基于ansys鋼管變形的案例
ANSYS Workbench 中鋼管的壓縮變形分析 ￥20
本實(shí)例主要講解了在ANSYS Workbench中如何采用非線性技術(shù)計(jì)算壓縮變形問題。本實(shí)例以一根空心鋼管為例施加一平板來壓扁鋼管，獲取相應(yīng)的壓縮變形量和應(yīng)力分布。
關(guān)于非線性分析，主要是材料的非線性和接觸非線性，本實(shí)例采用等向強(qiáng)化材料模型來模擬應(yīng)力應(yīng)變曲線。相應(yīng)的設(shè)置接觸參數(shù)使之容易收斂。
1.材料，采用多線性來模擬，
2.將壓板設(shè)置為剛體，不參與變形
3.將所有模型取一般分析，設(shè)置對(duì)稱方式，
4.設(shè)置多步載荷，實(shí)現(xiàn)壓板的下移與上移
5.提取結(jié)果，查看應(yīng)力或應(yīng)變
該實(shí)例可以較好的在ANSYS Workbench中完成塑形的仿真，對(duì)于超過屈服強(qiáng)度的仿真有一定的指導(dǎo)意義
下面的ANSYS Workbench計(jì)算源文件包括設(shè)置方法和流程
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(guān)注到了汽車質(zhì)量的重要性，汽車發(fā)動(dòng)機(jī)當(dāng)中有很多的油道管線，那么管線在折彎當(dāng)中會(huì)不會(huì)發(fā)生破裂，導(dǎo)致漏油的發(fā)生呢？會(huì)不會(huì)發(fā)生同樣的在奔馳車上讓你哭的情況呢？下面我們從專業(yè)的仿真方面考慮管線折彎的這么一個(gè)過程.
鋼管折彎是很常見的一種現(xiàn)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(huì)不會(huì)變形，很多工人都是靠經(jīng)驗(yàn)完成的。如果當(dāng)我們身邊沒有專業(yè)工具的生活，生活中遇到需要折彎鋼管的時(shí)候，怎么實(shí)現(xiàn)呢，下面通過一個(gè)實(shí)例來看一下手工鋼管折彎的仿真分析過程。（公眾號(hào)：CAE_ANSYS），看看管線折彎過程中的應(yīng)力分析，查看是否發(fā)生管線的破壞。
本實(shí)例主要講解了在ANSYS Workbench中如何采用非線性技術(shù)模擬鋼管的折彎過程問題。主要涉及到知識(shí)點(diǎn)如下：
模型的建立過程，
材料雙線性或非線性的設(shè)置方法
鋼管和加工折彎?rùn)C(jī)的接觸設(shè)置方法，
折彎過程的設(shè)置，
鋼管的進(jìn)給設(shè)定，
鋼管折彎結(jié)果的提取，
非線性分析的收斂設(shè)定注意事項(xiàng)，關(guān)于非線性分析，主要是材料的非線性和接觸非線性，本實(shí)例采用等向強(qiáng)化材料模型來模擬應(yīng)力應(yīng)變曲線。相應(yīng)的設(shè)置接觸參數(shù)使之容易收斂。
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(diǎn)
et,2,beam44 !!鋼管內(nèi)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(fēng)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 !!
