ansys預應力施加方式的案例
abaqus索體預應力的施加方式 ￥10
我總結了有限元中索體預應力的一些施加方式，根據文獻[1]的裝配荷載法建立了單索張拉模型（非文獻工程案例），旨在分享學習，不足之處敬請諒解，希望大家能多提寶貴意見。
（1）降溫法
等效降溫法根據施工步驟對鋼索進行降溫，模擬預應力拉索張拉過程隨溫度荷載的變化。采用等效溫降法對施工過程進行有限元模擬時原理簡單操作方便，但是降溫法需要將預應力的施加轉變為溫度的降低，當需要計算環境溫度的影響時，會產生一定的概念性混亂，“溫度降低”與“預應力施加”之間不是線性對應關系，溫度荷載的確定要經過多次反復試驗。此外，降溫法不能應用于有限元高溫模擬。
（2）初始預應力場
初始預應力場可以直接模擬先張法，獲得拉索預應力后期應力增量。初始預應力場法直觀方便，但是所施加的預應力不能隨結構響應發生改變，從而無法模擬真實的工況。
（3）生死單元法
生死單元只需一次計算即可以準確地模擬所要施加的預應力，但是有限元模擬過程復雜。相對于等效降溫法和初始應變法，生死單元法一次計算就能準確模擬施加預應力，從而避免了等效降溫法和初始應變法在試驗過程中因預應力損失而帶來的麻煩。
（4）裝配荷載法
裝配荷載法[1]可用于模擬預應力結構靜力狀態下施加預應力的過程，原理是將擰緊預應力螺栓的過程用來模擬張拉并錨固預應力拉索。一旦定義了合理的邊界條件，有限元軟件ABAQUS就可以模擬索力隨長度變化的過程。裝配荷載法適用于連續體單元和線單元，通常可以采用桿單元模擬預應力拉索。
與生死單元法相比，裝配荷載法更加直觀方便，與降溫法和初始應力場法相比，裝配荷載法更加貼近工程實際，傳統的降溫法和初始應力法不能適用于高溫模擬預應力隨外部荷載的變化而改變的過程，本人認為荷載裝置法更適合作為張弦梁結構預應力的施加方式。
展開 預應力施加方法各家匯集分類:ANSYS應用
對于體外索，整根預應力束應力相同，可以采用統一的初始應變，或著降溫，中間節點在和轉向器連接的地方放松縱向自由度，徑向同轉向器節點耦合。而對于體內束，不管先張、后張，結構形成以后預應力和混凝土已經固節（除非你分析極限承載力，考慮滑移），預應力節點和混凝土節點應該完全耦合。其主要問題是整個預應力束的預應力分布如何模擬，施加分段初應變是可取的，但是比較繁瑣（但完全可以很好的控制）。
還有一個問題，就是初應變的大小如何確定，實際上，確定初應變的大小就是模擬張拉的一個過程，我們最終要的是存留值，要想精確模擬所以必須通過反復調整初應變來模擬混凝土梁的彈性壓縮損失。
還有“有限元梁桿組合結構分析方法”
分別用梁單元模擬混凝土梁,用桿單元模擬預應力筋.梁與桿之間的連接方式采用剛臂或約束方程,即梁兩端為固接,桿兩端為鉸接,確保在桿上施加的預應力可以傳遞到梁兩端,同時梁的變形對預應力的影響也可以通過桿表現出來,由此形成鋼筋混凝土梁的梁桿組合結構.
預應力通過初應變或降溫法使桿產生收縮應變以模擬預應力筋張拉,桿收縮對梁的軸力和彎矩作用可通過約束方程或剛臂傳遞到梁兩端.設桿軸力為T,則對梁兩端的軸力和彎矩分別為
F=T; M=Ta.
梁桿組合結構分析方法的實質是利用桿施加預應力取代等效載荷,這樣不僅可以解決梁截面特性隨預應力筋的加入而改變的問題,而且使預應力效應可以動態響應結構變化.這種方法比等效載荷法更接近實際,精度更高.
