使用WELSIM進行裝配體的反作用力分析

在結構力學分析中,除了常規的位移,應力,應變結果。我們也常會關心結構在固定端的反作用力。了解了固定端的反作用力,對于工程中的固定件的選擇起著非常重要的作用。結構中常見的反作用類型有,反作用力,和反作用力矩。


今天我們就使用工程仿真軟件WELSIM來對裝配體進行反作用力的分析。一個柱狀結構兩端固定,中間部分兩個不同位置承受著集中力。問題描述如下圖:

QQ圖片20180514171459.png

為了更好的模擬工況并檢驗數值的正確性,下面給出一個具體的結構尺寸,受力大小,和材料屬性:

材料屬性

幾何屬性

受力情況

彈性模量E = 2e11

h = 10

F1 = 2000

密度 rho = 7850

a = 3

F2 = 1000

泊松比 v = 0.3

b = 3



下面打開仿真軟件WELSIM,設置材料參數,建立幾何模型。由于這個結構是由3個子結構裝配而成的,我們這里還要設置2個面接觸對,讓三個物體鏈接在一起。

640 (1).webp.jpg

建立的有3個圓柱體組成的裝配體


設置邊界條件,分別是兩個頂端和底部的全固定約束,中間兩個集中力。如圖:

640 (1).webp (1).jpg

 設置完畢接觸對與邊界條件


調整網格劃分參數,為了得到較為精確的反作用力,這里網格密度劃分的比較高。劃分完畢的網格共有190,595個節點,128,189個四面體單元。

640 (1).webp (2).jpg

190,595個節點,128,189個四面體單元


點擊求解按鈕,很快就完成計算了。接下來分別加入變形,應力,和反作用力,來查看結果。

640 (1).webp (3).jpg

底部Z方向反作用力為1202


640 (1).webp (4).jpg

頂端Z方向反作用力為1810


640 (1).webp (5).jpg

Z方向的變形,最大值為-9.5E-9,負號表示Z反方向


640 (1).webp (6).jpg

Von_Mise應力值,最大值為1.164E3


接下來我們來對比反作用力結果,計算結果還是非常接近理論值的。

結果

理論值

計算值

誤差(%)

頂端Z方向反作用力

1800

1810

0.556

底部Z方向反作用力

1200

1202

0.167

這個算例也保存在了WELSIM軟件的安裝目錄中,用戶可以直接打開名為VM_WELSIM_001B.wsdb的文件來進行計算,并驗證。


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