展開 基于ansys的鋼管彎曲回彈的載荷步設(shè)置
我做的是對(duì)鋼管進(jìn)行下壓，然后回彈。鋼管是彈塑性材料，我施加載荷到它達(dá)到屈服極限后，撤去載荷，這樣它就會(huì)有一個(gè)殘余變形。
之前想用ansys-dyna來做的，老師要求我用ansys來做靜態(tài)仿真。我設(shè)置了兩個(gè)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(fā)現(xiàn)下壓時(shí)是容易收斂的，但是回彈時(shí)的第一個(gè)子步很不容易收斂（這是我想要請(qǐng)教大家的，這個(gè)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(qǐng)教一下，我該如何設(shè)置回彈的載荷步，來解決這個(gè)問題。
其實(shí)我是想兩個(gè)載荷步都是線性變化的，這樣就會(huì)慢慢加載和慢慢卸載，但是我發(fā)現(xiàn)加載是線性的，卸載好像是一個(gè)子步完成的，雖然我設(shè)置了kbc,0，但是卸載我覺得還是階躍的。
這是我后處理里對(duì)其中一個(gè)節(jié)點(diǎn)的位移時(shí)間圖。
可以看到它的回彈是很短時(shí)間里發(fā)生的，我初步設(shè)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(xué)么。
而且，我猜想回彈時(shí)不收斂的原因是，回彈時(shí)載荷突然變?yōu)?，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(xué)習(xí)，來找到辦法解決回彈不收斂。
這是我的模型加載圖
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基于ANSYS/LS-DYNA的空拔鋼管有限元分析
空拔鋼管過程由于能夠有效靈活地縮減鋼管直徑，獲得所需的機(jī)械性能，因而在實(shí)際生產(chǎn)中被廣泛應(yīng)用。目前以實(shí)驗(yàn)分析為主的研究成果一直用于指導(dǎo)工業(yè)生產(chǎn)。許多理論研究都將復(fù)雜的三維變形簡(jiǎn)化為軸對(duì)稱變形，對(duì)其變形過程與機(jī)理仍然缺乏系統(tǒng)深入地認(rèn)識(shí)，導(dǎo)致生產(chǎn)中出現(xiàn)鋼管縱裂、表面橫裂和模具磨損嚴(yán)重等問題分析不夠。本文應(yīng)用ANSYS軟件的LS-DYNA（顯式動(dòng)力分析）模塊建立了三維空拔鋼管有限元模型，動(dòng)態(tài)模擬了鋼管空拔過程，得到了各種場(chǎng)量的分布及工藝參數(shù)對(duì)拔制力的影響，進(jìn)而分析了生產(chǎn)中常見問題的成因，并為模具和拔管優(yōu)化設(shè)計(jì)提供了可靠的理論依據(jù)。
1 分析模型的建立
1.1 基本原理
空拔鋼管是一個(gè)既有接觸非線性，又有幾何非線性和邊界非線性的多重非線性相互耦合問題，鋼管和模具的幾何模型如圖1所示，其變形區(qū)分為減徑區(qū)和定徑區(qū)兩部分，在拔制力的作用下鋼管和模具接觸，鋼管在軸向伸長(zhǎng)的同時(shí)產(chǎn)生徑向收縮，進(jìn)入定徑區(qū)后鋼管產(chǎn)生彈性恢復(fù)。
根據(jù)虛功率原理建立考慮變形速度和加速度的有限元方程為：
式（1）通常有隱式和顯式兩種解法，本文采用了ANSYS軟件的LS-DYNA模塊所提供的顯式解法。
1.2 空拔鋼管有限元模型的建立
鋼管和模具幾何上是繞同一軸線的回轉(zhuǎn)體，利用ANSYS前處理器很容易建立起鋼管和模具的三維實(shí)體模型。選用具有顯式分析功能的SOLID164單元對(duì)實(shí)體模型劃分網(wǎng)格，為得到較為規(guī)則的網(wǎng)格分布，本文采用了映射分網(wǎng)技術(shù)（Mapped mesh），分網(wǎng)后鋼管和模具的有限元模型如圖2所示。
展開 基于Ansys Workbench的大變形旋轉(zhuǎn)分析 ￥14.9
一 分析背景
塑料齒輪、棘輪或者卡扣結(jié)構(gòu)，往往伴隨著大變形、旋轉(zhuǎn)位移、高泊松比等情況。仿真中的難題主要有：
1.如何方便地施加旋轉(zhuǎn)位移？
2.如何處理大變形、高泊松比導(dǎo)致的網(wǎng)格畸變？（網(wǎng)格，接觸算法，非線性算法，單元類型等）
3.如何后處理？（力矩提取，應(yīng)變處理）
本案例做了以下模型（簡(jiǎn)陋又不失細(xì)節(jié)的模型），黃色塊繞著圓柱中心轉(zhuǎn)動(dòng)，綠色的齒受到擠壓。仿真計(jì)算齒能承受的最大破壞力矩，或者安全情況下所能承受的力矩。
圖一 塑料齒輪模型
二 分析過程
