預應力沖擊分析的案例
考慮預應力的機械沖擊分析 ￥10
預應力的影響
帶預應力的結構一般都會有效提高結構的機械性能，如消除結構的局部模態，提高結構整體或局部剛度，提高結構的疲勞性能等。電池包結構中常見的預應力載荷如壓板預壓力，綁帶式模組綁帶的預張力，緩沖墊的預壓縮（過盈配合裝配）及螺栓預緊力等。
在仿真分析中如果不考慮預應力的影響，得到的結果往往是偏保守的，甚至會得到錯誤的結果和結論。
如何考慮帶預應力的機械沖擊分析
在有限元分析中，預應力的加載一般都是靜態分析模擬，而機械沖擊是一個動態分析，我們需要在預應力分析的基礎上進行一個動態分析，這樣便能實現帶預應力的機械沖擊分析。
不同的仿真軟件隱式轉顯式的方法各不相同，但基本思路是一樣的。即先進行預應力工況分析，再通過重啟動技術來實現預應力工況結果的傳遞。
Abaqus實現隱式轉顯式的方法
先用Abaqus standard進行預應力工況分析，并設置重啟動；再通過重啟動及關鍵字*import來完成Abaqus standard到Abaqus explicit的轉換。
Dyna實現隱式轉顯式的方法
Dyna中實現隱式轉顯式的方法很多，有dynain文件法，隱式轉顯式法，臨界阻尼法，動力松弛法，準靜態加載預應力的方法等。考慮到各種方法的局限性和便捷性，建議使用動力松弛法。
Dyna動力松弛
在LS-DYNA中的動力松弛是顯式求解器對線性和非線性的靜態或準靜態問題進行近似求解，其原理是通過增加阻尼使系統的動能降低為零，求解得到問題的近似解。
動力松弛關鍵設置如下：
DRTOL收斂容差，默認為0.001。理論上只要收斂容差設置足夠小，就可以使動力松弛結果與靜態分析的結果一致。但是收斂容差太小會造成動力松弛求解過程耗時過長甚至不收斂，所以在保證收斂的情況下適當調小收斂容差即可。
IDRFLG設為1調用動力松弛。
SIDR項取值不同，其意義也不同。
展開 ANSYS beam梁模態分析，包括考慮預應力和大變形下的預應力模態分析 ￥5
考慮不同情況下的模態分析
以一個簡單的beam梁為例子
1.一邊固定下的模態分析
前三階模態
SET TIME/FREQ LOAD STEP SUBSTEP CUMULATIVE
1 6.9815 1 1 1
2 43.627 1 2 2
3 121.59 1 3 3
2.
結構動力學中的預應力模態分析 ——預應力模態 附模態應力、頻響應力和PSD應力下載
需要指出的是，這種預應力(pstress)的效果和幾何非線性分析中的“應力剛化”(stress stiffeness)是相同的來源。
以上闡述就是預應力模態產生的基本原理，讀者可以思考一下：模態分析在什么情況下需要考慮預應力的效應。
算例
考慮一根簡支梁，兩邊施加拉力和壓力(通過初始應變實現)，進行預應力模態分析，對比二者和無載荷作用時的模態分析結果。
無預應力模態分析的結果：
拉預應力模態分析的結果：
壓預應力模態分析的結果：
對比無預應力模態、拉預應力模態、壓預應力模態三者的固有頻率結果發現：前
6階模態，相比于無預應力工況，拉預應力工況的頻率有所提高，因為拉力載荷使梁的橫向剛度提高了；而壓預應力工況的頻率有所降低，因為壓力載荷使梁的橫向剛度降低了。
前文對預應模態分析產生的原理進行了較詳細的介紹，對拉/壓預應力模態進行了分析，并和無預應力模態分析結果進行了對比。
現以ANSYS為例，結合前文介紹的理論和要點，實現具體分析。在“基于ANSYS的響應譜分析”一文中介紹了APDL和Workbench的特點，在此，本文以APDL為例，同時兼顧Workbench，介紹ANSYS如何實現結構動力學中的預應力模態分析。
