ansys中的彈性模量
關(guān)注創(chuàng)建者：王靖雯 創(chuàng)建時(shí)間：2023-03-07
ansys中的彈性模量的實(shí)例教程
/PREP7
*SET,ALPH,0.5
*SET,TEMP,1
a=100
c1=0.4988
c2=1-c1
r1=sqrt(c1*a*a/3.1415926*4)
ET,1,PLANE42
KEYOPT,1,3,2
MP,EX,1,83.3
MP,PRXY,1,0.22
MPTEMP,,,,,,,,
MPTEMP,1,0
UIMP,1,REFT,,,
MPDATA,ALPX,1,,ALPH
MPDATA,ALPY,1,,-ALPH
MPDATA,ALPZ,1,,0
MP,EX,2,3.33
MP,PRXY,2,0.35
MPTEMP,,,,,,,,
MPTEMP,1,0
UIMP,1,REFT,,,
MPDATA,ALPX,2,,ALPH
MPDATA,ALPY,2,,-ALPH
MPDATA,ALPZ,2,,0
RECTNG,0,a,0,a,
PCIRC,r1, ,0,90,
AOVLAP,all
wpro,-45.000000,,
wpro,,,-90.000000
asbw,4
WPCSYS,-1,0
WPROTA,-45
CSWPLA,11,0,1,1,
CSYS,11
lsel,s,,,2,4
lsel,a,,,6
LESIZE,ALL, , ,11, ,1, , ,1,
lsel,s,,,10,11
lsel,a,,,1
LESIZE,ALL, , ,6, ,1, , ,1,
lsel,s,,,8,9
LESIZE,ALL, , ,22, ,1, , ,1,
allsel,
TYPE,1
MAT,1
ESYS,11
MSHAPE,0,2D
MSHKEY,0
amesh,3
TYPE,1
MAT,2
ESYS,11
MSHAPE,0,2D
MSHKEY,1
amesh,1,2
展開(kāi) 本人準(zhǔn)備出一個(gè)ANSYS知識(shí)普及系列，將有用的網(wǎng)上資料歸攏，由于知識(shí)水平有限，不對(duì)之處請(qǐng)諒解。也歡迎各位網(wǎng)友提供好的資料分享，讓我們共同完成這個(gè)ANSYS知識(shí)普及系列。
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從半空間無(wú)限域取一4X2的矩形平面結(jié)構(gòu)，頂部中間一定范圍內(nèi)受隨時(shí)間變化的均布荷載，荷載如下
p(t)=t
當(dāng)0< DIV>
p(t)=2-t
當(dāng)1<=t<=2時(shí)
p(t)=0
當(dāng)t>2時(shí)
材料彈性模量E=2.5，泊松比0.25，密度1
網(wǎng)格尺寸0.1X0.1，在網(wǎng)格邊界上所有結(jié)點(diǎn)加法向和切向combin14號(hào)單元用以模擬粘彈性人工邊界（有關(guān)理論可參考劉晶波老師的相關(guān)文章）。combine14單元的兩個(gè)結(jié)點(diǎn)，其中一個(gè)與實(shí)體單元相連，另一個(gè)結(jié)點(diǎn)固定。網(wǎng)格圖如圖1所示
時(shí)程分析的時(shí)間步長(zhǎng)為0.02秒，共計(jì)算16秒。計(jì)算得到四個(gè)控制點(diǎn)位移時(shí)程圖如圖2所示，控制點(diǎn)坐標(biāo)A(0,2)、B(0,1)、C(0,0)、D(2,2).
計(jì)算所用命令流如下：
/PREP7
L=4
!水平長(zhǎng)度
H=2
!豎起深度
E=2.5
!彈性模量
density=1
!密度
nu=0.25
!泊松比
dxyz=0.1
!
