ansys鋼管應力的案例
Abaqus鋼管混凝土塑性受拉及受壓應力應變本構模型及損傷因子 ￥5
<p class="ql-align-justify">本內容基于韓林海的約束混凝土模型所制作的Excel，可用于將其輸入直接到ABAQUS中，用于建立鋼管約束混凝土型，具體如下：</p><p class="ql-align-justify">模型介紹：</p><p class="ql-align-justify">本模型基于<span style="color: rgb(25, 27, 31);">韓林海</span>所開發的約束混凝土應力應變關系模型，以及損傷因子，其中受壓本構以及受拉本構以及其損傷因子均有，且附帶鋼材料的二次流塑模型，可直接輸入abaqus進行分析，均具有完美下降段。</p><p class="ql-align-justify"><br></p><figure style="text-align: center;" class="ql-align-center"><figure class="figure-image" contenteditable="false" data-img="https://img.jishulink.com/202511/attachment/66d3ae0e7f464f3c8a0a386084e4e134.png" style="display: inline-block;" data-regular="true"><img src="https://img.jishulink.com/202511/attachment/66d3ae0e7f464f3c8a0a386084e4e134.png" data-mobile-src="https://img.jishulink.com/202511/attachment/66d3ae0e7f464f3c8a0a386084e4e134.png?
展開 超大跨鋼管混凝土拱橋 ANSYS APDL 精細化建模案例介紹 ￥39.9
案例概述
本案例展示了一個基于 ANSYS APDL 的超大跨鋼管混凝土拱橋有限元建模與分析過程。橋梁主跨超過 400 米，模型采用雙單元法（Double-Element Method），以簡化且合理的方式模擬鋼管混凝土拱橋在彈性階段的整體受力與剛度特性。模型經過充分驗證，可一次性完成恒載分析并順利收斂，結果穩定可靠，可作為工程參考和教學示例的基礎模型。
該案例提供了完整的可運行文件，包括模型文件（TrussArcBridge.cdb）和計算命令流文件（TrussArcBridge.mac），用戶可直接在 ANSYS 環境中加載并執行，也適用于ansys workbench，快速得到結構受力結果。
圖1-1 模型
圖1-2 邊界
圖1-3 位移結果
1.2. 建模思路與單元劃分
模型采用以主拱、吊索、橋面體系為核心的空間有限元結構體系。主拱肋及桁架部分采用 BEAM188 單元，用以模擬具有彎曲和剪切變形能力的空間桿件；吊索采用 LINK180 單元，主要承受軸向拉力，計算效率高且穩定性好；橋面采用 SHELL181 單元，用以反映組合橋面的彎曲與剪切剛度，實現橋面與主拱的合理協同。
材料部分采用彈性模型，鋼管混凝土雙單元法理，既保證了分析的合理性，又避免了復雜的非線性求解過程。邊界條件采用固結與簡支混合形式，可根據不同橋型和設計要求靈活修改。
該模型采用合理的節點耦合與剛度協調方式，確保鋼管與混凝土、拱肋與橋面、吊索與桁架之間的力學傳遞真實可靠。
1.3. 案例文件說明
TrussArcBridge.cdb：為模型文件，包含節點、單元、截面、材料及邊界定義，可直接在 ANSYS 中導入使用。
展開 ansys模擬鋼管混凝土
用Ansys或Abaqus分析鋼管混凝土結構或構件
以上兩個軟件國外都有人用來分析鋼管混凝土結構，但建模的方法不盡相同。關鍵在于鋼管和混凝土本構關系的選取以及兩者之間的界面處理方法，各位有沒有這方面的經驗能向我們大家介紹一下。
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程序中大概只有Drucker-Prager比較適合描述受約束混凝土的本構關系，因為這個模型可以考慮 hydrostatic stress （流體靜應力）的影響。在程序中，需要輸入cohesion,angle of internal friction，(one more for ANSYS is theangle of dilatancy)。
值得注意的是，兩個軟件確定這幾個參數的公式各不相同，很是令人頭疼。
其實user manuals不可能給出明確的表達式，因為到目前為止，好像沒有研究把鋼管的強度，混凝土的強度，含鋼率等等因素（i.e. the confinement）全部在Drucker-Prager 中考慮進去。