展開 Truss單元預應力施加
[圖片]
LS-DYNA中對巖石施加預應力的若干方法
目前常用的施加預應力的方法有動力松弛法、dynain文件法等。
預應力工字梁模型在施加荷載分析步繼續上拱
請施加預應力工字梁模型，在第一步施加完預應力梁上拱一部分，但在第二步施加集中力荷載時梁為什么會繼續上拱呀（跨中集中力豎直向下）
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
一邊固定考慮預應力下的模態
前三階模態
SET TIME/FREQ LOAD STEP SUBSTEP CUMULATIVE
1 1.9673 1 1 1
2 40.145 1 2 2
3 118.74 1 3 3
3.考慮到幾何大變形情況下的模態分析
前三階模態
SET TIME/FREQ LOAD STEP SUBSTEP CUMULATIVE
1 4.7743 1 1 1
2 37.859 1 2 2
3 110.28 1 3 3
看出來，有預應力情況下，第一階頻率會變小，這是因為，在另一端點的力作用下，有預應力的情況下，端點位移變大 ，剛度減小，考慮幾何大變情況下，端點作用力下，位移增加了，但是比單純線性考慮時，較小。所以剛度居中。
具體命令流見beam.txt、beam_pstres.txt和beam_pstres_modal_nlgeom.txt
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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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。
更多優質內容，請關注公眾號：SimC結構工作室
展開 Ansys Workbench初始變形+預應力釋放仿真（含ACT插件） ￥20
問題：
在工作過程中有時會遇到某些仿真類型，是需要進行帶有預應力的仿真。但是WB中預應力在模塊之間的傳遞，似乎預應力模態可以直接傳遞。而兩個靜力模塊可以傳遞變形后的幾何，但是不能傳遞預應力。
問題示例大致如下：
板子初始是平板狀態，安裝后工作狀態是貼合一個弧面，并通過四個支點進行連接固定，板子安裝后存在回彈力。
現在需要評估板子安裝變形預應力狀態下，連接面的回彈力。
仿真思路：
仿真對象是一個有初始應力的彎曲板，但是曲面形狀實際可能不是正常弧線而是曲面。
因此仿真步驟大致需要兩步：
第一、初始平板變形為曲面形狀，提取板子的應力狀態；
第二、板子在預應力狀態下產生彈性回復力，查看彈性回復力在連接位置的大小。
第一步的仿真方法：
模擬擠壓形式，在初始平板兩側使用變形后的彎曲板進行擠壓變形。
擠壓變形
第二步的仿真方法：
加載板子的變形預應力，按裝配狀態連接，計算連接處的彈性變形力。
但是：在第一步加載的時候就不是很容易實現。兩個夾層面需要設定接觸面進行接觸非線性仿真，經常發生接觸面穿透現象，需要小載荷步，多次調試。
即使擠壓方式沒有穿透，應力分布也不是很均勻。
此處先擱置擠壓法的計算過程不提，假設已經獲得預期的初始變形應力。
繼續進行第二仿真步，傳遞板子的預應力狀態；
預應力的傳遞方法在微信公眾號文章：“ansys分析中如何考慮殘余應力影響？”中提及了兩種方法，這里分別測試如下：
方法一：使用external Data模塊
首先，在步驟一初始板子變形，有正確應力分布的結果中，分別提取X、Y、Z、XY、YZ、ZX六個方向的法向應力和切向應力。
展開 Ansys workbench正弦駐頻轉隨機窄帶PSD譜的方式 ￥10
問題：
在Ansys Workbench進行隨機振動分析時，有時為了評估結構共振條件下是否可以滿足要求。需要將環境PSD譜，疊加共振頻率的駐頻進行振動仿真。當使用Ncode進行計算時可以實現同時輸入環境PSD譜和正弦駐頻。但是在Ansys Workbench進行隨機振動分析時，確不能同時輸入PSD譜和正弦駐頻。此時需要將正弦駐頻轉為窄帶隨機PSD譜，再將環境PSD與窄帶PSD的疊加譜輸入到Ansys Workbench進行隨機振動分析。
實現方法：
將正弦駐頻轉為窄帶隨機，可以依據1、能量等效原則。通過正弦信號的均方值等于窄帶隨機信號的均方值來換算。2、也可以通過兩種激勵狀態下結構的最大加速度響應幅值相等來換算。本文參考周炬老師《Ansys workbench有限元分析實例詳解-動力學》中給出的公式進行轉換。具體講解請參考教程。這里僅是將教材的轉換方法結合工作需求轉化為可以方便使用的excel工具。
