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用ANSYS模拟圆棒拉伸出现颈缩问题

1问题描述

设圆棒长l=200mm，为诱导颈缩的出现，取圆棒棒中截面直径D=40mm。

材料弹性模量E=175MPa，泊松比μ=0.3。假设为各向同性硬化材料，拉长

18mm。

2ANSYS对问题的简化分析

由于圆棒的对称性，取1/4圆棒进行分析。在考虑到圆棒具有纵向对称

轴，选择轴对称单元。

3ANSYS操作步骤

3.1定义工作路径

/

/title,shiyan1

/prep7

3.2选择单元类型

et,1,106

选择106轴对称平面单元。

3.3定义材料常数

mp,ex,1,175000

mp,dens,1,7850

mp,nuxy,1,0.3

根据已知，用多段线性输入材料应力—应变关系，第一组应力应变值应满

足屈服强度和弹性模量，即。

tb,miso,1,,23

tbpt,defi,0.002,350

tbpt,defi,0.004,493

tbpt,defi,0.006,582

1/8

tbpt,defi,0.008,674

tbpt,defi,0.010,727

tbpt,defi,0.011,697

tbpt,defi,0.012,720

tbpt,defi,0.013,700

tbpt,defi,0.014,759

tbpt,defi,0.016,804

tbpt,defi,0.018,868

tbpt,defi,0.020,892

tbpt,defi,0.022,940

tbpt,defi,0.024,992

tbpt,defi,0.026,1000

tbpt,defi,0.028,1006

tbpt,defi,0.030,1010

tbpt,defi,0.032,1013

tbpt,defi,0.034,1015

tbpt,defi,0.036,1017

tbpt,defi,0.038,1019

tbpt,defi,0.040,1021

tbpt,defi,0.042,1022

tbplot,miso,1

应力—应变曲线如图3-1所示。

图3-1应力—应变曲线

3.4建模及分网

采用轴对称单元时，模型建在第一象限。

2/8

k,1,0,0

k,2,100,0

k,3,100,20

k,4,0,20

a,1,2,3,4

/pnum,line,1

/pnum,kp,1

lesize,1,,,30,2.5

lesize,3,,,30,0.4

lesize,4,,,20

lesize,2,,,20

amesh,all

save

fini

分网结果如图3-2所示。

图3-2单元体分网

对线状的几何模型用几个单元和构成单元的节点来形成（有限元）模型。

此时，在有限元法中因为是在节点的位置上能够得到模型的位移，所以在想要

得到位移的位置上，一定要设置节点。

3.5施加边界条件

底边界uy=0，左边界ux=0，在右边界施加非零位移模拟轴向的拉伸变形。

/solu

lsel,s,,,4

nsll,s,1

3/8

d,all,ux,0

allsel

lsel,s,,,1

nsll,s,1

d,all,uy,0

allsel

lplot

lsel,s,,,2

nsll,s,1,

d,all,uy,0

d,all,ux,18

allsel

在x,y轴方向分别加上载荷，并限制自由度，在x沿轴方向上拉伸18mm，

在y轴上不增加位移，如图3-3(a)-(d)所示。

(a)(b)

(c)(d)