ansys梁?jiǎn)卧獜澢鷳?yīng)力
關(guān)注創(chuàng)建者：王靖雯 創(chuàng)建時(shí)間：2023-03-07
ansys梁?jiǎn)卧獜澢鷳?yīng)力的視頻教程
梁單元結(jié)構(gòu)建模，optistruct求解后，hyperview查看應(yīng)力沒有von mises等應(yīng)力？
做一個(gè)對(duì)比： 第一個(gè)方案：1、梁?jiǎn)卧?/em>屬性卡片選擇pbeam；2、梁?jiǎn)卧?/em>截面類型為標(biāo)準(zhǔn)截面庫(kù)standard section library：HYPER BEAM下的截面類型。
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HyperView_顯示梁單元的應(yīng)力應(yīng)變?cè)茍D
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LS_DYNA_顯示梁單元的應(yīng)力應(yīng)變?cè)茍D
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ansys梁?jiǎn)卧獜澢鷳?yīng)力的實(shí)例教程
材料力學(xué)中，我們主要研究的是對(duì)稱彎曲下純彎曲梁橫截面上的正應(yīng)力計(jì)算，并推廣到橫力彎曲的情況。
當(dāng)梁不具有對(duì)稱平面（如下圖1）
，或者梁雖具有縱向?qū)ΨQ平面，但外力不作用在該平面時(shí)
（如下圖2
）
，梁將發(fā)生
非對(duì)稱彎曲。
當(dāng)梁發(fā)生非對(duì)稱彎曲時(shí)，對(duì)稱彎曲的正應(yīng)力計(jì)算公式將
不再適用
。經(jīng)過推導(dǎo)，廣義上的彎曲正應(yīng)力計(jì)算公式為：
非對(duì)稱彎曲問題求解
以下題為例，討論非對(duì)稱彎曲正應(yīng)力的材料力學(xué)解法與ANSYS解法：
例題：跨長(zhǎng)
L=4m的簡(jiǎn)支梁，由工字梁鋼制成，橫截面尺寸如下圖。作用在梁跨中點(diǎn)處的集中力
F=50kN，
力F的作用線與橫截面鉛垂對(duì)稱軸間的夾角Φ=15°，且通過截面的形心，求梁的最大正應(yīng)力。
一、基于廣義彎曲正應(yīng)力公式的計(jì)算：
根據(jù)題意：力F的作用線與橫截面鉛垂對(duì)稱軸間的夾角Φ=15°，可知該問題為梁的非對(duì)稱彎曲問題，我們首先繪制出該梁的總彎矩圖如下：
總彎矩Mmax = 50000 N·m
總彎矩在
兩形心主慣性平面xz和xy內(nèi)的分量分別為：
My,max = Mmax × sinΦ = 12940.95 N·m
Mz,max = Mmax × cosΦ = 48296.29 N·m
工字梁截面的y、z軸均為形心主慣性矩，截面對(duì)y、z 軸的慣性積Iyz=0。
展開 上一篇文章我們討論了梁非對(duì)稱彎曲的第一種情況，即梁具有縱向?qū)ΨQ平面，但外力不作用在該平面內(nèi)的情況。這篇文章，我們將討論梁非對(duì)稱彎曲的第二種情況——梁不具有縱向?qū)ΨQ平面。
例題：一Z型型鋼制成的兩端外伸梁在
