ansys焊縫靜應力分析的案例
Catia靜應力分析and模態分析
靜應力分析
1.首先導入模型并賦予材料屬性
2.進入分析與模擬的Generative Structural Analysis，選擇第一個Static Anslysis
3.劃分網格，雙擊OCTREE Tetrahedron Mesh.1:Part1，進入OCTREE Tetrahedron Mesh窗口，選擇喜歡的Size和Absolute sag：
4.右鍵Nodes and Elements，Mesh Visualization，點擊YES，劃分網格完成
5.將網格抑制一下，才能看到幾何模型并添加支撐和受力
6.點擊Clamp并選擇要固定的點線面
7.點擊Distributed Force創建一個受力面，并設置受力在XYZ方向的大小，坐標系可以自己定義
8.選中Static Case Solution.1，點擊Compute，確定計算
9.完成后點擊YES
10.選中Static Case Solution.1右鍵選擇General Image，然后選擇自己想要的結果
11.著色方式和動畫顯示可看箭頭方式生成
模態分析
1.導入模型，設置材質
2.劃分網格，按需設置
3.設置支撐位置
4.
展開 SW SIMULATION與ANSYS靜應力對比
按此參數ANSYS求解端點處的最大變形量，求解參數圖形如下：
最大位移為：7.8574e-3 mm
以實例參數，在SOLIDWORKS中設定模型及材料參數，SW simulation中做靜應力分析結果如下：
最大位移：7.861e-3mm。
Ansys workbench應力集中位置的靜強度評估對比
一、載荷約束如圖所示
二、通過軟件分析得到的應力收斂解為188.01MPa，安全系數n1=1.89。
三、使用名義應力法對倒角最大處求解名義應力
對應力最大位置獲取力矩為37000N*mm，慣性矩為810mm^4，形心距為3mm，抗彎截面系數為300 mm^3。即可獲得最大點處的名義應力為137MPa。安全系數為n2=355/137=2.6。
三、根據《德國FKM強度評估指南》
3.1、
3.8、FKM中材料利用率與安全系數互為倒數，n3=3.4
4、通過對三種分析結果判斷
n3 >n2>n1
3.4 >2.6 >1.89
FKM安全系數最大，收劍解安全系數最小。
展開 針對某袋除塵器整體進行ABAQUS有限元分析，考慮九項載荷工況，分析設備靜應力、熱應力、變形及熱膨脹數值 ￥15
某袋除塵殼體結構選型如下：
箱體板厚5mm
箱體角柱：角鋼L90*56*8
箱體加強筋：角鋼L90*56*6
花板厚6mm
花板下加強筋：橫向為扁鋼80*6，縱向為扁鋼100*6
箱體中間支撐管：鋼管Φ60*5
圖1 袋除塵殼體結構示意圖
2、 建立模型
按照殼體結構示意圖建立幾何模型如圖2所示。
圖2 建立幾何模型
三、約束條件及載荷
立柱底部約束如圖3所示。
圖3 立柱底部邊界約束
載荷：
（1）自重（軟件考慮）；
（2） 頂部載荷：檢修載（按400kg/m2）；
（3） 花板處載荷：濾袋、濾籠、濾袋積灰（積灰厚度按5mm）共3.06t；
（4） 灰斗積灰重：滿灰9.6t；
（5） 保溫載荷：按25kg/m2；
（6） 負壓11000Pa或正壓8000Pa兩種工況分別施加；
（7） 煙道及檢修平臺載荷：上煙道（出氣端）900kg，下煙道（進氣端）
400kg，上中下三層檢修平臺檢修載荷均為400×2.85×3.25=3705kg。
注：此項載荷殼體和鋼支架各占一半。
（8） 灰斗卸灰口載荷（方向按照幾何模型坐標系）：FX=4700N，FY=3500N，FZ=-4700N，MX=3690N.m，MY=4800N.m，MZ=5540N.m。
（9） 頂部牛腿處檢修荷載：單個牛腿處載荷為1t，頂板為260×260，轉化為面壓添加，面壓為1×10×1000/260/260=0.148N/mm2。
下圖4所示為載荷添加圖示：
（a）負壓11000Pa （b）正壓8000Pa （c）花板處載荷
展開 
基于FE-SAFE的等效結構應力法分析焊縫疲勞
一般在焊接結構疲勞分析中存在兩個關鍵問題：一是焊接接頭的分類如何把握；二是焊接部位往往是應力比較集中的區域，很難準確計算出應力的分布。等效結構應力法是由美國新奧爾良大學焊接實驗室的Pingsha Dong博士等人基于斷裂力學及大量焊接試驗數據，研究出來的一種相對能準確預測焊縫疲勞壽命的方法。該方法采用網格不敏感結構應力計算方法及一條主S-N曲線預測焊接結構疲勞壽命，可以很好地解決結構應力對有限元網格大小的敏感性及焊接接頭S-N曲線選擇困難的兩個難題，從而減小了分析誤差，提高了預測精度。