預應力模態分析
對于薄壁結構，如細長梁和薄板，由于彎曲剛度比軸向拉壓剛度小很多，當結構受外載作用時，由于應力剛化(SSTIF)效應，在進行模態分析時，一般需要考慮預應力效應的影響，即進行預應力模態分析。
展開 機翼簡易模型結構靜力學分析與預應力模態分析 ￥20
機翼簡易模型結構靜力學分析與預應力模態分析
●學習目標:如圖7-5所示，本實例為機翼簡易模型結構預應力模態分析，通過本實例學習預應力模態
分析的基本操作方法和相關設置。
●起始文件: Ch7/Ch7-1/Airfoil modeling.wbpj。
●結果文件: Ch7/Ch7-1/Airfoil modeling Analysis wbpj。
圖7-5模態分析網格和振 型云圖
圖7-5模態分析網格和振 型云圖
1. 分析流程
(1)靜力學分析。
Step1創建分析系統
啟動Workbench 分析程序，瀏覽打開分析起始文件Airfoil modeling wbpj。拖曳分析系統中[ Static
Structural]. [ Modal ]進人項目流程圖(需要共享[ Gcometry ]、[ Engineering Data]、I Model ]單元格內容).
男存工程文件名稱為Airfoil modeling Analysis, 如圖7-6所示。
圖7-6創建工程文件
Step2定義工程材料數據
雙擊[ Enginering Data(B2)] 單元格，選擇[ General Materials ]材料庫中的[ Aluminum AlloyI.單擊
“+”進行添加。
Step3定義幾何零件行為特性
雙擊項目單元格[ Model(B4)]，進人Mechanical靜力學分析環境。
展開 
預應力分析
我想用NASTRAN Sol106做結構彈塑性非線性分析, 但需要先預加初始荷載,如何處理, 哪位高手有經驗請給指點一下, 有BDF文件更好,多謝了.
彈簧桿件預應力模態分析
模型導入（采用CATIA建模）
2.參數設置：一端固支，一端施加軸向10N預緊力，進行模態計算
3.模態計算結果（因為是AMD的顯卡，后處理結果顯示只有線框這里就不上圖了）
Abaqus預應力模態分析 附Abaqus 分析用戶手冊材料卷下載
預應力模態
模態分析是一個線性攝動分析，只能進行線性求解。在動力學方程中，其載荷矩陣和阻尼矩陣為0，特征值的提取只取決于剛度矩陣和質量矩陣。而結構在外載荷的作用下剛度矩陣會發生變化，也就間接影響了結構的固有頻率。而預應力狀態下，我們不清楚剛度矩陣的變化對模態頻率的影響時，便需要進行預應力模態分析。
Abaqus預應力模態求解
分析流程如下：第一步先進行非線性靜力學求解——第二步進行模態提取
需要注意的是第一步求解時必須打開幾何非線性，即NLGEOM = YES 否則第一步求解完成后剛度矩陣不會改變，模態頻率也就不會發生變化。第二步模態求解無需設置PERTURBATION（線性攝動）或幾何非線性，軟件默認在開啟幾何非線性的后續分析步中繼續保持。
另外，第一步非線性靜力求解的材料非線性，接觸等都會對結構的剛度矩陣產生影響，進而改變模態頻率。材料如果進入塑性，相應的切向模量會降低，進而導致結構剛度矩陣變小。
靜力分析下接觸狀態的改變也會對剛度矩陣產生影響。Abaqus在進行預應力模態分析時對接觸的處理如下：第一步進行非線性接觸分析，軟件會把第一步分析結果的接觸區域作為第二步模態分析的作用區域，而第一步分析結果的接觸面分開區域不予考慮。需要注意的是，在進行第二步模態分析時，接觸區域并不是簡單的直接轉變為Tie處理，而是通過附加接觸剛度來進行求解。