z平面內(nèi)承受均布載荷
q = 20kN/m，其計(jì)算簡(jiǎn)圖如下。已知梁截面對(duì)形心軸y、z的慣性矩和慣性積分別為
Iy=2.8283×106mm
4
，
Iz=
1.9313
×107
mm4
，
Ixy=5.32×106 mm4
。
求梁的最大正應(yīng)力。
一、基于廣義彎曲正應(yīng)力公式的計(jì)算：
根據(jù)題意，該梁為Z型型鋼，不具備縱向?qū)ΨQ平面，可知該問題為梁的非對(duì)稱彎曲問題，我們首先繪制出該梁的總彎矩圖如下：
經(jīng)過計(jì)算，最大彎矩：
Mmax = 12500 N·m
根據(jù)廣義上的彎曲正應(yīng)力計(jì)算公式可得最大正應(yīng)力：
σmax
= 146.95 MPa
二、基于ANSYS的計(jì)算：
使用ANSYS求解該問題時(shí)，我們從以下幾個(gè)方面入手：
1. 確定分析類型：根據(jù)例題所示結(jié)構(gòu)，確定分析類型為
靜力學(xué)分析；
2. 確定單元類型：該結(jié)構(gòu)為梁結(jié)構(gòu)，結(jié)果需要輸出彎矩圖，因此分析時(shí)使用Beam單元；
Step1
梁模型建模
根據(jù)例題中提供的梁模型尺寸，我們?cè)赟CDM中建立梁模型。建模時(shí)應(yīng)注意把受力點(diǎn)建出來，方便我們施加載荷。
展開 對(duì)于鋼筋混凝土梁三點(diǎn)彎曲模型而言，整體模型較為簡(jiǎn)便，可直接通過ls-prepost生成混凝土梁及鋼筋（分離式或共節(jié)點(diǎn)）。
主要技術(shù)參數(shù)是通過BOUNDARY_PRESCRIBED_MOTION_RIGID來控制鋼板的強(qiáng)制位移來使混凝土梁充分受力，同時(shí)也需要對(duì)支撐板與梁之間的接觸進(jìn)行合理設(shè)置。
其他主要關(guān)鍵字如下：
*CONTROL_TERMINATION
*DATABASE_BINARY_D3PLOT
*DATABASE_FORMAT
*DATABASE_EXTENT_BINARY
*BOUNDARY_PRESCRIBED_MOTION_RIGID
*CONTACT_ERODING_SURFACE_TO_SURFACE
*CONTACT_AUTOMATIC_SURFACE_TO_SURFACE
鋼筋受力云圖如下所示：
展開 線單元，也稱作1D單元，用于表示桿和梁的特性。1D單元用于描述兩個(gè)節(jié)點(diǎn)之間直線或曲線結(jié)構(gòu)的剛度。典型的應(yīng)用
包括梁結(jié)構(gòu)、加強(qiáng)筋、拉索、支撐裝置、網(wǎng)格連接等等。
NX
Nastran 中的1D
單元包括： CBAR、CBEAM、CBEND、CONROD、CROD、CTUBE、CVISC。
桿單元支持拉伸、壓縮和繞軸線的扭轉(zhuǎn)，但不支持彎曲。梁?jiǎn)卧?/em>包括彎曲，NX
Nastran 還區(qū)分了“簡(jiǎn)單”梁和“復(fù)雜”梁。
?
簡(jiǎn)單梁使用CBAR單元建模，要求梁的橫截面屬性一致。CBAR單元還要求剪切中心與中性軸重合。因此，可能發(fā)生扭曲（warp）的梁不能用CBAR單元建模，如開口槽形截面梁。
?