展開(kāi) STEP 1：選擇材料庫(kù)中hyperelastic experiment data 選擇要輸入的材料曲線類型，例如單軸測(cè)試數(shù)據(jù)、雙軸測(cè)試數(shù)據(jù)、剪切測(cè)試數(shù)據(jù)。可只輸入一種或者兩種，或者三種都輸入。數(shù)據(jù)越多，擬合數(shù)據(jù)材料性能越接近實(shí)驗(yàn)材料性能，當(dāng)然也和仿真關(guān)注的材料行為有關(guān)。
STEP 2：在材料曲線表格里輸入或者直接粘貼材料曲線數(shù)據(jù)，注意是工程材料曲線。
STEP 3：從hyperelastic模型本構(gòu)中拖動(dòng)需要擬合的材料本構(gòu)模型到材料中，此時(shí)可以在材料橡膠本構(gòu)模型中發(fā)現(xiàn)curve fitting選項(xiàng)。
STEP 4：右鍵curve fitting，選擇solve curve fit，擬合好后，然后選擇copy calculated values to property，擬合參數(shù)便復(fù)制到定義的橡膠本構(gòu)模型中了。另外，擬合的曲線和實(shí)驗(yàn)曲線均會(huì)在圖片中顯示出來(lái)，可以對(duì)比其重合度，測(cè)試哪種本構(gòu)更適合。
下載地址：Ansys橡膠材料的粘彈性本構(gòu)模型
展開(kāi) STEP 1：選擇材料庫(kù)中hyperelastic experiment data 選擇要輸入的材料曲線類型，例如單軸測(cè)試數(shù)據(jù)、雙軸測(cè)試數(shù)據(jù)、剪切測(cè)試數(shù)據(jù)。可只輸入一種或者兩種，或者三種都輸入。數(shù)據(jù)越多，擬合數(shù)據(jù)材料性能越接近實(shí)驗(yàn)材料性能，當(dāng)然也和仿真關(guān)注的材料行為有關(guān)。
STEP 2：在材料曲線表格里輸入或者直接粘貼材料曲線數(shù)據(jù)，注意是工程材料曲線。
STEP 3：從hyperelastic模型本構(gòu)中拖動(dòng)需要擬合的材料本構(gòu)模型到材料中，此時(shí)可以在材料橡膠本構(gòu)模型中發(fā)現(xiàn)curve fitting選項(xiàng)。
STEP 4：右鍵curve fitting，選擇solve curve fit，擬合好后，然后選擇copy calculated values to property，擬合參數(shù)便復(fù)制到定義的橡膠本構(gòu)模型中了。另外，擬合的曲線和實(shí)驗(yàn)曲線均會(huì)在圖片中顯示出來(lái)，可以對(duì)比其重合度，測(cè)試哪種本構(gòu)更適合。
下載地址：Ansys橡膠材料的粘彈性本構(gòu)模型
展開(kāi) 在實(shí)際項(xiàng)目中，常常遇到需要考慮彈性地基的問(wèn)題，例如在箱涵結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的過(guò)程中，需要考慮彈性地基的作用。與常用設(shè)計(jì)軟件不同，在ANSYS中實(shí)現(xiàn)彈性地基較為麻煩，一般說(shuō)來(lái)，分兩種方法：
一、采用可以考慮地基剛度的特殊單元，例如梁?jiǎn)卧盗衎eam44、beam54;殼單元系列shell63;表面效應(yīng)單元Surf153、Surf154等。
二、上述單元之所以可以考慮地基剛度，其原理在于當(dāng)用戶定義彈性地基剛度后，ANSYS會(huì)自動(dòng)在單元節(jié)點(diǎn)處產(chǎn)生彈簧單元，因而如果不采用上述單元而使用其他普通單元，用戶可以自己手動(dòng)建立彈簧來(lái)模擬彈性地基。
為說(shuō)明如何考慮彈性地基，本系列文章主要從四個(gè)方面并輔以簡(jiǎn)單實(shí)例簡(jiǎn)要闡述：
A、線單元彈性地基的實(shí)現(xiàn)；B、殼單元彈性地基的實(shí)現(xiàn)；C、實(shí)體單元彈性地基的實(shí)現(xiàn)；D、人工彈簧模擬方法
本篇以梁?jiǎn)卧狟eam44為例，闡述彈性地基的實(shí)現(xiàn)方法。
Beam44的實(shí)常數(shù)中可以輸入彈性地基剛度EFSZ和EFSY,用此參數(shù)可對(duì)彈性地基上的梁進(jìn)行計(jì)算，其計(jì)算基于溫克爾假定，假定內(nèi)容可具體參考有關(guān)土力學(xué)教材。
由于Beam44單元為線單元，因此其輸入的彈性地基剛度應(yīng)為‘單元截面寬度x K’,從這兒可看出，此處地基剛度的量剛應(yīng)該為力/長(zhǎng)度^2，而不應(yīng)該是力/長(zhǎng)度^3。
采用梁?jiǎn)卧紤]彈性地基還需要注意的一個(gè)地方，若考慮了某個(gè)方向的彈性地基剛度，則該方向不再施加約束。可以簡(jiǎn)單的這么認(rèn)為：彈性地基剛度是自帶約束的彈簧，該彈簧負(fù)責(zé)其長(zhǎng)度范圍內(nèi)的剛度及約束問(wèn)題。
為說(shuō)明使用方法，以某箱涵結(jié)構(gòu)的計(jì)算為例，使用beam44單元進(jìn)行了建模計(jì)算。
展開(kāi) 