Abaqus重啟動設置
重啟動分析方式是一種很便捷的模式。比如，我們需要算在預應力狀態下的模態，振動，沖擊等等一系列工況，而如果不進行重啟動分析，則每個分析工況下都需要重新計算預應力工況，對于大模型，嚴重影響計算效率；而進行重啟動設置后，預應力工況只需計算一次。
展開 基于ANSYS WORKBENCH的有預應力的模態分析
本篇文章舉一個在WB中進行有預應力的模態分析的例子。該例子來自于《ANSYS機械工程應用精華50例》（第3版），原書是在在經典界面中做的，而且有解析解可以對照。
本文則用WB進行操作，問題如下。
【問題】一根兩端被固定的張緊的弦，已知其長度為1米，橫截面積為10（-6）平方米，密度為7800kg/m3,張緊力為2000N，計算其固有頻率。
為解決這個問題，在WB中操作如下。
1. 創建一個帶預應力的模態分析系統
2.編輯材料屬性
雙擊Engineering Data，編輯材料屬性
3.創建幾何模型
雙擊Geometry，進入DM,設置長度的單位是米。
創建一個草圖，該草圖是一根直線，長1米。
根據該草圖得到線體
結果如下
創建截面。矩形截面，保證橫截面積與題目一致。
將該截面賦給上述線體作為其截面屬性
退出DM,然后雙擊model進入到mechanical中。
下面的分析在（1）中進行。
4.進行靜力學分析
劃分網格。將直線劃分為20等份。
設置直線沒有Z方向的位移
設置左端點沒有X,Y方向的位移
設置右端點沒有Y方向的位移
給右端點施加水平向右的2000N的力。
求解靜力學問題，查看變形
可見，弦被拉伸了10mm。
查看拉伸應力
所有點有同樣的拉伸應力，為2000MPa，這是一個較大的數據。
靜力學分析完畢。樹形圖如下圖，下面的分析在（2）中進行。
5.進行模態分析
設置分析前10階模態
開始計算,計算完畢查看固有頻率
可見，第一階模態沒有意義。從第二階模態開始，前5階模態與理論一致。后面則開始出現偏差。用經典界面計算也會有類似的問題。
來源：宋博士的博客，版權歸作者所有。
展開 ANSYS workbench機翼預應力模態分析 ￥10
本案例適合哪些人學習：
1、學習型仿真工程師
2、理工科院校學生
你會得到什么：
1、學習飛機機翼三維模型的處理
2、學習預應力模態分析步的建立
3、學習預應力模態分析的邊界條件的施加
案例介紹：
所使用軟件為ANSYS workbench2020R2.
案例介紹了ANSYS workbench 飛機機翼預應力模態分析。
本案例完整得提供了分析相關所有的分析文件。
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預應力模態分析文件丟失
使用Ansys 2021R1的Mechanical 求解預應力模態分析時，報錯如下：
During the multiframe restart process, neither the .RDB file nor the .Rnnn files were found. Both files are required to perform the multiframe restart for the linear perturbation analysis. You must use the RESCON*TROL, LINEAR command in the prior base analysis. The ANTYPE, ,RESTART command is ignored.
