ANSYS分析(特征值屈曲与接触)

ANSYS分析进阶,分析进阶,1.特征值屈曲分析（比如：压杆稳定性，板的稳定性）2.接触分析,【心情】在实际的工程应用中，上述的方法可以解决大部分的问题，但是像疲劳分析，接触等等问题，我们仍需要进一步的学习。以下的内容是个人通过学习网上的资料并经过实际操作总结而来，限于个人的水平，有些地方还需要跟大家一起学习。,分析进阶,对于结构的稳定性计算可以使用特征值屈曲分析,计算过程Step1：进行静力解析解析类型默认SolnControls选项下AnalysisOption勾选Calculateprestresseffects选项，OK定义载荷并求解。载荷大小1（这样施加，在后面得到的特征值就是压杆失稳时的最大载荷），点击菜单列表最后的Finish结束静力计算Step2：进行特征值分析解析类型选择EnginBucklingAnalysisOption下设置NMODE设置特征值数1（一般我们只需要第一阶就行，也可填写2，3）LoadStepOpts下：SoluPrintout中FREQ勾选EverysubstepDB/ResultsFile中FREQ勾选Everysubstep,分析进阶_特征值屈曲分析,对于结构的稳定性计算可以使用特征值屈曲分析（续）,ExpansionPass/singleExpand/ExpandModesNMODE填1（与的设置数值一样）ElcalcCalculateelemresults？Yes(可以查看屈曲变形的云图)求解Step3：查看结果GeneralPostproc/ResultsSummary查看TIME/FREQ值。如果前面的载荷F不是1，在许用最大载荷值=F查看失稳云图：GeneralPostproc/ReadResults/FirstSet(多阶的可以逐个查看)GeneralPostproc/PlotResults/,Tips：对于受力复杂的模型，由于不是受到一个载荷的作用，需要进行多次调整静力载荷，使最后计算得到的值为10.01时，施加的静力载荷即屈曲许用载荷。失稳的云图只显示失稳的状态，其应力值没有意义。,分析进阶_特征值屈曲分析,对于结构的稳定性计算可以使用特征值屈曲分析（实例1）,【已知】材料Q235圆钢，直径100mm，长度2000m，A端固定。计算屈曲载荷Fcr。工况1：B端施加轴向作用力工况2：B端距轴心偏移200mm施加平行于轴向作用力。,【理论计算】参考机械设计手册的算法工况1：Fcr1=624KN工况2：Fcr2=415KN（经验公式）【ANSYS计算】工况1：Fcr1=622KN工况2：Fcr2=596KN,Tips：对于中心压杆计算来说，采用特征值屈曲计算的结果与理论计算结果相符，但对于偏心压杆其结果则较理论结算偏大（高50%）。,分析进阶_特征值屈曲分析,对于结构的稳定性计算可以使用特征值屈曲分析（实例2）,【已知】H型钢，b=124mm,h=248mm，t=5mm，tf=8mm，长度8000mm。A端固定，B端施加作用力。计算屈曲载荷Fcr。,【理论计算】参考机械设计手册的算法Fcr=2769N【ANSYS计算】Fcr=3070KN（网格线段长度100）误差11%Fcr=3078KN（网格线段长度20）误差6.3%Fcr=3079KN（网格线段长度10）误差5.9%,分析进阶_特征值屈曲分析,分析进阶_接触分析,结构件连接处作为一体化处理可以解决整体钢结构的应力分析问题，但是如果想要研究连接处的应力情况，则前面提到的方法无法得到准确的结果。例如：通过螺栓连接的表面之间会在外载荷的作用下可能发生相互挤压，或者发生分离。当结构件受到复杂外载荷作用时，在计算之前我们无法预知接触面之间的接触范围。此时我们需要更加智能和精确计算方法-接触分析,接触分析的一般步骤如下：Step1：建立几何模型（与前面的方法相同，略）Step2：设置接触面Step3：计算及查看结果,用螺栓预紧力作用下的分析结果,用螺栓连接的法兰面分析结果（变形方法500倍）,分析进阶_接触分析,接触面设置Step2：Modeling/ContactPair弹出ContactManager对话框,新建接触对,编辑属性,删除接触对,1.点击新建接触对后出现右侧窗口通过这个窗口设置分析中可能接触的几何体（面，体，节点）,分析进阶_接触分析,接触面设置Step2：Modeling/ContactPair弹出ContactManager对话框,2.选择几何体类型,1.选择接触类型（面-面，节点-面）,3.点击选择接触面,设置接触面,4.点击进入下一步,分析进阶_接触分析,接触面设置Step2：Modeling/ContactPair弹出ContactManager对话框,1.设置接触面摩擦系数,2.设置选项ANSYS的帮助文件建议：先运行一下计算后，如果出现问题再回来查找是不是需要调整接触的这些参数。,设置接触面,3.点击完成创建接触对,分析进阶_接触分析,接触面设置Step2：Modeling/ContactPair弹出ContactManager对话框,难点：1.进行接触分析首先需要单元在分析开始时恰恰处于“刚好接触”的状态。在ANSYS帮助文件的MechanicalAPDL下的3.8.7中介绍了调整初始接触状态的几种方法。,当初始状态是模型之间有间隙时（如下图，间隙为0.5mm），计算时会出现下面的警告，导致计算无法进行。在编辑属性的对话框中的InitialAdjustment中的将该选项设置为CloseGap可以解决这个问题。,间隙0.5mm,当间隙过大时的警告内容,分析进阶_接触分析,接触面设置Step2：Modeling/ContactPair弹出ContactManager对话框,难点2.设置螺栓螺栓的处理使用link10单元（只受拉力）连接螺栓连接的两个表面。Link10的实常数中设置初始应变（应变值根据预紧力的大小和螺栓的直径计算的结果作为初始输入值）。由于连接板在初始预紧力的作用下会发生变形，导致link单元在分析中的实际预紧力小于应加的预紧力，所以在施加外载荷之前，先进行一次计算，确定螺栓的折合应变值，使计算结果更加准确。,分析进阶_接触分析,接触面设置Step3