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STEP 1：選擇材料庫(kù)中hyperelastic experiment data 選擇要輸入的材料曲線類型，例如單軸測(cè)試數(shù)據(jù)、雙軸測(cè)試數(shù)據(jù)、剪切測(cè)試數(shù)據(jù)。可只輸入一種或者兩種，或者三種都輸入。數(shù)據(jù)越多，擬合數(shù)據(jù)材料性能越接近實(shí)驗(yàn)材料性能，當(dāng)然也和仿真關(guān)注的材料行為有關(guān)。
STEP 2：在材料曲線表格里輸入或者直接粘貼材料曲線數(shù)據(jù)，注意是工程材料曲線。
STEP 1：選擇材料庫(kù)中hyperelastic experiment data 選擇要輸入的材料曲線類型，例如單軸測(cè)試數(shù)據(jù)、雙軸測(cè)試數(shù)據(jù)、剪切測(cè)試數(shù)據(jù)。可只輸入一種或者兩種，或者三種都輸入。數(shù)據(jù)越多，擬合數(shù)據(jù)材料性能越接近實(shí)驗(yàn)材料性能，當(dāng)然也和仿真關(guān)注的材料行為有關(guān)。
STEP 2：在材料曲線表格里輸入或者直接粘貼材料曲線數(shù)據(jù)，注意是工程材料曲線。
本人最近在做瀝青混凝土的有限元模擬分析，模擬瀝青混凝土在靜位移荷載下的變形以及應(yīng)力應(yīng)變分析。此時(shí)網(wǎng)上教程大多數(shù)都是建議瀝青混凝土采用粘彈性本構(gòu)，并且用ANSYS自帶的粘彈性材料輸入功能如直接用自帶的廣義Maxwell模型、用prony級(jí)數(shù)模擬廣義Maxwell模型或Burgers 模型。但是結(jié)果并不理想，模型并沒(méi)有收斂，而且和只輸入彈性模量E以及泊松比u的彈性模型結(jié)果一樣，都是在相差不大的加載位移量下發(fā)散
ANSYS中橡膠材料的粘彈性本構(gòu)模型問(wèn)題，其實(shí)也就是prong級(jí)數(shù)的問(wèn)題，如何定義以及擬合橡膠的prong級(jí)數(shù)參數(shù)，有研究的朋友可以Q245958758，一起討論交流。
【小干貨】ANSYS中彈性地基的實(shí)現(xiàn)方法(一)
在實(shí)際項(xiàng)目中，常常遇到需要考慮彈性地基的問(wèn)題，例如在箱涵結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的過(guò)程中，需要考慮彈性地基的作用。與常用設(shè)計(jì)軟件不同，在ANSYS中實(shí)現(xiàn)彈性地基較為麻煩，一般說(shuō)來(lái)，分兩種方法：
一、采用可以考慮地基剛度的特殊單元，例如梁?jiǎn)卧盗衎eam44、beam54;殼單元系列shell63;表面效應(yīng)單元Surf153、Surf154
前面講述了兩期關(guān)于ANSYS中彈性地基的實(shí)現(xiàn)方法，其方式主要是采用特殊單元定義實(shí)常數(shù)的方法來(lái)解決。這些所謂的特殊單元其實(shí)也就是在我們定義該實(shí)常數(shù)時(shí)，軟件會(huì)自動(dòng)創(chuàng)建彈簧，只是該彈簧不能由用戶訪問(wèn)。除此之外，細(xì)心的同學(xué)還會(huì)發(fā)現(xiàn)，該類單元不能實(shí)現(xiàn)單向彈簧的作用，這是與實(shí)際嚴(yán)重不符合的。因而在進(jìn)行模擬結(jié)構(gòu)可能受拉導(dǎo)致地基彈簧失效的情況時(shí)，該類單元是不可用的。
除了可以采用這些特殊單元外，我們也可以自己手動(dòng)添加彈簧來(lái)模擬彈性地基
在實(shí)際項(xiàng)目中，常常遇到需要考慮彈性地基的問(wèn)題，例如在箱涵結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的過(guò)程中，需要考慮彈性地基的作用。與常用設(shè)計(jì)軟件不同，在ANSYS中實(shí)現(xiàn)彈性地基較為麻煩，一般說(shuō)來(lái)，分兩種方法：
一、采用可以考慮地基剛度的特殊單元，例如梁?jiǎn)卧盗衎eam44、beam54;殼單元系列shell63;表面效應(yīng)單元Surf153、Surf154等。
二、上述單元之所以可以考慮地基剛度，其原理在于當(dāng)用戶定義彈性地基剛度后
本人準(zhǔn)備出一個(gè)ANSYS知識(shí)普及系列，將有用的網(wǎng)上資料歸攏，由于知識(shí)水平有限，不對(duì)之處請(qǐng)諒解。也歡迎各位網(wǎng)友提供好的資料分享，讓我們共同完成這個(gè)ANSYS知識(shí)普及系列。
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*SET,ALPH,0.5
*SET,TEMP,1
a=100
c1=0.4988
c2=1-c1
r1=sqrt(c1*a*a/3.1415926*4)
ET,1,PLANE42
KEYOPT,1,3,2
MP,EX,1,83.3
MP,PRXY,1,0.22
MPTEMP,,,,,,,,
MPTEMP,1,0
UIMP,1,REFT,,,
MPDATA,ALPX
