ANSYS分析(特征值屈曲与接触)

1、From likendoFrom likendoANSYSANSYS分析进阶分析进阶 分析进阶分析进阶From likendoFrom likendoP2/711.1.特征值屈曲分析（比如：压杆稳定性，板的稳定性）特征值屈曲分析（比如：压杆稳定性，板的稳定性）2.2.接触分析接触分析【心情心情】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。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，限于个以下的内容是个人通过学习网

2、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。人的水平，有些地方还需要跟大家一起学习。分析进阶分析进阶From likendoFrom likendoP3/71对于结构的稳定性计算可以使用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 计算过程计算过程 Step1 Step1：进行静力解析：进行静力解析 解析类型默认解析类型默认Soln ControlsSoln Controls选项下选项下Analysis OptionAnalysis Option勾选勾选 Calculate prestress effects Calculate prestress

3、 effects选项，选项，OKOK 定义载荷并求解。定义载荷并求解。 载荷大小载荷大小1 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），（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点击菜单列表最后的FinishFinish结束静力计算结束静力计算 Step2 Step2：进行特征值分析：进行特征值分析 解析类型选择解析类型选择Engin BucklingEngin Buckling Analysis OptionAnalysis Option下设置下设置 NMODENMODE设置特征值数设置特征值数1 1 （一般我们只需要第一阶就行，也可填写（

4、一般我们只需要第一阶就行，也可填写2 2，33） Load Step OptsLoad Step Opts下：下： Solu Printout Solu Printout中中FREQFREQ勾选勾选Every substepEvery substep DB/Results File DB/Results File中中FREQFREQ勾选勾选Every substep Every substep 分析进阶分析进阶_ _特征值屈曲分析特征值屈曲分析From likendoFrom likendoP4/71对于结构的稳定性计算可以使用特征值屈曲分析（续）对于结构的稳定性计算可以使用特征值屈曲分析（续

5、） ExpansionPass/single Expand/Expand ModesExpansionPass/single Expand/Expand Modes NMODE NMODE填填1 1（与的设置数值一样）（与的设置数值一样） Elcalc Calculate elem results Elcalc Calculate elem results？ Yes(Yes(可以查看屈曲变形的云图可以查看屈曲变形的云图) ) 求解求解 Step3 Step3：查看结果：查看结果 General Postproc/Results SummaryGeneral Postproc/Results S

6、ummary查看查看TIME/FREQTIME/FREQ值值 。 如果前面的载荷如果前面的载荷F F不是不是1 1，在许用最大载荷值，在许用最大载荷值= = F F 查看失稳云图：查看失稳云图：General Postproc/Read Results/First Set(General Postproc/Read Results/First Set(多阶的可以逐个查看多阶的可以逐个查看) ) General Postproc/Plot Results/General Postproc/Plot Results/TipsTips： 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

7、整静力载荷，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， 使最后计算得使最后计算得 到的到的 值值 为为1 10.010.01时，施加的静力载荷即屈曲许用载荷。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。失稳的云图只显示失稳的状态，其应力值没有意义。分析进阶分析进阶_ _特征值屈曲分析特征值屈曲分析From likendoFrom likendoP5/71对于结构的稳定性计算可以使用特征值屈曲分析（实例对于结构的稳定性计算可以使用特征值屈曲分析（实例1 1）【已知已知】材料材料Q235Q235圆钢，直径圆钢，直径100mm10

8、0mm，长度，长度2000m2000m，A A端固定。计算屈曲载荷端固定。计算屈曲载荷FcrFcr。 工况工况1 1：B B端施加轴向作用力端施加轴向作用力 工况工况2 2：B B端距轴心偏移端距轴心偏移200mm200mm施加平行于轴向作用力。施加平行于轴向作用力。A AB B【理论计算理论计算】参考机械设计手册的算法参考机械设计手册的算法工况工况1 1：Fcr1=624KNFcr1=624KN工况工况2 2：Fcr2=415KNFcr2=415KN（经验公式）（经验公式）【ANSYSANSYS计算计算】工况工况1 1：Fcr1=622KNFcr1=622KN工况工况2 2：Fcr2=596

9、KNFcr2=596KNTipsTips： 对于中心压杆计算来说，采用特征值屈曲计算的结果与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（高偏大（高50%50%）。）。分析进阶分析进阶_ _特征值屈曲分析特征值屈曲分析From likendoFrom likendoP6/71对于结构的稳定性计算可以使用特征值屈曲分析（实例对于结构的稳定性计算可以使用特征值屈曲分析（实例2 2）【已知已知】HH型钢，型钢，b=124mm,h=248mmb=124mm,h=248mm，t=5mmt=5mm，

