ansys圓柱約束的含義
關注創建者：王靖雯 創建時間：2023-03-07
ansys圓柱約束的含義的視頻教程
Workbench零件約束模態分析——AnsysWorkbench模態分析
后續誒藍科技還會陸續上傳AnsysWorkbench模態分析的課程。包括單零件體、裝配體等，包括自由模態、約束模態、有預應力的模態分析等，進行詳細的講解。歡迎大家持續關注。 視頻中所用到的所有源文件下載地址 鏈接：https://pan.baidu.com/s/1miaLrmC 密碼：1hfg
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ansys圓柱約束的含義的實例教程
6）軸承載荷:
– 螺栓載荷僅適用于圓柱形表面。其徑向分量將根據投影面積來分布壓力載荷。徑向壓力載荷的分布如下圖所示。軸向載荷分量沿著圓周均勻分布。
– 一個圓柱表面只能施加一個螺栓載荷。假如一個圓柱表面切分為兩個部分，那么在施加螺栓載荷的時候一定要保證這兩個柱面都要選中。
– 載荷的單位同力的單位
– 螺栓載荷可以通過矢量和幅值或者部件來定義。
7）力矩載荷:
– 對于實體，力矩可以施加在任意表面
– 假如選擇了多個表面，那么力矩將分攤在這些表面上。
– 力矩可以用矢量及其大小或者分量來定義。當用矢量表示時，其遵守右手法則。
– 在實體表面，力矩也可以施加在頂點或邊緣，這與通過矢量或部件定義的以表面為基礎的力矩類似。
– 力矩的單位為力乘上長度。
8）遠端載荷:
– 允許用戶在面或者邊上施加偏置的力
– 用戶設定力的初始位置（利用頂點，圓或者x,y,z的坐標）
– 力可以通過向量和幅值或者分量來定義
– 這個在面上將得到一個等效的力加上由于偏置的力所引起的力矩
– 這個力分布在表面上，但是包括了由于偏置力而引起的力矩
– 力的單位為質量*長度/時間2
9）螺栓載荷：
– 在圓柱形截面上施加預緊載荷以模擬螺栓連接；
– 施加預緊載荷（力）或者位移（長度）為初始條
件；
– 順序加載會出現其他選項；
在靜力分析中預緊載荷施加在初始求解中，而其他載荷施加在子步求解中；
– 注意，這樣的兩步順序是自動而且明顯的。
展開 問題：
仿真過程中有時會遇到要求提取圓柱面在受力變形后的圓柱度。若此時圓柱面有剛體偏移等，就無法直接在workbench界面中通過創建圓柱坐標系而讀取圓柱度信息。
解決方案：
通過apdl后處理命令，提取待評估圓柱面的幾何信息和變形信息。利用matlab強大的優化計算功能，評估圓柱面在變形后的圓柱度。
matlab評估圓柱度大致過程為，根據圓柱面節點，確定中心軸線，測量每個節點到中心軸線的距離，獲得最大、最小距離差，即為圓柱度。
? 依據初始圓柱面確定中心點O，作為圓柱面的初始中心點；
? 以中心點O，計算O點到壁面的最小距離點A；
? 參考O、A點篩選合適的點B，要求點B盡可能在圓柱面軸線垂直的法平面附近，且∠BOA近似90°；（要求圓柱面圓周方向大于25個節點，軸向大于20層節點）
? 以O、A、B三個點為平面，提取法向向量，作為圓柱面的初始軸線；
? 根據初始中心點和初始軸線，結合圓柱度定義，構建目標函數；
? 利用matlab的優化極值功能，優化和中心點和軸線方向，使得目標函數獲得極小值。此時中心點和軸線方向即為變形后所有節點的理想圓柱中心線；
操作方法：
首先，需要利用APDL后處理命令，在仿真模型計算后，提取待評估圓柱面的幾何信息和變形信息。
1、 在named Selection中選擇要評估的圓柱面，并命名為cyFace1、cyFace2、cyFace3…等。每個圓柱面單獨命名。
