3) Von-Mises 應變

如果想查看其他結果,比如X方向上的正應力,可以從工具欄中添加一個應力結果節點“Create stress result”

然后右鍵點擊“Stress XX”或者在工具欄中選擇讀取結果”Evaluate Result”

,即可顯示正應力X方向上的結果云圖。結果如下:

獲得應力和變形值以后,一個基本的孔板分析也就完成了。這里我們最大的von-Mises應力是2.79e8,結合材料的許用應力,我們就知道設計是否合理了。