10、tf=8mmtf=8mm，长度，长度8000mm8000mm。 A A端固定，端固定，B B端施加作用力。计算屈曲载荷端施加作用力。计算屈曲载荷FcrFcr。 A AB B【理论计算理论计算】参考机械设计手册的算法参考机械设计手册的算法 Fcr=2769N Fcr=2769N【ANSYSANSYS计算计算】Fcr=3070KNFcr=3070KN（网格线段长度（网格线段长度100100）误差）误差11%11%Fcr=3078KNFcr=3078KN（网格线段长度（网格线段长度2020）误差）误差6.3%6.3%Fcr=3079KNFcr=3079KN（网格线段长度（网格线段长度1010）误差）

11、误差5.9%5.9%分析进阶分析进阶_ _特征值屈曲分析特征值屈曲分析From likendoFrom likendoP7/71分析进阶分析进阶_ _接触分析接触分析 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。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

12、时，在计算之前我们无法预知接触面者发生分离。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- -接触分析接触分析接触分析的一般步骤如下：接触分析的一般步骤如下：Step1Step1：建立几何模型（与前面的方法相同，略）：建立几何模型（与前面的方法相同，略）Step2Step2：设置接触面：设置接触面Step3Step3：计算及查看结果：计算及查看结果用螺栓预紧力作用下的分析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用螺栓连接的法兰面分析结果（变形方法（变形方法5005

13、00倍）倍）From likendoFrom likendoP8/71分析进阶分析进阶_ _接触分析接触分析 接触面设置接触面设置Step2Step2：Modeling / Contact Pair Modeling / Contact Pair 弹出弹出Contact ManagerContact Manager对话框对话框新建接触对新建接触对编辑属性编辑属性删除接触对删除接触对1.1.点击新建接触对后出现右侧窗口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，通过这个窗口设置分析中可能接触的几何体（面，体，节点体，节点）1.1.选择几何体类型选择几何体类型2.2.

14、选择几何体性质选择几何体性质（柔性，刚性（柔性，刚性）3.3.点击选择目标面点击选择目标面 （中键确认）（中键确认）设置目标面设置目标面4.4.进入下一步进入下一步From likendoFrom likendoP9/71分析进阶分析进阶_ _接触分析接触分析 接触面设置接触面设置Step2Step2：Modeling / Contact Pair Modeling / Contact Pair 弹出弹出Contact ManagerContact Manager对话框对话框2.2.选择几何体类型选择几何体类型1.1.选择接触类型选择接触类型（面（面- -面，节点面，节点- -面）面）3.3.

15、点击选择接触面点击选择接触面设置接触面设置接触面4.4.点击进入下一步点击进入下一步From likendoFrom likendoP10/71分析进阶分析进阶_ _接触分析接触分析 接触面设置接触面设置Step2Step2：Modeling / Contact Pair Modeling / Contact Pair 弹出弹出Contact ManagerContact Manager对话框对话框1.1.设置接触面摩擦系数设置接触面摩擦系数2.2.设置选项设置选项 ANSYS ANSYS的帮助文件建议：的帮助文件建议：先运行一下计算后，如果出现先运行一下计算后，如果出现问题再回来查找是不是需

16、要调问题再回来查找是不是需要调整接触的这些参数。整接触的这些参数。设置接触面设置接触面3.3.点击完成创建接触对点击完成创建接触对From likendoFrom likendoP11/71分析进阶分析进阶_ _接触分析接触分析 接触面设置接触面设置Step2Step2：Modeling / Contact Pair Modeling / Contact Pair 弹出弹出Contact ManagerContact Manager对话框对话框难点：难点：1.1.进行接触分析首先需要单元在分析开始时恰恰进行接触分析首先需要单元在分析开始时恰恰处于处于“刚好接触刚好接触” 的状态。的状态。 在在

17、ANSYSANSYS帮助文件的帮助文件的Mechanical APDLMechanical APDL 下的下的3.8.73.8.7中介绍了调整初始接触状态的几种方法。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（如下当初始状态是模型之间有间隙时（如下图，间隙为图，间隙为0.5mm0.5mm），计算时会出现下面的），计算时会出现下面的警告，导致计算无法进行。警告，导致计算无法进行。 在编辑属性的对话框中的在编辑属性的对话框中的Initial Initial AdjustmentAdjustment中的将该选项设置为中的将该选项设置为Close Close GapGap可以解

18、决这个问题。可以解决这个问题。间隙0.5mm当间隙过大时的警告内容From likendoFrom likendoP12/71分析进阶分析进阶_ _接触分析接触分析 接触面设置接触面设置Step2Step2：Modeling / Contact Pair Modeling / Contact Pair 弹出弹出Contact ManagerContact Manager对话框对话框 难点难点2.2.设置螺栓螺栓的处理设置螺栓螺栓的处理使用使用link10link10单元（只受拉力）连接螺栓连接的两个表面。单元（只受拉力）连接螺栓连接的两个表面。Link10Link10的实常数中的实常数中设置初始应变设置初始应变 （应变值