復(fù)雜梁使用CBEAM單元建模，CBEAM單元包含CBAR的所有特征及一些其他的特征。CBEAM單元允許橫截面沿軸線漸變（楔形），中性軸和剪切中心可以不重合，橫截面可以發(fā)生扭曲。
補(bǔ)充：
1、兩個(gè)節(jié)點(diǎn)之間直線或曲線結(jié)構(gòu)的剛度（stiffness
along a line or curve between two grid
points）。為什么要說“直線或曲線”，
而不是只講直線？對(duì)于曲線，把網(wǎng)格畫的足夠細(xì)，不就可以用直線代替了嗎？這里是為了體現(xiàn)CBEAM和CBEND這兩種單元的區(qū)別。對(duì)于曲桿、彎梁或彎管等
中心線彎曲的結(jié)構(gòu)，如果用CBEAM單元模擬，結(jié)果會(huì)剛度偏大，用CBEND單元更合適。當(dāng)然，如果模型不是太大的話，也可以用2D或3D單元。
2、中性軸。根據(jù)平面假設(shè)，梁彎曲時(shí)，頂部“纖維”縮短，底部“纖維”伸長(zhǎng)，由縮短區(qū)到伸長(zhǎng)區(qū)，其間必存在一長(zhǎng)度不變的過渡層，稱為中性層。中性層與橫截面的交線稱為中性軸。
3、平面彎曲。
變形后，梁的軸線成為一條平面曲線。
展開 徐變是混凝土在長(zhǎng)期恒定應(yīng)力作用下產(chǎn)生的時(shí)變不可逆變形，其發(fā)展規(guī)律呈現(xiàn)前期快速增長(zhǎng)、后期漸趨穩(wěn)定的特征。主要受應(yīng)力水平、材料配比、環(huán)境濕度、構(gòu)件尺寸及加載齡期等因素影響。
常用方法包括有效模量法、疊加法和老化理論。國(guó)內(nèi)規(guī)范（如JTG3362-2018）推薦基于線性疊加原理的徐變系數(shù)法。徐變應(yīng)變可表達(dá)為：
其中， ?(t,τ)為徐變系數(shù)，需通過規(guī)范公式或?qū)嶒?yàn)數(shù)據(jù)擬合確定
Ansys程序中內(nèi)置金屬蠕變規(guī)律如下：
命令中詳細(xì)解釋了改公式的具體用法，以及參數(shù)意義。
二者除個(gè)別參數(shù)外形式具有異曲同工之妙，因此本案例給出用ansys精確分析混凝土徐變的方法，案例背景模擬了一個(gè)混凝土PK梁特定工況下的徐變發(fā)生過程。
案例文件中包含：
1. 00-ConcreteCreep-benchmark.mac【徐變標(biāo)定文件，開箱即用，可以用來和手算對(duì)比是否正確】
2. 01-ConcreteCreep-solid.mac【分輸入模塊的參數(shù)化徐變計(jì)算文件【詳細(xì)解釋了各參數(shù)取值】。只需要改文件和計(jì)算邊界荷載即可計(jì)算實(shí)體徐變。】
3. ansa文件，用來生成網(wǎng)格
4. .cdb文件，網(wǎng)格文件
5. excel轉(zhuǎn)apdl命令流文件，用來輸入徐變系數(shù)。
進(jìn)一步白話闡述一下：
1、什么是徐變？別看公式一大堆，理論一大推，簡(jiǎn)單講就是：受力的結(jié)構(gòu)，啥邊界條件、荷載不變的情況下，結(jié)構(gòu)還是慢慢變形了。將這種慢慢變形的變形結(jié)果以及應(yīng)力重分配準(zhǔn)確分析出來就是徐變分析。機(jī)理一大堆，教科書上都比較詳盡，在此不做贅述，只講應(yīng)用，而且是拿到案例開箱即用。
展開 
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概述：
本模型用于模擬T 型梁四點(diǎn)彎曲試驗(yàn)，并繪制該簡(jiǎn)支梁的軸向應(yīng)力分布。本例中，簡(jiǎn)支結(jié)構(gòu)所采用的邊界條件，會(huì)對(duì)應(yīng)力計(jì)算結(jié)果產(chǎn)生影響。
目標(biāo)：
展示邊界條件如何影響結(jié)果。邊界條件的精確描述對(duì)預(yù)測(cè)應(yīng)力有顯著影響。
四點(diǎn)彎曲測(cè)試模擬案例 1
1、打開 ANSYS Workbench，創(chuàng)建“靜態(tài)結(jié)構(gòu)”系統(tǒng)。
2、定義材料屬性。本案例采用結(jié)構(gòu)鋼