2、 在求解Solution下插入Command命令，將附錄1的APDL命令復制進來。并根據上一步補創建的cyFace數量，在command的屬性欄ARG1內，填寫數值。
3、 求解計算。計算完成后會在對應的目錄文件夾下生產cyFace#.txt文檔。
展開 因此，下面對于左端面，只約束其X方向的位移，查看結果如何。
修改左端面的位移邊界條件如下圖
請注意左上角的文字提示，該截面的Y，Z位移都是free，即沒有做位移限制。
7.求解并查看結果。
進行求解。求解結束后，在信息欄中出現了警告信息如下圖
為了看清楚該信息的全部內容，雙擊打開該警告信息。
其含義是說，有一個或者多個物體，可能沒有約束好，導致發生了剛性位移。為了獲得一個解，ANSYS給我們添加了弱彈簧。如果你想知道更多的信息，請看幫助系統中的troubleshooting部分。
我們先接著看看結果。
位移的結果
最大位移是0.005mm，相比前面的解而言，有微弱的變化，可以忽略不計。
應力的結果
非常好，完全與理論一致，也是我們所需要的結果。
那么上面出現的警告又是什么意思呢？ANSYS添加了一個弱彈簧，如果我們不要該弱彈簧會如何？
8. 關閉弱彈簧設置并重新計算。
設置一下“anaylysis settings”的細節面板如下圖，關閉弱彈簧。
重新計算。結果并沒有出現什么問題，而應力和位移與沒有關閉前一模一樣。可見，該弱彈簧是可以被關閉的，并不一定需要添加。
9.用集中力取代左邊的位移邊界條件并計算。
現在壓制左邊的位移邊界條件，
然后在左端面上施加一個集中力，是拉力，大小為10kn.
現在的邊界條件如下
即：不再有位移邊界條件，而是在左右兩端面分別施加拉力。
對于分析設置，關閉弱彈簧如下圖。
開始計算。結果出錯，信息如下
其中的警告信息如下圖
含義是，在求解過程中遇到了奇異，這是因為出現了病態矩陣。這種情況一般是由于材料屬性設置不合理，模型沒有約束好，或者接觸設置出了問題。
其中的錯誤信息如下
它說，在計算過程中出現了未知錯誤。
展開 眾所周知，在ANSYS/LSDYNA中JH-2模型適用于模擬大變形材料的力學行為的，用于陶瓷、玻璃、藍寶石等硬脆材料的力學模擬中，JH-2本構模型具有三類參數，分別對應著LSDYNA材料卡片中的三類指標，本構參數眾多，那么對于了解其真實含義至關重要，對此，筆者在查閱文獻基礎下總結了各個參數的準確含義并對其背后的數學公式的前后推導順序做出了總結，如圖1所示。
圖1
文獻中給出了比較權威的關于氧化鋁陶瓷的jh-2本構全部參數，可以對大家對于硬脆陶瓷材料的參數選擇調試提供很大的參考意義，三類陶瓷材料的本構參數如圖2所示。
圖2
圓柱柱體的變形形狀如圖4所示。最大穩定化能量隨時間的值為1.9×1041.9×104mJ，僅占最大應變能6.1×1056.1×105 mJ的2.9%。反力-時間曲線（圖 5）顯示了峰值力的大小，該峰值對應于屈曲載荷。
圖 4. 圓柱柱體的屈曲形狀
圖 5. 反力-時間曲線
總結
本模擬通過圓柱柱體局部屈曲分析，說明了如何向初始幾何引入缺陷。這種缺陷量對于使模型在數值上發生屈曲是必要的。使用非線性穩定化是為了在屈曲點處實現收斂。
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本文展示了環肋圓柱體的非線性屈曲分析模擬。該問題說明了如何進行線性特征值屈曲分析，以便為數值模型引入初始缺陷。之所以需要引入幾何缺陷，是因為對于完美對稱的問題，數值上不會出現非對稱屈曲。
目標
熟悉線性特征值屈曲分析
熟悉非線性屈曲分析
步驟
靜力結構分析
1、創建一個靜力結構分析系統。
2、定義鋁合金材料。該鋁材的楊氏模量為71000MPa，泊松比為
問題：
