ansys扭矩的案例
基于ANSYS的實(shí)體單元扭矩施加方法總結(jié)(原創(chuàng)帖子，轉(zhuǎn)載請(qǐng)注明出處，謝謝！技術(shù)鄰ID有限元中解人生) ￥1
基于ANSYS的實(shí)體單元扭矩施加方法總結(jié)
1、 引言
在實(shí)際工程問(wèn)題中，扭矩無(wú)處不在。如攻絲的絲錐、車床的光桿、攪拌軸、汽車傳動(dòng)軸等等，均為受扭構(gòu)件，承受扭矩作用。為了更好的分析上述構(gòu)件在扭（轉(zhuǎn)）矩作用下的變形、應(yīng)力、應(yīng)變等物理量，現(xiàn)代先進(jìn)設(shè)計(jì)制造分析方法引入有限元來(lái)模擬結(jié)構(gòu)在外載荷作用下的響應(yīng)問(wèn)題。對(duì)于很多工程模型，必須考慮結(jié)構(gòu)的一些幾何特征，如軸的鍵槽、絲錐的螺紋面等。因此，實(shí)體模型上扭矩的施加就成為一個(gè)非常關(guān)鍵的問(wèn)題。這包括扭矩施加的形式、位置，不同方式施加的扭矩會(huì)導(dǎo)致整體剛度矩陣的不同，最終會(huì)導(dǎo)致應(yīng)力奇異，影響結(jié)果的評(píng)定。ANSYS作為全球最通用的大型有限元分析軟件之一，其強(qiáng)大的分析功能已為國(guó)內(nèi)外一致認(rèn)同，現(xiàn)已成為許多領(lǐng)域結(jié)果評(píng)定的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。由于ANSYS中不能直接對(duì)實(shí)體單元施加力矩，傳統(tǒng)方法采用若干對(duì)力偶來(lái)代替扭矩，該方法容易導(dǎo)致局部應(yīng)力集中；改進(jìn)的方法引入一些特殊單元如rbe3單元、mpc184單元、mass21單元等，通過(guò)引入這些特殊單元，能夠比較好的實(shí)現(xiàn)扭矩的施加，但是特殊單元的引入又改變了整體剛度矩陣。為了解決由于引入特殊單元而導(dǎo)致影響整體剛度矩陣的問(wèn)題，有學(xué)者等提出采用接觸單元能夠很好的解決扭矩的施加問(wèn)題。
本文旨在綜合關(guān)于扭矩施加的各種方法，并對(duì)這些方法進(jìn)行分析比較，從而找到關(guān)于實(shí)體單元扭矩施加有效、合理的方法，為結(jié)構(gòu)有限元分析提供有益的參考。
2、 ANSYS中扭矩的施加
2.1 工程實(shí)例
現(xiàn)以長(zhǎng)為0.2m直徑為100mm的實(shí)心鋼管為例說(shuō)明扭矩的施加。鋼管材料視為線彈性，其彈性模量及泊松比分別為：E=2e11Pa，μ=0.3。 鋼管一端固定，另一端受1000N.m扭矩作用。
展開(kāi) ANSYS知識(shí)普及7——如何施加扭矩（ANSYS專家編輯，非原創(chuàng)，歡迎轉(zhuǎn)摘）
(5)加約束和載荷，梁另一端全約束，在mass21對(duì)應(yīng)節(jié)點(diǎn)上加扭矩。(6)求解后驗(yàn)證結(jié)果。(7)在mass21上加彎距，求解驗(yàn)證結(jié)果。加扭矩，按公式計(jì)算得到最大剪應(yīng)力235.179Mpa。應(yīng)力分布連續(xù)，無(wú)應(yīng)力集中現(xiàn)象。加彎距，按公式計(jì)算軸向應(yīng)力為470.357Mpa，但在應(yīng)力云圖上梁端部明顯出現(xiàn)端部效應(yīng)，取中間截面軸向應(yīng)力對(duì)比，結(jié)果基本吻合。所以加彎距時(shí)考慮結(jié)構(gòu)加長(zhǎng)以減小端部效應(yīng)的影響。
關(guān)于實(shí)體單元施加彎矩的方法一、施加方法思路1：矩或扭矩說(shuō)白了就是矩，所謂矩就是力和力臂的乘積。施加矩可以等效為施加力；思路2：直接施加彎矩或扭矩，此時(shí)需要引入一個(gè)具有旋轉(zhuǎn)自由度的節(jié)點(diǎn)；二、在ANSYS中實(shí)現(xiàn)的方法這里說(shuō)說(shuō)3個(gè)基本方法，當(dāng)然可以使用這3個(gè)方法的組合方法，組合方法就是對(duì)3個(gè)基本方法的延伸，但原理仍不變。
展開(kāi) Ansys Workbench后處理中，利用APDL命令提取繞圓柱坐標(biāo)系的扭矩角度 ￥10
Ansys workbench的結(jié)果后處理中可以設(shè)定圓柱坐標(biāo)系，然后按圓柱坐標(biāo)讀取Y軸的變形結(jié)果，再進(jìn)行扭轉(zhuǎn)角度的換算。
本文這里將該過(guò)程利用APDL命令進(jìn)行處理，避免一下步驟重復(fù)操作。
? 每次要單獨(dú)記錄變形量，
? 還要測(cè)量關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)到坐標(biāo)系原點(diǎn)的距離，
? 將變形量和距離進(jìn)行角度換算（弧度）
? 弧度角轉(zhuǎn)角度
APDL后處理命令功能介紹：
1. 在坐標(biāo)系中創(chuàng)建所需的圓柱坐標(biāo)系，并在屬性ADPL name中進(jìn)行命名：aix （用戶隨意命名）
2. 在Named selection 定義需要查看的區(qū)域，并命名：load（用戶隨意命名）
3. 在后處理中插入command 命令，并將上述坐標(biāo)系和NS的名稱修改。
4. 在command的結(jié)果屬性中就會(huì)有最大/最小/平均扭轉(zhuǎn)角度。并且為了方便校核準(zhǔn)確性還提供了沿圓柱坐標(biāo)系Y軸的變形量。
并且，除了界面顯示的結(jié)果外，還會(huì)在WB的結(jié)果文件夾中，顯示named Selection區(qū)域所有節(jié)點(diǎn)的編號(hào)/距離選定坐標(biāo)系的距離/沿坐標(biāo)系Y軸的變形量/換算后的角度值等信息，以便進(jìn)行其它數(shù)據(jù)處理。
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資料分享
01
左中括號(hào)
心路歷程
左中括號(hào)
01 我的有限元學(xué)習(xí)之路
0
2
左中括號(hào)
ANSYS與材料力學(xué)系列課程
左中括號(hào)
01 使用ANSYS繪制軸力和軸力圖
02 平面應(yīng)力和平面應(yīng)變
03 提取任一截面上的應(yīng)力
04 胡克定律
05 拉（壓）桿的應(yīng)變能
06 應(yīng)力集中
問(wèn)題
07 材料力學(xué)知識(shí)回顧與WB中剛性梁的探討
08 使用ANSYS繪制扭矩和扭矩圖
09 扭轉(zhuǎn)桿的應(yīng)變能
10 使用ANSYS繪制梁的剪力圖和彎矩圖
11 非對(duì)稱彎曲梁的正應(yīng)力分析（一）
12 非對(duì)稱彎曲梁的正應(yīng)力分析（二）
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