在FE-SAFE軟件中，Verity模塊為一個焊縫疲勞分析專用模塊，其采用的即是等效結構應力方法。等效結構應力不僅考慮了焊趾缺口、焊接接頭板的厚度的影響、載荷模式的影響，還考慮了應力集中的影響。等效結構應力是基于結構應力計算得到的，結構應力由膜應力與彎曲應力組成，Verity模塊可以通過定義一些焊縫的信息參數及導入的通用有限元軟件（如ABAQUS軟件）節點力輸出結果來計算求得結構應力。
因此，在使用通用有限元軟件計算求解計算焊縫節點力時，需要對焊縫進行建模，如下圖所示：
將通用有限元軟件的分析結果導入FE-SAFE中之后，在Verity模塊中定義焊縫信息，如下圖所示：
定義完成需要計算壽命的所有焊縫信息后，點擊Analyse，即可求解得到結構應力，再定義載荷曲線、材料參數、選擇主S-N曲線標準差等完成焊縫疲勞分析。
基于FE-SAFE的等效結構應力法分析焊縫疲勞.pdf
展開 Optistruct做靜力分析，應力集中在焊縫處
Optistruct做靜力分析，查看應力云圖時，應力較大位置集中在焊縫處，零部件上應力則較小，不能得到理想的靜力分析結果。同樣用rigids連接，應力則集中在零部件相連位置。請問在施加較大拉力（100000N）時，零部件關鍵部位用什么連接方式好？得到結果能合理反映零部件應力應變情況。
ansys Workbench 靜應力模塊，利用生死單元技術結合APDL命令，模擬轉軸最大扭力 ￥10
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ansys Workbench 靜應力模塊，利用生死單元技術結合APDL命令，模擬轉軸最大扭力
示例：要求計算轉軸所能承受的最大扭轉力矩，轉軸抗拉強度1230MPa
模型如下： 中間最細位置R=3
Workbench計算時，左側固定。右側面施加圓轉位移。
效果展示
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操作過程：
首先，初步計算轉軸旋轉多少會接近許用最大值1000Mpa。確定初始載荷大小。
當加載1° ——0.0174 弧度 ，時 轉軸約945Mpa。
其次，利用APDL命令分載荷步逐步增大轉角載荷，并在每個載荷步中進入后處理中查看是否有單元應力超過許用值1000Mpa。當有單元超過許用值時記錄該單元，在下一步載荷過程中將該單元抑制。繼續加載直到循環結束。
1.創建加載點——remotePoint
在Pilot Node APDL Name 中定義名稱：后期將在插入的APDL命令中使用該名稱，更改載荷大小。
創建單元組——Name Selection
在每個載荷步的后處理中需要篩選單元結果，查看是否超過許用應力。為了縮小查詢范圍可以先根據經驗判斷危險截面位置，將危險截面附近的單元定義為一個組。在后期結果查看時，僅在該組內查找單元應力。從而提高計算效率。
注意：選著的是單元組，可以使用框選功能。
在Analysis setting 中插入Command 命令
插入命令如下所示，同時注意單位制的選著，本例使用mm kg N。 命令見附錄
命令中包含有三種 應力評估方法，一:剪應力失效。二：等效應力失效。三：第一主應力失效。應根據實際工況條，結合零部件失效模式，自主選著。
!!!!!1.使用剪切應力判斷是否失效*********************
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展開 基于SimSolid的靜應力分析
Altair SimSolid是專為設計工程師開發的結構分析軟件且極具創新性。它消除了傳統 FEA 中最耗時和最專業的兩項龐大任務——幾何結構簡化和網格劃分，是一場仿真變革。
今天就讓我們來用SimSolid做一個簡單的應力分析。
1 計算對象
2 前處理
3 分析結果與可視化
4 小結
1 SimSolid作為一款分析軟件，省去了繁瑣的網格與相互作用，可以快速便捷的建立分析，對于工程師而言可以節約時間，解放雙手。
2 但其分析結果與理論值有一定誤差。
3 對于設計人員在設計初期進行分析，依舊是一款不錯的分析軟件。
展開 地面電池框靜應力分析
ANSYS同樣選擇材料為鋁（兩者鋁的參數不太一樣），相同參數得最大形變量分別為0.956mm(sw)和0.225mm(ansys)。
卷筒輻條的靜應力分析
在繞滿狀態下的輻條最大靜應力在屈服力之內，最大的靜位移為3.772e-01mm。
汽車油箱靜應力分析
通過分析得出
應力集中部位在上下箱焊縫處!
