斯姆勒數值仿真技術研究院協同雅典娜仿真技術共享雲平臺，共同推出經典仿真案例系列文章，定期為大家提供有限元仿真案例教學內容，以供學習交流。
學仿真，上雅典娜，體系化學習！
本教程用於說明ANSYS中的通用特性。平面應力支架教程建立在第一個教程（3D自行車空間框架）中介紹的技術基礎上，因此，在開始本教程之前，必須先完成該教程。
二維平面應力支架將引入布爾運算、平面應力和均勻壓力加載。
本例中要建模的問題是下圖中所示的一個簡單括號。該支架由20 mm厚的鋼板製成。下圖顯示了該板的圖形。
此板將固定在左側的兩個小孔處，並對右側較大的孔施加荷載。
第一步是簡化問題。當你嘗試一種新的分析類型時，你需要一些東西（例如分析解或實驗數據）來比較結果。這樣你就可以確保你得到了正確的分析類型、單位、比例因子等。
將用於此問題的簡化版本是帶有孔的矩形平板，如下圖所示：
1、給簡化版本一個標題
Utility Menu > File > Change Title
2、幾何形狀
布爾運算提供了一種創建複雜實體模型的方法。這些步驟使組合簡單的幾何實體更容易創建更複雜的實體。減法將用於創建此模型，然而，許多其他布爾運算也可以在ANSYS中使用。
a、 創建主矩形
與使用關鍵點創建幾何體不同，我們將創建一個區域（使用GUI）Preprocessor > Create > (-Areas-) Rectangle > By 2 Corners
如上圖所示填寫窗口。這將創建一個矩形，其中左下角的坐標為0,0,0，右上角的坐標為200，10，0。（或者，上面命令的命令行代碼是 BLC4,0,0,200,100）
b、創建圓
Preprocessor > Create > (-Areas-) Circle > Solid Circle
如上圖所示填寫窗口。這將創建一個中心有坐標100,50,0（矩形的中心），圓的半徑為20 mm。（或者，上述命令的命令行代碼是 CYL4,100,50,20）
c、減法
現在我們要從矩形中減去圓。在此操作之前，您的圖像應類似於以下內容：
要執行布爾運算，請從預處理器菜單中選擇：(-Modeling-) Operate > (-Booleans-) Subtract > Areas >；此時將彈出一個「減去區域Subtract Areas」窗口，ANSYS輸入窗口將顯示以下消息：[ASBA]選擇或輸入要從中減去的基準區域（如下所示）
因此，通過單擊基準區域（矩形）來選擇它。注意：選中的區域將變為粉紅色。可能會出現以下窗口，因為您單擊的位置有兩個區域。
確保選中整個矩形區域（否則單擊「下一步」），然後單擊「確定」。單擊「減去區域」窗口上的「確定」。
現在，系統將提示您選擇要減去的區域，通過單擊選擇圓，然後單擊「確定」。現在應該有以下模型：
或者，上述步驟的命令行代碼是 ASBA,1,2
3、定義單元類型
現在有必要定義用於我們的問題的單元類型：Preprocessor Menu > Element Type > Add/Edit/Delete ；添加以下類型的單元：Solid（在結構標題下）和Quad 82單元，如上圖所示。
PLANE82是二維四節點單元（PLANE42）的高階版本。PLANE82是一個八節點四邊形單元，更適合於曲線邊界的建模。
對於這個例子，我們需要一個有厚度的平面應力單元，因此 單擊「選項…」按鈕。單擊並按住K3按鈕，然後選擇「Plane strs w/thk」，如下所示
（或者，上面步驟的命令行代碼 ET,1,PLANE82 後面跟著KEYOPT,1,3,3）
4、定義幾何特性
與前面的示例一樣，Preprocessor menu > Real Constants > Add/Edit/Delete；輸入厚度20，如下圖所示。這定義了厚度為20mm的板材）
（或者，上述步驟的命令行代碼是R,1,20）
5、元件材料特性
如前面的示例所示，選擇Preprocessor > Material Props > Material models >Structural > Linear > Elastic > Isotropic；我們將給出鋼的性質。出現提示時輸入以下內容：
EX 200000
PRXY 0.3
（或者，上述步驟的命令行代碼 MP,EX,1,200000後面跟著MP，PRXY，1,0.3)
6、網格大小
告訴ANSYS單元應該有多大，Preprocessor > (-Meshing-) Size Cntrls > (-Areas-)
All Areas
選擇「圖元邊緣長度」為25。稍後我們將返回以確定這是否足以解決問題。（或者，上述步驟的命令行代碼是 AESIZE,ALL,25）
7、網格
現在框架可以嚙合。
在「預處理程序」菜單中，選擇Mesh > (-Areas-) Free，並在提示時選擇該區域（或者，上面步驟的命令行代碼是AMESH,ALL）
現在應該有以下內容：
Saving Your Job
Utility Menu > File > Save as...
