算例來源：自創(chuàng)算例制作：王遙-武漢理工大學(xué)算例校核：關(guān)鍵詞：厚壁圓筒實體單元彈塑性

厚壁圓筒受內(nèi)/外壓作用（三維實體單元）的彈塑性分析目錄摘要前處理求解設(shè)置后處理利用ANSYSworkbench有限元軟件對厚壁圓筒進(jìn)行彈性應(yīng)力分析，得到厚壁圓筒的徑向應(yīng)力切向應(yīng)力與半徑的變化規(guī)律。ANSYS有限元結(jié)果與通過理論公式計算出的解析解吻合。說明力學(xué)模型的建立是可行的,計算結(jié)果是可信的,為厚壁圓筒在沖擊內(nèi)壓作用下彈性階段的設(shè)計計算提供了依據(jù)。

厚壁圓筒是最簡單的高壓與超高壓設(shè)備,是工程中經(jīng)常使用的一種結(jié)構(gòu)。爆轟自增強(qiáng)技術(shù)可以成功的對這類設(shè)備進(jìn)行自增強(qiáng)處理,從而提高其靜強(qiáng)度和疲勞強(qiáng)度。在爆轟載荷的作用下筒壁,特別是內(nèi)壁處的應(yīng)力、位移、速度隨時間的變化規(guī)律是我們關(guān)心的問題之一。本文采用通用有限元分析軟件ANSYSworkbench,對厚壁圓筒進(jìn)行極限應(yīng)力分析，就其工程應(yīng)用意義上來說是很重要的。摘要

一厚壁圓筒，其內(nèi)徑=50mm,外徑=100mm,作用在內(nèi)孔上的壓力=375MPa,無軸向壓力，軸向長度視為無窮。彈性模量E=206GPa,泊松比μ=0.3。

本例將對厚壁圓筒進(jìn)行靜力強(qiáng)度分析，在分析中直接自己創(chuàng)建材料屬性。本例主要說明利用有限元法進(jìn)行模型分析的方法和步驟。問題描述采用ANSYS的靜力分析模塊進(jìn)行該厚壁圓筒的強(qiáng)度分析，模擬施加荷載過程，采用三維實體單元，取其中的一小部分進(jìn)行計算，通過約束邊界條件達(dá)到與實體結(jié)構(gòu)相同的計算單元。問題分析目錄摘要前處理求解設(shè)置后處理1、建立分析系統(tǒng)建立靜力結(jié)構(gòu)分析系統(tǒng)，將分析項目重命名為【StaticStructural】，如下圖所示。前處理2、幾何模型

在【Geometry】單元格中，點擊右鍵選擇【ImportGeometry】->【Browse】，選擇結(jié)構(gòu)Demo18-Shaft.agdb文件。雙擊【Geometry】單元格打開幾何體，如下圖所示。前處理3、材料屬性

雙擊【EngineeringData】單元格，在【ContentsofEngineeringData】下創(chuàng)建新材料，在Clickheretoaddanewmaterial出輸入新材料的名稱為NEWMATERIAL，在Toolbox中拖入IsotropicElasticity，在PropertiesofOutlineRow4:NEWMATERIAL下輸入彈性模量和泊松比分別E=206GPa,μ=0.3，在Toolbox中的【Plasticity】選擇【BilinearIsotropicHardening】，將其拖曳到【NewMaterial】中，在細(xì)節(jié)中輸入屈服強(qiáng)度輸入500Mpa，切線模量輸入70MPa，材料屬性設(shè)置完成。前處理3、材料屬性

