ansys桿單元受壓實例
關注創建者：王靖雯 創建時間：2023-03-07
ansys桿單元受壓實例的視頻教程
workbench靜力分析（三實例，學會梯度線荷載施加方法，鉸接點設置，梁桿單元轉換，共結點問題）
實現梁桿單元轉化，并解決鉸接點問題，wb+命令流。 Old North Park Bridge大橋wb求解，解決建模難點問題，及共結點問題。
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ansys桿單元受壓實例的實例教程
BC桿的橫截面為圓，直徑d= 20 mm，橫截面積A1= 314 mm2。BD桿為8號槽鋼，橫截面積A2= 1020 mm2。外載荷F= 60 kN，E= 200 GPa。求BC桿和BD桿的內力、應力和B點的位移。
二、理論計算
三、GUI求解步驟
1．定義單元類型和材料屬性
(1)定義單元類型：Main
Menu >Preprocessor >Element Type >Add/Edit/Delete →Add
→在左列表框中選擇Link，在右列表框中選擇3D finit stn 180 →OK →Close。
(2)定義實常數：Main
Menu >Preprocessor >Real Constants >Add →Type 1 →OK →Real
Constant Set No.：1, AREA：314 →Apply，Real Constant Set No.：2, AREA：1020
→OK →Close。
(3)設置材料屬性：Main
Menu >Preprocessor >Material Props >Material Models
→Structural → Linear → Elastic →Isotropic →EX：2E5，PRXY：0.3 →OK。
2．建立模型
(1)定義節點：Main Menu >Preprocessor >Create >Nodes > In Active CS →依次輸入3個節點坐標1(0,0,0)，2(0,0,1.2E3)，3(0,-1.6E3,0) →OK。
(2)定義單元：
①定義BC桿的單元：Main Menu >Preprocessor >Create >Elements >Auto Numbered >Thru Nodes →拾取節點1和2 →OK。
展開 <strong>學習梁單元的重點有四個：1如何用梁單元替代桿單元；2梁單元的偏移設置，具體設置可查看后文實例三（梁單元的偏移）；3梁單元的剛接和鉸接，具體設置可查看后文實例四（梁單元的剛接和鉸接）；4梁單元計算結果的查看，具體設置可查看后文實例五（梁單元的后處理）。</strong></p>
在比較復雜的結構的有限元分析中，不同的結構部件通常使用不同類型的單元來模擬。
通常情況下，不同類型的單元的各個節點的自由度數目是不同的，不同類型單元的連接節點處的自由度的耦合問題，是一個比較令人頭疼的問題。
在ANSYS中通常可以用耦合命令CP來耦合不同類型單元在連接節點處的自由度(DOF)。
也可以用CE命令來認為添加自由度之間的約束方程來達到耦合的目的。
下面是一個簡單的算例，使用了CE命令來耦合連接節點處的自由度。
模型是航天器的機翼的一個Section的某一個隔框。上下表皮是薄殼結構，用Shell63單元來模擬，在上下表皮之間有起支撐作用的桿件，用link8單元來模擬。
建模的時候，link8單元和shell63單元在連接有各自獨立的節點。即：link8單元和shell63單元的節點在連接處是重合的，但是，節點編號是各自獨立的。
link8單元在每個節點有 ux,uy,uz3個平動自由度；
shell63在每個節點有ux,uy,uz這3個平動自由度和rotx,roty,rotz這3個轉個自由，共6個自由度。
在耦合節點處，兩個耦合節點的ux,uy,uz自由度應該是相等的。
這個等式可以用CE命令來描述。
完整的命令流如下：
finish
/clear,start
/prep7
!定義第一種材料屬性；
mp,ex,1,30e6
mp,prxy,1,0.3
!定義shell63單元和實常數；
et,1,shell63
r,1,1e-3
!建立幾何模型；
rectng,31.8,33.2,0,0.3556
agen,2,1,1,1,0,0,1
a,1,4,8,5
a,6,7,3,2
KL,7,0.5, ,
KL,3,0.5, ,
在關鍵點處生成節點；
nkpt,100,4 !與編號為117的節點耦合
nkpt,101,9 !