無人機機臂的靜應力分析
電機座為懸臂梁以外受力較大的部位對系統影響較大，故需對電機座進行力學分析 ，已知飛機帶載起飛重量為165Kg（含載荷、線纜重量和拉力），單臂分擔重量為41kg，考慮飛機飛行狀況復雜故采用單臂48kg拉力進行靜力學分析，如云圖：
圖2 電機座應力云圖
圖3 電機座位移云圖
由電機座應力云圖可知，電機座的整體應力水平處于，在固定安裝位置及管固定斷面出應力水平較高，最大應力為，小于材料的屈服強度，屬于彈性變形階段；由等效應力云圖可知，機身的最大位移在模型的電機安裝位置，最大位移值為，整體變形量較低，零件的剛度較高，強度滿足要求。
機臂強度計算
機臂碳管可視為懸臂梁，且構造簡單，受力影響比較大，故對其進行強度校核；
圖4 機臂結構及受力簡圖
注：計算僅考慮關鍵件最危險截面處及鉸接軸強度校核。
碳管強度計算
已知碳管材料：碳纖維
抗拉強度
取安全系數
則許用應力；；
碳管抗彎截面系數：
碳管危險處所受彎矩：
彎曲應力：
剪切應力：
按第四強度理論可得：
即機臂碳管強度滿足強度要求。
展開 槳夾螺釘斷裂的靜應力分析
在WB環境下，使用靜應力分析進行模擬沖壓過程
由于靜應力分析是WB中最為簡單的一個模塊了，所以為了方便像我一樣的初學者也能看明白這個模擬，我就選擇了這個模塊進行分析
1.因為sw這款軟件我們公司統一使用，我用的也比較多，所以優先選擇這款軟件進行模型的建立。
然后將模型導入到WB中。
在材料設置一欄里，將沖頭和模具設置為剛體，不發生形變。
沖頭直徑25mm，被沖壓件直徑為35mm，放在一個直徑為35mm的模具中
將沖頭和模具設置為合金鋼，被沖壓件設置為鋁合金，進行沖壓。
2.受力圖如下所示
受應力最大的地方為模具的內壁，壓力大小為6582MPa，在后續的生產中，模具還需進行熱處理一下，提高一下強度。
也可以使用lsdyna模塊來進行分析，lsdyan主要用于非線性分析
在有限元仿真分析中，網格的質量對分析結果影響不容忽視。尤其是針對一些變形體的分析，如靜力學分析等，一般而言網格質量越好，計算精度越準確。那么如何良好的控制網格使得計算精度與現實精度相近成為了仿真領域內極其重要的一環。
為了劃分出良好的網格，因此而衍生出了一些用于優化網格的軟件。而在Ansys Workbench中也具有網格劃分的功能，雖然網格劃分只是Workbench中的一步，但是針對大多數工程問題已經漸漸的可以滿足要求了。
根據實際來進行加密網格降低計算機的運算量
總結：使用該軟件的時候，需加強前處理的步奏，降低計算機的運算時間。
展開 ANSYS Mechanical聯合ANSYS nCode DesignLife 在實體焊縫疲勞分析
引言：ANSYS nCode DesigenLife具有強大的焊縫疲勞分析能力，由于分析過程的復雜性， ANSYS Workbench工作平臺預定義7類nCode DesignLife疲勞分析模塊并不包括對于焊縫疲勞的相關分析，需要間接完成。
ANSYS nCode DesigenLife焊縫疲勞分析能夠對薄壁結構進行，同時也能夠基于非薄壁結構進行實體焊縫疲勞模擬，如圖1所示。
實體焊縫疲勞分析，基于結構應力法，對于實體網格建立的焊縫分析具有相當的普適性，相對于熱點應力法，無需對網格進行強制控制。
限于篇幅，本文僅對實體焊縫疲勞分析一般流程進行概述。
① 基于“DesignLife theory”對實體焊縫疲勞分析方法進行概述；
② 基于ANSYS Mechanical創建有限元求解；
③ 基于nCode Weldline創建實體焊縫信息；
④ 基于ANSYS nCode DesignLife進行實體焊縫疲勞求解引擎求解。
圖1
一、實體焊縫模型創建準則
1、ANSYS nCode DesignLife實體焊縫分析方法
ANSYS nCode DesignLife實體焊縫分析理論中對于實體焊縫評估采用結構應力法，與熱點應力法（距離焊趾表面一定距離的兩點或三點，進行線性或二次插值計算來確定焊趾處的熱點應力值，如圖2所示）相比較，結構應力法對于網格無需特殊考慮，對網格敏感程度相對較低。
圖二
結構應力法滿足平衡條件并可以采用結構力學的方法進行計算，結構應力是膜應力和彎曲應力之和。結構應力法需要用戶自定義“Stress Classification Lines (SCL)”應力等級線去確定膜應力和彎曲應力。
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