開篇點(diǎn)題，不說廢話，直接給出生成梁?jiǎn)卧氖謩?dòng)操作方式和模塊化命令流。
手動(dòng)操作
介紹一下標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)梁?jiǎn)卧孛嫣匦裕阌诤罄m(xù)的梁?jiǎn)卧：头抡妗? 1，CAD做成sat文件：首先生成面域
2，file導(dǎo)入ACIS
3，定義單元，劃分網(wǎng)格
ET,1,plane82 !添加單元類型plane82
徐變是混凝土在長(zhǎng)期恒定應(yīng)力作用下產(chǎn)生的時(shí)變不可逆變形，其發(fā)展規(guī)律呈現(xiàn)前期快速增長(zhǎng)、后期漸趨穩(wěn)定的特征。主要受應(yīng)力水平、材料配比、環(huán)境濕度、構(gòu)件尺寸及加載齡期等因素影響。
常用方法包括有效模量法、疊加法和老化理論。國(guó)內(nèi)規(guī)范（如JTG3362-2018）推薦基于線性疊加原理的徐變系數(shù)法。徐變應(yīng)變可表達(dá)為：
本帖子是關(guān)于：整體以梁?jiǎn)卧Y(jié)構(gòu)建模進(jìn)行預(yù)應(yīng)力模態(tài)分析，optistruct求解后查看應(yīng)力結(jié)果，沒有von mises stress、normal/shear stress應(yīng)力信息的原因，以及如何解決這個(gè)問題的方法。
前段時(shí)間接觸到桁架橋的結(jié)構(gòu)分析，桿件橫截面主要為BOX和C型槽，C型槽的剪切中心和中性軸不重合，前處理采用梁?jiǎn)卧猚beam建模，單元類型選擇cbar還是cbeam，
?
ansys Workbench 靜應(yīng)力模塊，利用生死單元技術(shù)結(jié)合APDL命令，模擬轉(zhuǎn)軸最大扭力
示例：要求計(jì)算轉(zhuǎn)軸所能承受的最大扭轉(zhuǎn)力矩，轉(zhuǎn)軸抗拉強(qiáng)度1230MPa
模型如下： 中間最細(xì)位置R=3
Workbench計(jì)算時(shí)，左側(cè)固定。右側(cè)面施加圓轉(zhuǎn)位移。
效果展示
?
操作過程：
首先，初步計(jì)算轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)多少會(huì)接近許用最大值1000Mpa。確定初始載荷大小。
當(dāng)加載
對(duì)于鋼筋混凝土梁三點(diǎn)彎曲模型而言，整體模型較為簡(jiǎn)便，可直接通過ls-prepost生成混凝土梁及鋼筋（分離式或共節(jié)點(diǎn)）。
主要技術(shù)參數(shù)是通過BOUNDARY_PRESCRIBED_MOTION_RIGID來控制鋼板的強(qiáng)制位移來使混凝土梁充分受力，同時(shí)也需要對(duì)支撐板與梁之間的接觸進(jìn)行合理設(shè)置。
其他主要關(guān)鍵字如下：
*CONTROL_TERMINATION
包含workbench超過應(yīng)力單元生死的模型，怎么做的ppt，workbench插入的命令流和ansys經(jīng)典界面命令流可以和workbench對(duì)比
workbench 根據(jù)計(jì)算的等效應(yīng)力，實(shí)現(xiàn)單元生死的方法和模型，里邊做了詳細(xì)的注釋
梁?jiǎn)卧灰骑@示沒有問題，應(yīng)力顯示幾乎為零？請(qǐng)問怎樣正確顯示梁?jiǎn)卧膽?yīng)力問題，謝謝
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在《hypermesh-ansys聯(lián)合仿真-梁?jiǎn)卧?》中對(duì)比了梁?jiǎn)卧蛯?shí)體單元的結(jié)果，表明梁?jiǎn)卧?jì)算結(jié)果更容易接近理論計(jì)算值，且付出的計(jì)算資源是很小的。但并非所有情況都是這樣，下面介紹一種情況實(shí)例來說明問題。
如圖兩端固支的C型薄壁梁，在梁中心位置作用一個(gè)F=100N的集中力，具體作用點(diǎn)是C型截面的上邊沿（上右圖），下面分別采用梁?jiǎn)卧蜌卧謩e計(jì)算該結(jié)構(gòu)工況下梁的變形梁，讀者可以自行計(jì)算嘗試并分析哪種結(jié)算結(jié)果更可靠