注意，在這個(gè)模型中，我把所有能夠提高收斂性的方法都加上了。一般情況下是不需要的。
2.1 建模及幾何設(shè)置
模型如圖一，然后設(shè)置Geometry的Element Control為Manual。
然后設(shè)置幾何體為減縮積分模型（主要針對(duì)大變形幾何）。
圖二 手動(dòng)單元控制
展開 基于ANSYS Workbenhch2024r2 結(jié)構(gòu)變形后的靜力分析 ￥50
基于ANSYS Workbenhch2024r2 結(jié)構(gòu)變形后的靜力分析
第一步靜力分析，靜力分析后的結(jié)果
靜力變形后模型導(dǎo)入下一步進(jìn)行靜力分析或者其他分析，拖入靜力分析，設(shè)置放大系數(shù)，在B6點(diǎn)擊更新
導(dǎo)入后的力模型
插入邊界條件，靜力分析結(jié)果
基于ANSYS命令流自平衡框架下千斤頂作用下框架變形分析 ￥30
基于ANSYS命令流自平衡框架下千斤頂作用下框架變形分析
有限元模型如下：
打開慣性釋放，點(diǎn)施加固定約束。
載荷顯示：
整體位移云圖
整體等效應(yīng)力云圖
附件concre_cerig.txt為整個(gè)命令流
基于ANSYS的長(zhǎng)斜索大橋大變形下的模態(tài)分析流程和瞬態(tài)分析 ￥15
基于ANSYS的長(zhǎng)斜索大橋大變形下的模態(tài)分析流程和瞬態(tài)分析
附件包括幾何建模文件bridge.txt，靜力模態(tài)分析文件static&modal.txt以及瞬態(tài)求解文件full.txt。
基于Meshfree和ANSYS Mechanical的水箱流道的變形仿真分析
圖8 定義ABS材料
網(wǎng)格劃分
圖9 網(wǎng)格劃分
在流道的進(jìn)水口和兩個(gè)出水口的內(nèi)壁面施加固定約束
圖10 施加固定約束
在流道的上表面施加向下的均布載荷力5N
圖11 施加均布載荷
求解及計(jì)算結(jié)果輸出
圖12 總變形云圖
圖13 VON-MISES應(yīng)力云圖
4.計(jì)算結(jié)果對(duì)比
5.結(jié)論
Meshfree和ANSYS Mechanical的變形計(jì)算結(jié)果吻合度非常高，整體模型的變形分布趨勢(shì)也基本一致，準(zhǔn)確性和一致性較好。
Meshfree和ANSYS Mechanical的應(yīng)力計(jì)算結(jié)果數(shù)值上差異很大，但整體模型的應(yīng)力分布比較接近，具備一定的參考性。
Meshfree的計(jì)算步驟簡(jiǎn)潔，計(jì)算速度迅速，適合作為產(chǎn)品的初步設(shè)計(jì)階段以及優(yōu)化設(shè)計(jì)，具備很高的工程應(yīng)用價(jià)值。
展開 基于ANSYS桁架式起重機(jī)在重力作用下的位移和變形
本文基于ANSYS仿真軟件，模擬了其在自身重力作用下的等效位移和變形。
一、有限元模型
起重機(jī)大多采用型鋼通過焊接方式連接在一起，因此采用ANSYS的梁?jiǎn)卧猙eam
188建立有限元模型。Beam188是一個(gè)二節(jié)點(diǎn)三維梁?jiǎn)卧哂信で?em>變形，單元的模型理論是Timoshenko理論，每個(gè)節(jié)點(diǎn)具有6個(gè)自由度。beam單元是在使用的過程需要建立實(shí)常數(shù)，即梁截面的橫截面等相關(guān)參數(shù)。由于在實(shí)際過程中不同部位的梁使用不同的橫截面，因此需要定義不同的實(shí)常數(shù)。建立L型型鋼的相關(guān)APDL代碼為：SECTYPE,2,BEAM,L,,0&SECOFFSET,CENT&
SECDATA,0.14,0.14,0.014,0.014,0,0,0,0,0,0,0,0模型的建立過程中由于節(jié)點(diǎn)和單元大量重復(fù)，因此模型在建立過程中使用了大量的循環(huán)語句。即*DO與*ENDDO語句。建立完成后的有限元模型如圖1所示。
圖1 有限元模型
二、載荷的施加
圖2有限元載荷模型
起重機(jī)在安裝的時(shí)候，底部固定在地面上。因此，在模型載荷的施加過程中，底面的節(jié)點(diǎn)全部固定。在給起重機(jī)加重力作用時(shí)，ANSYS施加的是重力加速度。重力加速度與重力的作用相反。相關(guān)的APDL代碼為acel,,9.8,,。載荷的施加效果如圖2所示。
三、結(jié)果的分析
圖3 桁架式起重機(jī)的等效變形圖
圖4 桁架式起重機(jī)的等效位移
圖3和圖4所示為起重機(jī)的等效變形圖和等效應(yīng)力圖。由結(jié)果可知，起重機(jī)的等效變形圖與實(shí)際情況相符合。
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