現在已經定義了模型。現在是應用載荷和約束並求解結果方程組的時候了。
1、定義分析類型
確保執行靜態分析（Solution > New Analysis）。（或者，上述步驟的命令行代碼是ANTYPE，0）
2、應用約束
如前所示，板的左端是固定的。在Solution > (-Loads-) Apply > (-Structural-) Displacement > 'On Lines'中選擇板的左端，點擊「應用U，旋轉在線」窗口中的「應用」。如下圖所示填寫窗口；
該位置是固定的，這意味著所有自由度都受到約束。因此，點擊「所有DOF」並在值欄位中輸入「0」，如上圖所示。您將在圖形窗口中看到一些藍色三角形，表示位移限制。
（或者，上述步驟的命令行代碼是DL,4,,ALL,0）
3、施加荷載
如圖所示，板的右側有20N/mm的載荷分布。
要應用此負載：
Solution > (-Loads-) Apply > (-Structural-) Pressure > On Lines
當窗口出現時，選擇板右側邊緣的線，然後單擊「確定」用分布載荷除以板厚（1 MPa），計算板端的壓力。填寫「Apply PRES on lines」窗口，如下所示。註：
壓力沿板表面均勻分布，因此最後一個區域留空。
壓力作用於板表面，因此定義為負壓。
4、解決系統問題
Solution > (-Solve-) Current LS
1、手工計算
現在，由於這個練習的目的是驗證結果-我們需要計算我們應該找到什麼。
偏轉：
最大撓度發生在板的右側，計算結果為0.001 mm-忽略板上孔的影響（即-僅為平板）。因此，板的實際撓度預計會更大，但在相同的量級範圍內。
強調：
最大應力出現在板孔的頂部和底部，發現為3.9 MPa。
2、利用ANSYS進行收斂
在這一點上，我們需要找出最終結果是否收斂。我們將通過觀察特定節點的撓度和應力來實現這一點，同時改變網格單元的大小。
由於我們有一個最大應力點的解析解，我們將檢查該點的應力。首先我們需要找到對應於板上孔頂部的節點。首先繪製並編號節點
Utility Menu > Plot > Nodes
Utility Menu > PlotCtrls > Numbering...
該圖應該類似於下面所示的圖。記下最靠近頂部的節點，圓（即49）
列出應力（General Postproc > List Results > Nodal Solution > Stress, Principals SPRIN），並檢查相關節點的SEQV（等效應力/von Mises應力）。（如下紅色）
此時的等效應力為2.9141MPa。我們將使用較小的單元來獲得更精確的解。
調整單元大小
a、 要更改單元大小，我們需要返回預處理器菜單Preprocessor > (-Meshing-) Size Cntrls > All Areas；現在減少單元邊緣長度（即20）
b、自由區域（(Preprocessor > Mesh > (-Areas-) Free）。選擇區域並單擊「確定」後，將出現以下窗口：
c、 單擊「OK」。這將使用新單元邊長度重新計算模型大小。
d、 再次求解系統（請注意，不需要重新應用約束）。（ Solution Menu >Current LS）
重複步驟「a」到「d」，直到模型收斂。最有可能的是，在最上面的節點的編號已經改變了。必須再次繪製節點以選擇適當的節點）。繪製不同網格尺寸下的應力/撓度圖，如下所示，以確認已發生收斂。
注意撓度和應力曲線的形狀。隨著網格中單元數量的增加（即單元邊長度的減少），這些值會收斂到最終解。
發現板孔頂部的von Mises應力約為3.8mpa。這僅僅是2.5%的差異，分析解決方案和使用ANSYS找到的解決方案。
發現近似最大位移為0.0012 mm，比解析解大20%。然而，解析解沒有考慮到板中心的大孔，該孔預計會顯著增加板端的撓度。因此，利用ANSYS軟體得到的結果是適合於驗證模型的。
3、變形
常規後處理>繪圖結果>變形形狀>定義+取消變形；General Postproc > Plot Results > Deformed Shape > Def + undeformd查看變形和未變形的對象。
觀察偏轉位置。
4、偏轉
General Postproc > Plot Results > Nodal Solution然後選擇DOF
或者，以列表形式獲取這些結果。(General Postproc > List Results > Nodal Solution）
這些結果是你期望的嗎？請注意，板左端的所有平動自由度都被約束為零。
5、壓力
{General Postproc > Plot Results > Nodal Solution；然後選擇von Mises Stress 在窗口
可以列出von Mises Stress ，以驗證某些節點上的結果；General Postproc > List Results. 選擇 Stress, Principals SPRIN
解決方案的命令文件模式
利用ANSYS的圖形用戶界面（GUI）對上述實例進行了求解。此問題也已使用ANSYS命令語言界面您可能要瀏覽的解決。打開文件並將其保存到計算機。現在轉到文件>讀取輸入。。。然後選擇文件。
線下培訓即將上線了！！
點擊左下角【原文連結】即可參與課程投票
排名靠前將優先開班~
專業有限元技術視頻共享雲平臺，單「純」技術視頻分享，提供【姓名-聯繫方式-單位名稱】即可免費註冊試用帳號，可學習80%平臺數百G不間斷更新技術內容；20%斯姆勒數值仿真技術研究院專題同期錄屏，單個專題＝三天線下培訓專題內容=20小時以上專業技術內容！
斯姆勒研究院授權CAE專題
客戶端註冊下載：
微信搜索小程序：【雅典娜仿真技術共享雲平臺】即可登錄註冊
雅典娜PC客戶端下載連結:
https://pan.baidu.com/s/1_UoH4k7zjTYLMmqqu_3NHQ
提取碼: k813
更新版安卓和iOS播放器
http://app.china-drm.com/on64
雅典娜仿真技術共享雲平臺
官網：www.smlcae.cn
電話：029-81713589
嗶哩嗶哩：
@雅典娜仿真技術共享雲
@斯姆勒數值仿真研究院
微博|抖音：
@斯姆勒數值仿真技術研究院
郵箱：athena_2020@sina.com
後臺回復關鍵字獲取更多精彩內容
技術培訓 | 項目委託 | 超算 | 平臺註冊