至于兩種材料的界面，日本的 Hanbin Ge曾用link element來模擬，但在他的文章中，沒有詳細的描述。軸壓狀況下，好像可以忽略滑移。偏壓可能情況有所不同。
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韓教授書上的混凝土應力-應變關系，可以簡單理解為單向受力的混凝土本構關系（考慮了鋼管的約束），因此不能用于多向應力狀態下混凝土的有限元分析。材料非線性有限元分析，需要定義材料的屈服面，流動準則，強化準則，等等。對受約束的混凝土，還要考慮體積膨脹，鋼管對它的約束等因素。顯然，不是一個簡單的應力-應變曲線所能概括的。
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三向有限元分析，需要定義屈服面、流動準則和強化準則等等，而考慮鋼管約束的混凝土本構關系，只是應力-應變關系。
展開 基于ANSYS的鋼管混凝土拱橋 ￥3
基于ANSYS的鋼管混凝土拱橋
單元及材料屬性：
定義所有材料特性
et,1,beam44 !!鋼管特性
mp,ex,1,2.1e11
mp,dens,1,7800
mp,prxy,1,0.3
n,90000,0,0,30 !!參考點
et,2,beam44 !!鋼管內50＃混凝土特性
mp,ex,2,3.5e10
mp,dens,2,2600
mp,prxy,2,0.1667
et,3,beam44 !!縱梁30＃混凝土鋼管特性
mp,ex,3,3.0e10
mp,dens,3,2600
mp,prxy,3,0.1667
et,4,beam44 !!橫梁30＃混凝土鋼管特性
mp,ex,4,3.0e10
mp,dens,4,2600
mp,prxy,4,0.1667
et,5,beam44 !!風撐特性
mp,ex,5,2.1e11
mp,dens,5,7800
mp,prxy,5,0.3
et,6,link10 !!吊桿特性（鋼絞線）
mp,ex,6,1.9e11
mp,dens,6,7800
mp,prxy,6,0.3
keyopt,6,3,0 !只拉吊桿
et,7,beam44 !!蓋梁30＃混凝土特性
mp,ex,7,3.0e10
mp,dens,7,2600
mp,prxy,7,0.1667
et,8,beam44 !!
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ANSYS Workbench 中鋼管的壓縮變形分析 ￥20
本實例主要講解了在ANSYS Workbench中如何采用非線性技術計算壓縮變形問題。本實例以一根空心鋼管為例施加一平板來壓扁鋼管，獲取相應的壓縮變形量和應力分布。
關于非線性分析，主要是材料的非線性和接觸非線性，本實例采用等向強化材料模型來模擬應力應變曲線。相應的設置接觸參數使之容易收斂。
1.材料，采用多線性來模擬，
2.將壓板設置為剛體，不參與變形
3.將所有模型取一般分析，設置對稱方式，
4.設置多步載荷，實現壓板的下移與上移
5.提取結果，查看應力或應變
該實例可以較好的在ANSYS Workbench中完成塑形的仿真，對于超過屈服強度的仿真有一定的指導意義
下面的ANSYS Workbench計算源文件包括設置方法和流程
展開 基于ansys的鋼管彎曲回彈的載荷步設置
我做的是對鋼管進行下壓，然后回彈。鋼管是彈塑性材料，我施加載荷到它達到屈服極限后，撤去載荷，這樣它就會有一個殘余變形。
之前想用ansys-dyna來做的，老師要求我用ansys來做靜態仿真。我設置了兩個載荷步，一是下壓，二是回彈（就是撤去壓力）。這其中還有接觸。
我做了仿真，發現下壓時是容易收斂的，但是回彈時的第一個子步很不容易收斂（這是我想要請教大家的，這個該怎么解決），不過一旦收斂后面的子步就很容易收斂。這里想向大家請教一下，我該如何設置回彈的載荷步，來解決這個問題。
其實我是想兩個載荷步都是線性變化的，這樣就會慢慢加載和慢慢卸載，但是我發現加載是線性的，卸載好像是一個子步完成的，雖然我設置了kbc,0，但是卸載我覺得還是階躍的。
這是我后處理里對其中一個節點的位移時間圖。
可以看到它的回彈是很短時間里發生的，我初步設想是如果以線性的方式回彈這樣可能容易收斂，不知道我這種想法科學么。
而且，我猜想回彈時不收斂的原因是，回彈時載荷突然變為0，這樣接觸可能有問題，以上是小弟自己的想法，想和大家探討和學習，來找到辦法解決回彈不收斂。
這是我的模型加載圖
展開 ANSYS Workbench 中鋼管的折彎變形分析 ￥29
ANSYS Workbench 中鋼管的折彎變形分析
奔馳車漏油事件中大家關注到了汽車質量的重要性，汽車發動機當中有很多的油道管線，那么管線在折彎當中會不會發生破裂，導致漏油的發生呢？會不會發生同樣的在奔馳車上讓你哭的情況呢？下面我們從專業的仿真方面考慮管線折彎的這么一個過程.