分析：
1. static 可以求解，沒問題。Modal無法求解，Modal建立求解模型時，會刪除所有static的結果。
2. 換了一臺電腦可以求解。求解多次后，這臺電腦也無法求解。
應該為數據傳輸出現了一些混亂。
解決方法：
具體原因不得而知，通過清理臨時文件使運算繼續進行。
(default)\AppData\Roaming\Ansys 下的ansys文件夾刪除或重命名。如2021R1，是將v211這個文件夾刪除。
(default)\AppData\Local\Temp下的ansys文件夾刪除或重命名。將.ansys文件夾重命名為noneeded。
或者將下書四行命令寫進txt，重命名為bat。雙擊運行（v211僅適用2021R1版本）。
展開 abaqus 預應力混凝土軌枕斷裂分析 ￥30
abaqus預應力混凝土軌枕斷裂分析.pdf
預應力索結構相關分析
眾所周知，預應力索結構應用相當廣泛，有索膜、索支結構等等，斜拉橋也是比較常見的預應力結構，那么對于這類大跨度的預應力結構突然出現桿件破斷或者失效時，整體結構有何影響？結構是否會發生連續倒塌？對其使用功能還能否保持完整性？都是值得研究的問題。有需要的朋友歡迎留言或者私信。
ANSYS workbench簡單應用——有預應力的模態分析
有興趣的話還可以嘗試去除預應力，比較模態分析的結果。
原創內容，轉載請注明出處
Abaqus預應力模態分析
Abaqus預應力模態分析
預應力模態
模態分析是一個線性攝動分析，只能進行線性求解。在動力學方程中，其載荷矩陣和阻尼矩陣為0，特征值的提取只取決于剛度矩陣和質量矩陣。而結構在外載荷的作用下剛度矩陣會發生變化，也就間接影響了結構的固有頻率。而預應力狀態下，我們不清楚剛度矩陣的變化對模態頻率的影響時，便需要進行預應力模態分析。
Abaqus預應力模態求解
分析流程如下：第一步先進行非線性靜力學求解——第二步進行模態提取
需要注意的是第一步求解時必須打開幾何非線性，即NLGEOM = YES 否則第一步求解完成后剛度矩陣不會改變，模態頻率也就不會發生變化。第二步模態求解無需設置PERTURBATION（線性攝動）或幾何非線性，軟件默認在開啟幾何非線性的后續分析步中繼續保持。
另外，第一步非線性靜力求解的材料非線性，接觸等都會對結構的剛度矩陣產生影響，進而改變模態頻率。材料如果進入塑性，相應的切向模量會降低，進而導致結構剛度矩陣變小。
靜力分析下接觸狀態的改變也會對剛度矩陣產生影響。Abaqus在進行預應力模態分析時對接觸的處理如下：第一步進行非線性接觸分析，軟件會把第一步分析結果的接觸區域作為第二步模態分析的作用區域，而第一步分析結果的接觸面分開區域不予考慮。需要注意的是，在進行第二步模態分析時，接觸區域并不是簡單的直接轉變為Tie處理，而是通過附加接觸剛度來進行求解。
Abaqus重啟動設置
重啟動分析方式是一種很便捷的模式。比如，我們需要算在預應力狀態下的模態，振動，沖擊等等一系列工況，而如果不進行重啟動分析，則每個分析工況下都需要重新計算預應力工況，對于大模型，嚴重影響計算效率；而進行重啟動設置后，預應力工況只需計算一次。
展開 ANSYS預應力梁橋分析
ANSYS在進行結構分析時，模態分析往往不考慮模型所受外荷載情況。即便是在施加預應力的情況下，ANSYS通常也不會考慮預應力的效應，這與實際情況不相符，因此需要在分析中開啟預應力效應才能獲得比較符合的效果。
本文分析下圖所示的一個帶有預應力的梁橋，橋梁尺寸如下圖所示：
橋梁模型根據尺寸，采用ANSYS命令流建立，如下圖所示：
注意此橋梁為變截面橋梁，橋梁箱型截面的上部和下部配置有預應力筋：
關于預應力的施加，可以采用降溫法進行施加，考慮到分析的方便，直接采用LINK8單元的實常數進行施加，實常數定義如下：
表示施加-0.005的初應變，這樣可以不使用降溫法施加。
進行模態分析之前，先進行靜力分析。在靜力分析時，施加重力加速度并打開預應力效應開關。分析完成后，進入模態分析，在模態分析開始同樣需要打開預應力效應開關，設置模態提取數量為10，分析完成后得到前10階模態，第一階模態變形圖如下所示：
前10階模態頻率如下圖所示：
如果關閉預應力效應，結構的前10階模態如下圖所示：
對比一下發現，還是有一些差別的，但對于此模型，差距不是很明顯，主要是預應力的效應在整體結構中所占的比重不是很大。
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