前處理3、材料屬性

在左側(cè)樹形窗口中選擇【Model(A4)】->【Geometry】->【Solid】，在Detailsof“Solid”中的Material下的Assignment中更改材料屬性，選擇自己設(shè)置的材料NEWMATERIAL，如圖。前處理4、網(wǎng)格劃分網(wǎng)格劃分采用映射方式，在左側(cè)樹形窗口中選擇【Model】->【Mesh】->【Insert】->【FaceMeshing】，彈出【FaceMeshing】細(xì)節(jié)設(shè)置對話框，選擇模型的上半邊，如圖所示。前處理4、網(wǎng)格劃分在【Mesh】設(shè)置中將相關(guān)系數(shù)調(diào)到最大，得到的網(wǎng)格如圖所示。前處理5、邊界條件邊界條件用循環(huán)對稱邊界條件，在施加循環(huán)對稱邊界條件之前，要先建好柱坐標(biāo)系，在左側(cè)樹形窗口中選擇【Model(A4)】->【CoordinateSystems】->【Insert】->【CoordinateSystem】，在坐標(biāo)細(xì)節(jié)中【Definition】中的【Type】下選擇【Cylindrical】，【Origin】下【DefineBy】選擇【GlobalCoordinates】，具體設(shè)置如圖所示，得到的柱坐標(biāo)系如圖所示。前處理5、邊界條件在左側(cè)的樹形窗口中選中【Model】->【Insert】->【Symmetry】如圖所示。前處理5、邊界條件在左側(cè)樹形窗口中選擇【Symmetry】->【Insert】->【CyclicRegion】，如圖所示。前處理5、邊界條件出現(xiàn)循環(huán)對稱細(xì)節(jié)窗口，在【LowBoundary】選擇與X軸平行的一個面，如圖所示。前處理5、邊界條件同理，選擇另一側(cè)的邊為HighBoundary。如圖所示。前處理5、邊界條件循環(huán)邊界條件設(shè)置完畢。下面進(jìn)行上下面的位移設(shè)置。選擇【Model(A4)】->【StaticStructural(A5)】單擊右鍵選擇【Insert】->【Displacement】，選中上下兩面，點擊【Apply】，在細(xì)節(jié)面板選中【Definition】->【DefineBy】->【Components】，坐標(biāo)選擇新建的柱坐標(biāo)系，輸入Y方向的位移約束為0，輸入Z方向位移約束為0，結(jié)果如下圖所示。前處理目錄摘要前處理求解設(shè)置后處理1、荷載步設(shè)置（1）載荷步設(shè)置存在施加荷載和釋放荷載，所以采用兩個分析步，選擇【Model(A4)】->【StaticStructural(A5)】->【AnalysisSettings】->【StepControls】，設(shè)置【Numberofsteps】的值為2，其他采用默認(rèn)設(shè)置，如圖所示。求解設(shè)置1、荷載步設(shè)置（2）施加荷載條件選擇【Model(A4)】->【StaticStructural(A5)】單擊右鍵選擇【Insert】->【Pressure】，選中內(nèi)弧，點擊【Apply】，在細(xì)節(jié)面板下的Magnitude下選擇TabularData，在表格中的1s后輸入50MPa，在2s后輸入0，如圖，施加的荷載如下圖所示。求解設(shè)置3、求解

選擇【Model(A4)】->【StaticStructural(A5)】單擊右鍵選擇【Solve(F5)】進(jìn)行計算。求解設(shè)置目錄摘要前處理求解設(shè)置后處理（1）

查看變形結(jié)果

使用【StaticStructural】的后處理模塊查看變形結(jié)果。右鍵點擊工程樹下的【Solution】，選擇【Insert】->【Deformation】->【Total】，在細(xì)節(jié)面板中選中【Definition】->【DisplayTime】，分別輸入1s，2s，在工程樹中右鍵點擊【TotalDeformation】，選擇【RetrieveThisResult】，求解完成后結(jié)果如下。后處理塑性分析后處理（1）

查看變形后處理1s時TotalDeformation結(jié)果塑性分析后處理（1）

查看變形后處理2s時TotalDeformation結(jié)果由圖可以看出，厚壁圓筒已經(jīng)發(fā)生了塑性變形，在卸載之后還存在6.468e-005mm的塑性變形。（2）

查看等效應(yīng)力

使用【StaticStructural】的后處理模塊查看米塞斯應(yīng)力。右鍵點擊工程樹下的【Solution】，選擇【Insert】->【Stress】->【Equivalent(von-Mises)】，在細(xì)節(jié)面板中選中【Definition】->【DisplayTime】，分別輸入1s，2s，在工程樹中右鍵點擊【Equivalent(von-Mises)】，選擇【Re