展開 本實例是ANSYS與ABAQUS比較之系列的第7個例子，該例子主要說明超彈性材料的受壓分析。
本篇1使用ABAQUS分析，下篇2將使用ANSYS進行分析
【問題描述】
一橡膠支座如下圖所示
下鋼板底面被豎直支撐，在上鋼板頂面上施加0.5MPa的壓力，要求對橡膠支座做壓縮仿真。
已知：鋼材的彈性模量206e3MPa,泊松比0.3；橡膠則有三組試驗數據：單軸拉伸，雙軸拉伸，平面剪切試驗數據如下
表1 單軸拉伸試驗數據
表2 雙軸拉伸試驗數據
表3 平面剪切試驗數據
橡膠支座的幾何尺寸均已知（該圖是通過支座旋轉軸的一個半切面）
【問題分析】
分析類型：靜力學分析
非線性考慮：因為有大變形，需要考慮幾何非線性；橡膠也鋼材緊密結合，節點共享，不需要考慮接觸問題；橡膠是典型的超彈性材料，要輸入試驗數據模擬應力-應變曲線。鋼材是線彈性。
幾何建模：軸對稱問題，只需要取出一個截面，由于結構上下對稱，再取該截面的一半建模，以減小計算量。
分析步：只需要一個分析步。
邊界條件：對于對稱面施加對稱邊界條件，在鋼材表面施加均布載荷。
網格劃分：使用四邊形雜交軸對稱單元CAX8H.
【求解過程】
1. 創建部件
根據上述尺寸創建草圖，創建一個軸對稱柔性部件，并分割為兩部分，結果如下圖。
2. 定義材料屬性
定義兩種材料屬性：鋼材和橡膠。
對于鋼材，只定義彈性模量和泊松比
對于橡膠，定義超彈性材料，確定對于應變勢能使用多項式，而該多項式是用試驗數據插值得到的。
對于試驗數據，分別輸入單軸，雙軸，平面試驗數據。
進行數據插值，獲取多項式的系數
3.
展開 前一篇文章主要介紹了單元之間連接的主要原則，今天開始主要從具體方面講解連接方法。
按照桿、梁、殼、實體的順序，先說說桿單元與各單元的連接方法。
那么什么時候需要用到桿單元與各種單元的連接呢？水哥稍微列舉下實際工程中需要考慮此類連接的例子。
案例一：工業廠房
此類結構一般橫向跨度較大，屋頂采用鋼結構形式，在具體模擬屋架時，此時各個桿件可看成鉸接，采用桿單元模擬。而下方框架柱則采用梁單元進行模擬，在相交部位則需要用到桿單元與梁單元的連接。
案例二：門廳鋼結構雨棚
在具體模擬該結構時，雨棚上方拉桿采用桿單元模擬，而下方的鋼梁采用梁單元模擬，混凝土框架柱可采用實體單元模擬。
一直以來，桿單元一般用于模擬桁架結構的時候比較多，其特點是桿件兩端不考慮承受彎矩作用，節點只有平動自由度，是所有單元中最為簡單的一種。
桿單元分為2D桿單元和3D桿單元，2D桿單元節點只有Ux和Uy兩個平動自由度，而3D桿單元除了這兩個，還有Uz。其他單元，梁單元、殼單元、體單元都包含了這三個自由度，且具有相同的物理意義，按照前面一篇文章所介紹的連接總則，桿單元與其他單元連接時只需要共用節點即可，無需建立約束方程。
下面是一個簡單的類似雨棚案例，注意本案例各構件尺寸僅為演示操作需要所擬，未經仔細推敲，各工程大佬可忽略。
某屋外雨棚平面簡化模型如上，長度為4m，折算荷載為10 KN/m，雨棚梁采用工字型鋼I40，系桿截面面積為238.64mm^2，材料均為Q235，采用ANSYS模擬該結構。
下面為建模過程
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本實例是ANSYS與ABAQUS比較之系列的第7個例子，該例子主要說明超彈性材料的受壓分析。
本篇1使用ABAQUS分析，下篇2將使用ANSYS進行分析
【問題描述】
一橡膠支座如下圖所示
下鋼板底面被豎直支撐，在上鋼板頂面上施加0.5MPa的壓力，要求對橡膠支座做壓縮仿真。
已知：鋼材的彈性模量206e3MPa,泊松比0.3；橡膠則有三組試驗數據：單軸拉伸，雙軸拉伸，平面剪切試驗數據如下