鋼管折彎是很常見的一種現象，如圖所示，那么手工折彎需要多大的力量呢，折彎過程鋼筋管線會不會變形，很多工人都是靠經驗完成的。如果當我們身邊沒有專業工具的生活，生活中遇到需要折彎鋼管的時候，怎么實現呢，下面通過一個實例來看一下手工鋼管折彎的仿真分析過程。（公眾號：CAE_ANSYS），看看管線折彎過程中的應力分析，查看是否發生管線的破壞。
本實例主要講解了在ANSYS Workbench中如何采用非線性技術模擬鋼管的折彎過程問題。主要涉及到知識點如下：
模型的建立過程，
材料雙線性或非線性的設置方法
鋼管和加工折彎機的接觸設置方法，
折彎過程的設置，
鋼管的進給設定，
鋼管折彎結果的提取，
非線性分析的收斂設定注意事項，關于非線性分析，主要是材料的非線性和接觸非線性，本實例采用等向強化材料模型來模擬應力應變曲線。相應的設置接觸參數使之容易收斂。
展開 基于ANSYS/LS-DYNA的空拔鋼管有限元分析
在圖4中最大軸向變形發生在拔制力作用的左端，其數值為-32.518mm（“-”表示方向向左），最小軸向變形發生在鋼管的入口區，其數值為-25.538mm。圖5為軸截面上的模型剖視圖（在定徑帶部位放大），從圖中可以看到成型后的鋼管直徑比定徑帶尺寸略小(定徑帶直徑與拔后鋼管直徑相差1.4828mm)，從理論上驗證了實際生產中的空拔鋼管縮徑現象。
2.2 鋼管應力分布
在空拔鋼管過程中由于鋼管內表面沒有約束作用，處于自由狀態，而鋼管的外表面則與模具相接觸，它承受了比內表面更高的縱向流動阻力，導致鋼管斷面上金屬縱向流動不均勻。從圖6可見，拔制方向的軸向應力沿著鋼管壁厚呈現不均勻分布狀態，外表面為強拉應力區，內表面為強壓應力區，最大拉應力出現在鋼管的外表面，最大壓應力區出現在鋼管的內表面。當最大拉應力超過臨界值時，鋼管的外表面材料將發生破壞，這是實際生產中鋼管橫向裂紋主要產生于外表面的原因。
2.3 拔制過程中拔制力的變化情況
通過計算可得，拔制力隨拔制過程的變化如圖7所示，我們將其分為三個階段：
起始階段 隨著鋼管逐漸與模具發生接觸，拔制力逐漸增大，對應圖7中曲線開始時的拔制力（絕對值）隨時間快速增大的區段；
流動階段 在鋼管與模具基本上完全接觸后，金屬進入一種非穩態的流動階段，此時由于金屬流動，拔制力迅速減小，同時由于流動方向的不確定性拔制力快速變化，對應圖7中曲線的抖動區段；
穩定階段 隨著拔制過程的深入，金屬的流動漸趨穩定，拔制力不再發生變化，對應圖7中曲線的平直區段。
展開 ANSYS后處理中的應力與屈服準則！
ansys后處理該看的那些應力
01
應力
材料發生形變時，內部產生了大小相等但方向相反的反作用力，抵抗外力把分布內力在一點的集度稱為應力 (Stress)，應力與微面積的乘積即微內力或物體由于外因（受力、濕度變化等）而變形時，在物體內各部分之間產生相互作用的內力，以抵抗這種外因的作用，并力圖使物體從變形后的位置回復到變形前的位置。我們分析后查看應力，目的就是在于確定該結構的承載能力是否足夠。那么承載能力是如何定義的呢？比如混凝土、鋼材，應該就是用萬能壓力機進行的單軸破壞試驗吧。也就是說，我們在ANSYS計算中得到的應力，總是要和單軸破壞試驗得到的結果進行比對的。所以，當有限元模型本身是一維或二維結構時，通過查看某一個方向，如plnsol,s,x 等，是有意義的。但三維實體結構中，應力分布要復雜得多，不能僅用單一方向上的應力來代表結構此處的確切應力值——就出現了強度理論學說。
