ansys找形計算
關注創建者：王靖雯 創建時間：2023-03-07
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其設計中主要涉及到三個關鍵環節：找形、載荷分析、裁剪分析。
找形也叫形態分析，指的是給定預應力分布以及控制點(即約束點，通常為實際的支座點)坐標，通過適當的方法確定該預應力分布下索膜結構的平衡形態。
載荷分析是用來分析預應力索膜結構在外載荷作用下的應力、位移，確定其承載能力，以驗證結構是否具有足夠的剛度（此剛度為預應力剛度）以及在外載荷作用下是否會出現皺褶。
裁剪分析是將通過找形荷載荷分析確定的膜面（通常為不可展曲面）預應力釋放，并根據幾何拓撲理論進行適當的剖分，然后將剖開的膜片展開為平面，作為施工下料的依據，以保證施工安裝后的膜面形狀與分析得到的形狀相吻合。
裁剪分析涉及到幾何拓撲理論，單純用有限元分析工具解決有一定困難，需要綜合有限元工具以及其它一些特殊的技術來解決，需要有限元以外的專門研究與開發，所以本文不準備討論ANSYS在這方面的應用。
載荷分析是一個預應力索膜結構的典型有限元分析，對于ANSYS沒有任何困難，只要在給預應力作為初應力施加于相應單元，同時打開大變形效應，施加其它載荷，ANSYS就會考慮預應力的預應力剛度進行計算得到相應的結果。所以沒有任何困難，本文也將不去討論。
找形是載荷分析和裁剪分析的基礎，是索膜設計的出發點，也是一個難點，需要找到給定預應力分布下的平衡形態，因為預先并不知道該形態，在初設形態下預應力一般不能平衡，需要通過適當的方法進行迭代計算來確定能夠使預應力分布平衡的位移形態。本文將探討這種計算方法，并給出ANSYS解決方案以及相應的驗證算例。
二．ANSYS的找形方法
1．單元類型
采用SHELL181和LINK180。其原因如下分析。
ANSYS提供了膜單元（SHELL41）以及其它的殼單元（SHELL181、SHELL63等），膜單元考慮了膜的性質，不抗彎、不抗壓。
展開 基于ANSYS APDL 的提升支座法 找形
有限元模型
找形結果
找形時采用很小的彈性模量
R,1,0.001468,0.9,
MP,EX,1,0.60551e9
MP,NUXY,1,0.3
!定義節點
*do,i,1,5
*do,j,1,2*i-1
k=(i-1)*(i-1)+j
n,k,(j-i)*9.15,-36.6+(i-1)*9.15,0
*enddo
*enddo
*do,i,1,4
*do,j,1,2*i-1
k=(i-1)*(i-1)+j+25
n,k,(j-i)*9.15,36.6-(i-1)*9.15,0
*enddo
*enddo
!定義單元
*do,i,1,4
*do,j,1,2*i
k=i*i+j
e,k,k+1
*enddo
*enddo
*do,i,1,3
*do,j,1,2*i
k=i*i+j+25
e,k,k+1
*enddo
*enddo
*do,i,1,4
*do,j,1,2*i-1
k=(i-1)*(i-1)+j
e,k,k+2*i
*enddo
*enddo
*do,i,1,3
*do,j,1,2*i-1
k=(i-1)*(i-1)+j+25
e,k,k+2*i
*enddo
*enddo
*do,i,18,24
e,i,i+17
*enddo
!
展開 對于桿單元，找形，需要打開幾何大變形，link10的剛性硬化
找形后的有限元模型
桿的諧響應分析
附件就是找形及靜力、模態及諧響應分析命令流
link10_modal_harmonic.txt
長500m的電纜，垂直方向落差100mm，找形命令流
定義循環10次，差值為0.05m時就認為收斂，這個收斂計算了5次就收斂，如果你想相差0.01m，你就需要把*do里面的10次改得越多了。利用*if語句進行判斷。
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有限元模型
找形結果
對于桿單元，找形，需要打開幾何大變形，link10的剛性硬化
找形后的有限元模型
桿的諧響應分析
附件就是找形及靜力、模態及諧響應分析命令流
link10_modal_harmonic.txt
長500m的電纜，垂直方向落差100mm，找形命令流
定義循環10次，差值為0.05m時就認為收斂，這個收斂計算了5次就收斂，如果你想相差0.01m，你就需要把*do里面的10次改得越多了。利用*if語句進行判斷。
一．前言
索膜結構是應用非常廣泛的一種結構形式，由于索膜在無應力情況下沒有剛度，不具有承載力和一定的形狀，所以必須施加適當的預應力來使其產生足夠的剛度并確定性狀。
其設計中主要涉及到三個關鍵環節：找形、載荷分析、裁剪分析。
找形也叫形態分析，指的是給定預應力分布以及控制點(即約束點，通常為實際的支座點)坐標，通過適當的方法確定該預應力分布下索膜結構的平衡形態。
載荷分析是用來分析預應力索膜結構在外載荷作用下的應力
3基于ANSYS輸電導線梁模型的找形分析
3.1輸電導線ANSYS模擬復合材料模型的基本思想
如圖3所示，本文采用復合材料梁模型模擬輸電導線，在ANSYS中通過截面設置來實現不同鋼芯和鋁絞線兩種材料的賦予。不同于將導線看做一個均勻化的整體模型，復合材料梁單元模型分別對鋼芯和鋁絞線部分賦予對應的材料參數，滿足各自的本構關系，這樣更有助于分析導線內部的應力分布。復合材料模型需要通過截面設置來實現不同材料的賦予
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/prep7
ET,1,LINK10
!找形時采用很小的彈性模量
R,1,0.001468,0.9,
MP,EX,1,0.60551e9
MP,NUXY,1,0.3
!定義節點
*do,i,1,5
*do,j,1,2*i-1
k=(i-1)*(i-1)+j
n,k,(j-i)*9.15,-36.6+(i-1)*9.15,0
*enddo
*enddo
*do,i,1,4