作者介紹： 力學碩士，有七年的結構有限元分析經驗
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在ANSYS中，桁架結構（只承受拉壓，不承受彎矩）要使用桿單元（link單元）進行分析。在新版的ANSYS中，一般都推薦使用link180單元，該單元有兩個節點，每個節點有三個平移自由度。對于本文的平面三角桁架分析，有如下注意事項：
1 link180是三維桿，分析平面問題，需要約束一個自由度
<p><strong><em>作者介紹:</em></strong></p><p><em>力學碩士，有七年的結構有限元分析經驗，更喜歡交流項目經驗，斗理論也沒有怕過誰。</em></p><p>～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～</p><p> ANSYS分析軟件的應用范圍包含：結構，流體，
前一篇文章主要介紹了單元之間連接的主要原則，今天開始主要從具體方面講解連接方法。
按照桿、梁、殼、實體的順序，先說說桿單元與各單元的連接方法。
那么什么時候需要用到桿單元與各種單元的連接呢？水哥稍微列舉下實際工程中需要考慮此類連接的例子。
案例一：工業廠房
此類結構一般橫向跨度較大，屋頂采用鋼結構形式，在具體模擬屋架時
導讀：要確定梁的放置方向，但是不知道怎么定義方向關鍵點，不會確定單元坐標系Z軸的方向，怎么設置？
一、問題描述
一個門字架，跨度L=6 m，集中力P=30 kN，彈性模量E=210 GPa，泊松比μ=0.3。工字鋼截面W1= W2= 140 mm，W3=360 mm，t1= t2= 12.8 mm，t3=7.5 mm。計算在水平集中力作用下的彎矩。
計算結果
彎矩圖
本實例是ANSYS與ABAQUS比較之系列的第7個例子，該例子主要說明超彈性材料的受壓分析。
本篇1使用ABAQUS分析，下篇2將使用ANSYS進行分析
【問題描述】
一橡膠支座如下圖所示
下鋼板底面被豎直支撐，在上鋼板頂面上施加0.5MPa的壓力，要求對橡膠支座做壓縮仿真。
已知：鋼材的彈性模量206e3MPa,泊松比0.3；橡膠則有三組試驗數據：單軸拉伸，雙軸拉伸，平面剪切試驗數據如下
一簡單托架。BC桿的橫截面為圓，直徑d= 20 mm，橫截面積A1= 314 mm2。BD桿為8號槽鋼，橫截面積A2= 1020 mm2。外載荷F= 60 kN，E= 200 GPa。求BC桿和BD桿的內力、應力和B點的位移。
二、理論計算
三、GUI求解步驟
1．定義單元類型和材料屬性
(1)定義單元類型：Main
Menu >Preprocessor >Element Type
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【問題描述】
一根兩端固定的桿如下圖所示。
材料數據如下
為了闡述如何使用ANSYS的單元生死技術，決定把該桿等分為3個單元，然后通過控制中間單元的生死，進行如下的熱應力仿真
（1）設置所有單元的材料參考溫度是0度，給所有節點施加100度，并保持所有單元都存活，做1次仿真
（2）設置所有單元的材料參考溫度是0度，給所有節點施加100
BEAM3__2D彈性梁單元
BEAM4__3D彈性梁單元
BEAM23__2D塑性梁單元
BEAM24__3D塑性薄壁梁單元
BEAM44__3D不對稱變截面彈性梁單元
BEAM54__2D不對稱變截面彈性梁單元
BEAM188__3D線性有限應變梁單元-塑性-變梁截面-適用于分析細長到中等細長的梁結構
BEAM189__3D二次有限應變梁單元--塑性-變梁截面-適用于分析細長到中等細長的梁結構
