ANSYS15.0双层金属片100℃形变分析

本例将分析一个双层金属片。

如图9-85所示，双层金属片由两种不同性质的材料牢固地粘接在一起，材料1与材料2的物理性质如表9-6所示。

图9-85 几何模型示意图

表9-6 材料参数

金属片左端固定，分析金属片在100℃时的形变。

1）启动Mechanical APDL Product Launcher 15.0，弹出Mechanical APDL Product Launcher 15.0窗口。在Mechanical APDL Product Launcher 15.0窗口中设置Simulation Environment为ANSYS，Lisence为ANSYS Multiphysics，在Working Directory中输入工作目录名称，在Job Name输入项目名称9-4。单击Run按钮，进入GUI界面。

2）在GUI界面中选择Main Menu＞Preprocessor＞Element Type＞Add/Edit/Delete命令，单击Add按钮，选择单元类型为SOLID186，如图9-86所示。

图9-86 Library of Element Types对话框

3）在GUI界面中选择Main Menu＞Preprocessor＞Material Props＞Material Models命令，弹出图9-87所示的Define Material Model Behavior对话框，选择材料模型为Thermal Expansion＞Secant Coefficient＞Isotropic。

图9-87 Define Material Model Behavior对话框

在弹出的Thermal Expansion Secant Coefficient for Material Number 1对话框中，设置材料1的线膨胀系数，如图9-88所示。

在Thermal Expansion Secant Coefficient for Material Number 1对话框中还可以设置材料的Reference temperature（参考温度），在本例中可以直接在此设置参考温度为0，也可以在完成加载后统一设置参考温度为0。

回到图9-87所示的Define Material Model Behavior对话框，选择材料模型Structural＞Linear＞Elastic＞Isotropic，定义各向同性弹性材料参数，如图9-89所示。

图9-88 材料1的线膨胀系数

图9-89 材料1的强度参数

重复上述操作，完成材料2的参数定义。材料2的参数见表9-6。

4）在GUI界面中选择Main Menu＞Preprocessor＞Modeling＞Create＞Volumes＞Block＞By Dimensions命令，弹出图9-90所示的Create Block by Dimensions对话框。

输入第一个长方体的两个角点坐标，如图9-90所示。单击Apply按钮，生成第一个长方体，如图9-91所示。

图9-90 Create Block by Dimensions对话框

图9-91 生成第一个长方体

继续输入第二个长方体的参数如下。

X1=0，X2=0.04

Y1=0.0005，Y2=0.001

Z1=0，Z2=0.005

单击OK按钮完成模型建立，如图9-92所示。

图9-92 完成几何模型

5）在GUI界面中选择Main Menu＞Preprocessor＞Modeling＞Operate＞Booleans＞Glue＞Volumes命令，在弹出的拾取框中单击Pick All按钮，将两个体粘接在一起。

6）在GUI界面中选择Main Menu＞Preprocessor＞Meshing＞Size Cntrls＞ManualSize＞Global＞Size命令，弹出图9-93所示的Global Element Sizes对话框，设置单元尺寸为0.0005。

图9-93 Global Element Sizes对话框

7）在GUI界面中选择Main Menu＞Preprocessor＞Meshing＞Mesh Attributes＞Default Attributes命令，输入体编号1，单击OK按钮，弹出图9-94所示的Volume Attributes对话框。

设置材料编号为1，单击OK按钮。在GUI界面中选择Main Menu＞Preprocessor＞Meshing＞Mesh＞Volumes＞Mapped＞4 to 6 sided命令，输入体编号1，单击OK按钮，完成1号体的划分，如图9-95所示。

图9-94 Volume Attributes对话框

图9-95 1号体划分(www.xing528.com)

8）在GUI界面中选择Main Menu＞Preprocessor＞Meshing＞Mesh Attributes＞Default Attributes命令，输入体编号2，单击OK按钮，在Volume Attributes对话框中设置材料编号为2。在GUI界面中选择Main Menu＞Preprocessor＞Meshing＞Mesh＞Volumes＞Mapped＞4 to6 sided命令，输入体编号2，完成网格划分的模型如图9-96所示。

图9-96 完成网格划分

9）在GUI界面中选择Utility Menu＞Plot Ctrls＞Numbering命令，弹出图9-97所示的Plot Numbering Controls对话框。

勾选AREA Area numbers，单击OK按钮，在工作区中显示面编号，如图9-98所示。

图9-97 Plot Numbering Controls对话框

图9-98 显示面编号

10）在GUI界面中选择Main Menu＞Solution＞Define Loads＞Apply＞Structural＞Displacement＞On Areas命令，弹出Apply U，ROT on Areas对话框。

在Apply U，ROT on Areas对话框输入面编号5，单击OK按钮，弹出图9-99所示的Apply U，ROT on Areas对话框。设置要约束的自由度为All DOF，单击OK按钮完成。

重复上述操作，约束16号面的全部自由度。完成的自由度约束如图9-100所示。

图9-99 Apply U，ROT on Areas对话框

图9-100 完成约束

11）在GUI界面中选择Main Menu＞Solution＞Define Loads＞Apply＞Structural＞Temperature＞On Volumes命令，单击Pick All按钮，弹出图9-101所示的Apply TEMP on Volumes对话框。

输入温度值100，单击OK按钮，完成载荷定义。

12）在GUI界面中选择Main Menu＞Solution＞Define Loads＞Settings＞Reference Temp命令，弹出图9-102所示的Reference Temperature对话框，设置参考温度为0，单击OK按钮完成。如在定义材料的时候已经定义参考温度，则本步骤应省略不做。

图9-101 Apply TEMP on Volumes对话框

图9-102 Reference Temperature对话框

13）在GUI界面选择Main Menu＞Solution＞Solve＞Current LS命令，弹出图9-103所示的STATUS Command窗口，窗口中显示了项目的求解信息及输出选项。

同时弹出的还有图9-104所示的Solve Current Load Step对话框，询问用户是否开始进行求解。

图9-103 STATUS Command窗口

图9-104 Solve Current Load Step对话框

单击Solve Current Load Step对话框中的OK按钮开始求解，当弹出Solution is done！提示时，求解完成。

完成求解即可以进入后处理。

14）在GUI界面中选择Main Menu＞General Postproc＞Plot Results＞Contour Plot＞Nodal Solu命令，弹出图9-105所示的Contour Nodal Solution Data对话框，选择Body Temperatures，单击OK按钮，在工作区中绘出如图9-106所示的温度云图。

图9-105 Contour Nodal Solution Data对话框

图9-106 温度云图

在图9-105所示的Contour Nodal Solution Data对话框中选择DOF Solution，可以查看位移云图如图9-107所示。

在图9-105所示的Contour Nodal Solution Data对话框中选择von Misses＞1^st Principle stress，可以查看节点应力，如图9-108所示。

图9-107 节点位移云图

图9-108 节点应力

单击工具栏中的QUIT按钮，弹出Exit from ANSYS对话框。选择Save Everything，保存所有项目，单击OK按钮退出ANSYS。