應用介紹：
Excel工具表如下。
以下是進行PSD換算所需的輸入信息：
? 首先環境PSD譜線信息。
? 然后根據結構的模態仿真結果，確定結構固有頻率為駐頻點。
? 正弦激勵幅值：通常依據頻率值所在范圍有相對應的激勵幅值要求。
? 窄帶帶寬：通常由指定寬度、共振頻率的百分比等。
完成以上輸入信息后，點擊左上角“組合”按鈕即可得到，正弦駐頻轉窄帶隨機PSD+環境PSD的疊加結果。
將疊加后的PSD譜直接復制到Ansys Workbench中，再進行輸入Improved fit后即可進行正常隨機振動仿真。
示例：
1.模態疊加法隨機振動分析，計算結構模態。
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簡單應用——有預應力的模態分析
對于求解一個簡單結構的自然振型來說，ANSYS workbench已經將這個過程簡化到任何新手一看即會的程度了。這里用一個簡單例子闡述有預應力情形下的模態分析過程。
本例分析一個長鉚釘結構在施加預緊力情形下的模態。
首先在workbench工作區內新建一個靜力分析模塊和一個模態分析模塊，新建模態分析模塊時拖至前一模塊的solution欄，表示共享前一模塊的工程數據、幾何文件、設置以及最終的解。如果不連接solution和setup，那么模態分析中不會包含靜力分析模塊求解出的預應力。
導入幾何文件之后，按照默認設置劃分網格得到如下的網格：
如果要進行網格精細劃分，可以細化成如圖：
本例子采取默認網格。下面施加約束，對如圖所示的兩個面施加無摩擦約束。
以及另一端的鉚釘頭側面：
施加載荷，選擇未約束的鉚釘頭底面一側，施加一個大小為4000N的力：
接下來求解靜力結構分析，插入總變形結果，如圖所示：
可以看到，變形最大為0.18mm，發生在施加力的一端，說明分析基本正確。
接下來進行模態分析，由于之前新建分析模塊時已經將兩個模塊進行了連接，這里不需要退出到workbench主界面。注意到模態分析下有一欄預應力，其括號中顯示為靜態結構，說明數據已經在模塊之間共享。
由于約束已經在上一步設置好，這里直接求解，求解完畢后單擊solution欄，得到前6階模態的數據：
在柱形圖中右擊選擇全部，再右擊選擇生成模態圖，重新求解一次，得到各階振型圖。這里只展示第一和第六階。
到此為止，模態分析已經完成。下一步可以開展響應譜分析或者其他分析。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
展開 ansys之——混凝土模式預應力算例
對線line7施加約束(UX,UY,UZ)
dl,16,,all !對線line31施加約束(UX,UY,UZ)
dl,23,,all !對線line23施加約束(UX,UY,UZ)
dl,2,,uy !對線line4施加約束(UY)
dl,15,,uy !對線line30施加約束(UY)
dl,22,,uy !對線line23施加約束(UY)
dk,2,,,,,ux,uy !對關鍵點2約束(UX,UY)
bfl,28,temp,-yjl/(xzxs*egjx*agjx) !對鋼絞線施加溫度
bfl,38,temp,-yjl/(xzxs*egjx*agjx) !對鋼絞線施加溫度
solve !求解
finish
/post1
plnsol,s,z,0,1 !繪制Z方向的應力
etable,sigi,ls,1 !定義鋼筋單元數據表
plls,sigi,sigi,1 !繪制上述應力
!finish
!/exit,nosav
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展開 ansys經典apdl 曲線拱 箱梁橋建模 預應力 實體建模 ￥99
ansys經典apdl 曲線拱 箱梁橋建模 預應力 實體建模
ANSYS 高速旋轉輪盤考慮離心載荷引起的預應力的模態分析
本問題是對某高速旋轉的輪盤進行考慮離心載荷引起的預應力的模態分析。該輪盤安裝在某轉軸上以12000轉/分的速度高速旋轉。其材料為鋼，相關參數為：楊氏模量EX=2.1E5Mpa，泊松比為PRXY=0.3,密度DENS=7.8E-9Tn/mm^3。
APDL命令：
ANSYS 高速旋轉輪盤考慮離心載荷引起的預應力的模態分析.txt
分析結果如圖所示：