在有限元仿真中有時需要提取某些結構的扭轉角度。Ansys workbench的結果后處理中可以設定圓柱坐標系，然后按圓柱坐標讀取Y軸的變形結果，再進行扭轉角度的換算。
本文這里將該過程利用APDL命令進行處理，避免一下步驟重復操作。
? 每次要單獨記錄變形量，
? 還要測量關鍵節點到坐標系原點的距離，
? 將變形量和距離進行角度換算（弧度）
? 弧度角轉角度
問題：
仿真過程中有時會遇到要求提取圓柱面在受力變形后的圓柱度。若此時圓柱面有剛體偏移等，就無法直接在workbench界面中通過創建圓柱坐標系而讀取圓柱度信息。
解決方案：
通過apdl后處理命令，提取待評估圓柱面的幾何信息和變形信息。利用matlab強大的優化計算功能，評估圓柱面在變形后的圓柱度。
matlab評估圓柱度大致過程為，根據圓柱面節點，確定中心軸線，測量每個節點到中心軸線的距離
本案例模擬三個熱源在圓柱表面移動，三個熱源相差120度，螺旋移動，并且到端部后自動往復，主要是采用激光加熱一個圓柱的案例
一、ANSYS Workbench 與 APDL 基礎
ANSYS Workbench 是一款功能強大的工程仿真平臺，它提供了直觀的圖形用戶界面（GUI），使用戶能夠方便地進行建模、分析和后處理等操作
局部結構耦合約束方法一般有三種，局部剛性方法（CERIG），節點耦合方法（CP），還有一個就是今天要重點講述的載荷傳導方法（RBE3）。這三種方法是有一些區別的，下面具體介紹一下。
一、局部剛性方法（CERIG）
局部剛性方法（CERIG）筆者之前的文章詳細介紹過，并給出了具體算例。此方法是將一個master節點和多個slave節點耦合成一個剛性區域。約束或載荷施加到master
眾所周知，在ANSYS/LSDYNA中JH-2模型適用于模擬大變形材料的力學行為的，用于陶瓷、玻璃、藍寶石等硬脆材料的力學模擬中，JH-2本構模型具有三類參數，分別對應著LSDYNA材料卡片中的三類指標，本構參數眾多，那么對于了解其真實含義至關重要，對此，筆者在查閱文獻基礎下總結了各個參數的準確含義并對其背后的數學公式的前后推導順序做出了總結，如圖1所示。
圖1
文獻中給出了比較權威的關于氧化鋁陶瓷的
/filname,cylindrical shell
/prep7
et,1,shell181
!定義實常數
r=4787.135539 !圓柱殼半徑
L=20000 !艙段長度
t=30 !殼板厚度
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MPC方法是指利用接觸單元和技術，由ANSYS根據接觸運動自動建立約束方程。
采用MPC方法可以定義各種裝配接觸和運動約束。
采用MPC方法可以實現不連續且自由度不協調的網格之間的連接、不同單元類型之間的連接等目的。比如說：實體-實體裝配；殼-殼裝配
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1882年，年僅25歲的德國天才物理學家赫茲發表了關于接觸力學的著名文章《關于彈性固體的接觸（On the contact of elastic solids）》，系統地闡述了兩物體之間接觸面上所傳遞的壓力分布，以及它所引起的垂直于接觸面的彈性位移在接觸區內、外的關系。另外，赫茲在這篇論文中提出了有關彈性體接觸的理論公式——赫茲公式
固定支撐是在結構有限元中，大家最常用的一種約束條件。如圖1所示給出了設置固定支撐操作的方法。
圖1 設置固定支撐操作方法
固定支撐約束，可以應用在點，線和面特征上。固定支撐表示被約束為位置為剛性，但是在現實工程結構中，根本不存在完全剛性的約束，因此固定支撐約束是一種理想約束。在實際計算中，用戶應該注意以下幾點：
