Ansys Workbench初始變形+預(yù)應(yīng)力釋放仿真(含ACT插件)
問(wèn)題:
在工作過(guò)程中有時(shí)會(huì)遇到某些仿真類(lèi)型,是需要進(jìn)行帶有預(yù)應(yīng)力的仿真。但是WB中預(yù)應(yīng)力在模塊之間的傳遞,似乎預(yù)應(yīng)力模態(tài)可以直接傳遞。而兩個(gè)靜力模塊可以傳遞變形后的幾何,但是不能傳遞預(yù)應(yīng)力。
問(wèn)題示例大致如下:
板子初始是平板狀態(tài),安裝后工作狀態(tài)是貼合一個(gè)弧面,并通過(guò)四個(gè)支點(diǎn)進(jìn)行連接固定,板子安裝后存在回彈力。
現(xiàn)在需要評(píng)估板子安裝變形預(yù)應(yīng)力狀態(tài)下,連接面的回彈力。

仿真思路:
仿真對(duì)象是一個(gè)有初始應(yīng)力的彎曲板,但是曲面形狀實(shí)際可能不是正常弧線而是曲面。
因此仿真步驟大致需要兩步:
第一、初始平板變形為曲面形狀,提取板子的應(yīng)力狀態(tài);
第二、板子在預(yù)應(yīng)力狀態(tài)下產(chǎn)生彈性回復(fù)力,查看彈性回復(fù)力在連接位置的大小。
第一步的仿真方法:
模擬擠壓形式,在初始平板兩側(cè)使用變形后的彎曲板進(jìn)行擠壓變形。

擠壓變形

第二步的仿真方法:
加載板子的變形預(yù)應(yīng)力,按裝配狀態(tài)連接,計(jì)算連接處的彈性變形力。

但是:在第一步加載的時(shí)候就不是很容易實(shí)現(xiàn)。兩個(gè)夾層面需要設(shè)定接觸面進(jìn)行接觸非線性仿真,經(jīng)常發(fā)生接觸面穿透現(xiàn)象,需要小載荷步,多次調(diào)試。

即使擠壓方式?jīng)]有穿透,應(yīng)力分布也不是很均勻。

此處先擱置擠壓法的計(jì)算過(guò)程不提,假設(shè)已經(jīng)獲得預(yù)期的初始變形應(yīng)力。
繼續(xù)進(jìn)行第二仿真步,傳遞板子的預(yù)應(yīng)力狀態(tài);
預(yù)應(yīng)力的傳遞方法在微信公眾號(hào)文章:“ansys分析中如何考慮殘余應(yīng)力影響?”中提及了兩種方法,這里分別測(cè)試如下:
方法一:使用external Data模塊
首先,在步驟一初始板子變形,有正確應(yīng)力分布的結(jié)果中,分別提取X、Y、Z、XY、YZ、ZX六個(gè)方向的法向應(yīng)力和切向應(yīng)力。
需要注意的是:
六個(gè)方向的應(yīng)力導(dǎo)出文件需要修改節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)位置,不然映射應(yīng)力會(huì)不準(zhǔn)確。(方法:提取X、Y、Z的方向變形結(jié)果,組合計(jì)算節(jié)點(diǎn)X、Y、Z變形后坐標(biāo))


在external data中加載X、Y、Z、XY、YZ、ZX六個(gè)方向的法向應(yīng)力和切向應(yīng)力。通過(guò)import Initial Stress 依次導(dǎo)入六個(gè)反向的應(yīng)力,此時(shí)可以看到導(dǎo)入的應(yīng)力云圖和第一步的仿真結(jié)果是一致的。


但是,導(dǎo)入初始應(yīng)力后,進(jìn)行第二步帶初始應(yīng)力的變形分析。其計(jì)算結(jié)果似乎不符合預(yù)期。(本人也不知道為什么了)

方法二:使用插入 APDL command 的方式,利用inistate 命令導(dǎo)入初始應(yīng)力。
同樣使用約束表面自由度的方式查看導(dǎo)入的von mises應(yīng)力,方法二 穩(wěn)定很多。

Inistate,read命令使用時(shí)的地址部分需要注意的是:模塊C4:計(jì)算寫(xiě)出的file.ist文件不要直接復(fù)制到D模塊的計(jì)算文件夾。

這里在反過(guò)頭來(lái)說(shuō)如何獲得符合彎折預(yù)期的初始應(yīng)力。

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模型示例 2023R1版本 (2021R1/2023R1 版本已測(cè)試可以正常安裝ACT插件)
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