材料力學中的四種強度理論
01
最大拉應力強度理論
該理論認為，材料破壞的主要因素是最大拉應力，無論何種狀態，只要最大拉應力達到材料的單向拉伸斷裂時的最大拉應力，則材料斷裂。其中，某點的最大拉應力數值，就是其第一主應力數值。
展開 應力集中問題與ANSYS驗證
在工程上，應力集中的程度用局部最大應力σmax與該截面上的名義應力σnom的比值來表示，即
Ktσ=σmax/σnom
Ktσ稱為理論應力集中系數。下面，我們將通過一個典型應力集中問題——帶孔平板，使用ANSYS軟件求出最大應力和應力分布圖，并與彈性理論計算的結果進行比較：
根據彈性力學知識，孔邊環向正應力的大小是無孔時的3倍，隨著遠離孔邊而極速趨近于q。
ANSYS求解：
Step1：在SCDM中創建平面模型。
由于我們使用平面應力模型計算，所以建模時必須要將橫截面建立在xy平面上。建立一個邊長為20mm×10mm的平面模型，中間孔的直徑為2mm。我們將模型分為四部分，方便在每部分的邊界上設置Path，從而繪制應力曲線。由于該模型同時關于X軸和Y軸對稱，我們也可以使用四分之一模型建模。此處筆者使用完整模型。建立完成以后，使用share命令共享拓撲，然后點擊菜單欄Workbench→ANSYS transfer→2020R1進入Workbench。
Step2：設置分析類型（2D）。
在Project Schematic中的空白處點擊右鍵，選擇Properties，打開Properties of Project Schematic。單擊項目中的A3（Geometry）欄，在Propertiesof Project Schematic A3: Geometry中將AnalysisType切換為2D。（若Analysis Type為3D，則導入平面幾何后軟件將使用殼單元計算。）
展開 ANSYS正齒輪組 - 應力評估
目的是評估扭矩傳遞過程中的最大應力。根據工程判斷，最大應力發生在接觸點或由于
齒彎曲而導致的齒根處。
由于深度方向上沒有變形的限制，即齒輪可以在深度方向上自由膨脹（或收縮），因此它被建模為平面應力問題。
步驟 1：概述
正齒輪的齒與安裝齒輪的軸的軸線平行，在平行軸之間傳輸動力。為了保持恒定的角速度比，兩個嚙合的齒輪必須滿足齒輪傳動的基本定律：齒的形狀必須使得兩個齒接觸點的共同法線必須始終通過中心線上的固定點。接觸點稱為節點。
目的是評估扭矩傳遞過程中的最大應力。根據工程判斷，最大應力發生在接觸點或由于齒彎曲而導致的齒根處。
由于深度方向上沒有變形的限制，即齒輪可以在深度方向上自由膨脹（或收縮），因此它被建模為平面應力問題。
第 2 步：工程數據（材料模型）
本教程選定的材料是“結構鋼”，它是 ANSYS Workbench 中的默認材料。
展開 
ANSYS后處理中的應力與屈服準則
ansys后處理該看的那些應力
01
應力
材料發生形變時，內部產生了大小相等但方向相反的反作用力，抵抗外力把分布內力在一點的集度稱為應力 (Stress)，應力與微面積的乘積即微內力或物體由于外因（受力、濕度變化等）而變形時，在物體內各部分之間產生相互作用的內力，以抵抗這種外因的作用，并力圖使物體從變形后的位置回復到變形前的位置。我們分析后查看應力，目的就是在于確定該結構的承載能力是否足夠。那么承載能力是如何定義的呢？比如混凝土、鋼材，應該就是用萬能壓力機進行的單軸破壞試驗吧。也就是說，我們在ANSYS計算中得到的應力，總是要和單軸破壞試驗得到的結果進行比對的。所以，當有限元模型本身是一維或二維結構時，通過查看某一個方向，如plnsol,s,x 等，是有意義的。但三維實體結構中，應力分布要復雜得多，不能僅用單一方向上的應力來代表結構此處的確切應力值——就出現了強度理論學說。
