1、压力容器分析设计单杆拉伸实验仿真模拟大连理工大学Dalian University of Technology目 录1 问题描述 .12 建立几何模型 .13 材料特性和有限元模型 .23.1 材料特性 .23.2 有限元模型 .34 载荷设置和求解 .34.1 载荷设置 .34.2 非线性设置 .34.3 求解 .35 后处理 .35.1 通用后处理 .35.2 时间历程后处理 .411 问题描述单轴拉伸实验是最基本也是最重要的材料力学性能实验，此实验包含了材料的弹性伸长和塑性变形。用大变形弹塑性有限元方法模拟切口试样的拉伸过程，分析其最小横截面上的应力、应变分布特点，来研究材料力学行为。2
2、 建立几何模型根据 GB228-2002金属材料室温拉伸试验方法 ，其中参考图形,如图 1 所示图 1 杆件拉伸实验参考图其中 =50mm, =55mm, =85mm,d=10mm,为了简化计算，建立如图 2 的 1/40 平面模型,为了更好地产生颈缩现象，并在模型中部设置豁口。 2图 2 杆件几何模型 图 3 杆件有限元模型3 材料特性和有限元模型3.1 材料特性本试件采用 45钢，其中弹性模量 E=210e3MPa，屈服强度 =355MPa，抗拉 强度 =600MPa。 利用 ansys 做大变形分析，将材料模型简化为弹塑性强化模型，并采用双向等向强化准则，其中 Tang mod 设置为
3、0，材料应力-应变曲线如图 4 所示。图 4 45钢应力-应变曲线 图 5 模型边界条件33.2 有限元模型为了便于计算，考虑到模型的对称性，选用 plane182 单元，在 options 中设置 axisymmetric，然后划分网格如图 3 所示。4 载荷设置和求解4.1 载荷设置考虑到模型的对称，在图 5 施加对称边界条件。因为本次试验是要让杆件产生大变形，杆件会产生塑性变形，力载荷不容易控制，所以施加位移载荷，在杆件的端部施加disp=15mm 移载荷。4.2 非线性设置在求解控制器的分析类型中将大变形打开，在时间控制中设置载荷步的终端时间为 1，打开自动时间步，载荷子步设置为 1000，在频率选项设置写入每一步子步。4.3 求解5 后处理5.1 通用后处理通过求解，得杆件 Y 方向大变形云图，如图 6 所示第四强度应力云图如图 7 所示4图 7 图 6 图 8 5.2 时间历程后处理通过图 8 发现，杆件最大应力的时间历程与材料的特性曲线相似，且屈服强度大致符合 45的屈服强度。
