Workbench下平面问题讲解

本文为Workbench下平面问题讲解的文字教程,详细视频教程可戳文末链接。
弹性力学平面问题可以分为两类,一类为平面应力问题;一类为平面应变问题。
▶ 平面应力问题有以下几个特征:
1)在几何外形上,他们都是等厚度的平面薄板;
2)在受力状态下,面力都只作用在板边上,且平行于板面,并且不沿厚度变化;体力也平行于板面,且不沿厚度方向变化。
可以得到:

▶ 平面应变问题有以下几个特征:
1)在几何形状上,他们都是一个近似等截面的长柱体,其长度方向要比横截面的尺寸大的多。
2)在受力情况下,他们都只受到平行于横截面,且沿着纵向长度均布的面力和体力。
可以得到:

下面我们带着大家在Workbench中实现这两类平面问题, 首先介绍一下仿真流程,如下:
01 有限元仿真流程

1-1前处理
1-1-1、几何模型构建
1-1-2、材料定义
1-1-3、有限元系统模型构建
1-2、 求解
1-2-1、加载条件/边界条件
1-2-2、求解设置
1-2-3、大变形
1-3、 后处理
1-3-1、查看结果
1-3-2、评估结果
1-3-3、修正结果
02 前处理

2-1、几何模型构建
采用DM进行建模,尺寸以及建模效果如图1。


2-2、材料的定义
进行材料的定义,采用默认的结构钢。
2-3、构建有限元系统模型
主要包括7要素,对应见图2。

具体操作流程以及操作步骤如图3。

2-3-1、判断刚柔性:全局采用默认柔性体
2-3-2、删除已有接触:单个零部件,无默认接触
2-3-3、第一次网格划分:如图4

2-3-4、材料赋予:采用默认结构钢,赋予厚度0.05,同时将尺寸设置为2D,2D行为设置为平面应力,如图5所示。

2-3-5、连接关系设定:单个零部件,无连接关系
2-3-6、最终网格划分:设置网格划分相关设定,最终效果如图6。


03 求解

3-1、加载条件/边界条件:如下图
施加固定约束,如图7


施加在平面上的力,如图8所示


3-2、求解设置
求解设置保持默认
3-3、大变形开关保持默认
04 后处理

变形结果如图9所示。

再去查看σz,τzx,τzy的结果,均为0,与理论相符,如图10所示。



平面应变问题的求解,只需将相关设定进行修改,如图11所示。

最终变形结果如图12所示。

再去查看εz,γzx,γzy的结果,均为0,与理论相符,如图13所示。





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