材料力學中的四種強度理論
01
最大拉應力強度理論
該理論認為，材料破壞的主要因素是最大拉應力，無論何種狀態，只要最大拉應力達到材料的單向拉伸斷裂時的最大拉應力，則材料斷裂。
展開 吊艙掛載應力分析SW和ansys分析對比
吊艙掛載應力分析
吊艙掛載方式細節圖。
吊艙由吊艙架1和吊艙架2支撐掛載。吊艙架1和吊艙架2分別由8顆和4顆M3螺釘固定，螺釘由中心盤內向外鎖緊。下圖為吊艙架的整體圖示。
SW simulation靜應力分析
吊艙掛載后的吊艙架應力分析模型。材質選擇鋁合金6063-T6，密度為2700kg/m^3。
彈性模量：6.9e+10N/m^2。泊松比0.33 屈服強度2.15e+8N/m^2
①如下圖12個孔位為吊艙架的固定孔位，吊艙架1和吊艙架2設定接合面。
②吊艙重量為0.69Kg,轉換為重力為0.69kg*G(取9.8N/kg)=6.76N。如圖中4個孔位處懸掛吊艙。(選擇總數，而非按條目）
③網格化后，運行應力分析得下圖結果。紅色處為最大形變量結果，形變量為1.740e-02mm。
綜上所述支架強度足夠。
ANSYS靜應力分析結果，材質選擇了鋁合金密度2770kg/m^3。Poisson's ratio：0.33 bulk modulus:6.9608e+10Pa
計算總變形量1.9195e-2mm。
變形量云圖一致，均是頂部型變量最大。
材料：
向下的力：
限制位移固定工件。
展開 ANSYS后處理中的應力與屈服準則
ansys后處理該看的那些應力
01
應力
材料發生形變時，內部產生了大小相等但方向相反的反作用力，抵抗外力把分布內力在一點的集度稱為應力 (Stress)，應力與微面積的乘積即微內力或物體由于外因（受力、濕度變化等）而變形時，在物體內各部分之間產生相互作用的內力，以抵抗這種外因的作用，并力圖使物體從變形后的位置回復到變形前的位置。我們分析后查看應力，目的就是在于確定該結構的承載能力是否足夠。那么承載能力是如何定義的呢？比如混凝土、鋼材，應該就是用萬能壓力機進行的單軸破壞試驗吧。也就是說，我們在ANSYS計算中得到的應力，總是要和單軸破壞試驗得到的結果進行比對的。所以，當有限元模型本身是一維或二維結構時，通過查看某一個方向，如plnsol,s,x 等，是有意義的。但三維實體結構中，應力分布要復雜得多，不能僅用單一方向上的應力來代表結構此處的確切應力值——就出現了強度理論學說。
材料力學中的四種強度理論
01
最大拉應力強度理論
該理論認為，材料破壞的主要因素是最大拉應力，無論何種狀態，只要最大拉應力達到材料的單向拉伸斷裂時的最大拉應力，則材料斷裂。
展開 ANSYS workbench泵殼熱應力分析 ￥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、學習泵殼的三維模型處理
2、學習線性熱結構耦合分析步的建立
3、學習泵殼熱結構耦合分析的載荷施加
4、學習泵殼熱結構耦合載荷的施加
案例介紹：
所使用軟件為ANSYS workbench2020r2.
案例介紹了ANSYS workbench 泵殼熱結構耦合分析。
本案例完整得提供了分析相關所有分析文件。
