Ansys簡單分析懸臂梁的案例
ansys仿真分析-梁懸臂施工
接下來是ansys箱梁懸臂施工仿真分析的模型,跨度不大,45+80+45,考慮到三向預應力鋼筋,剛開始用面切割體來做鋼筋,做出來的模型實在是太大,0號塊就有10萬個自由度,做整橋的施工分析就不行了,下面是做的一個簡化的模型,具體如下:
1:用SOLID65來做混凝土,LINK8來模擬三向預應力筋.
2:建立特征截面,把箱梁簡化成幾個參數,通過循環生成整橋
3:劃分特征截面的單元,控制網格的生成,通過掃掠來橋梁的有限元模型
4:考慮在特征截面上的接點固定鋼筋,循環生成各施工段的鋼筋.
以下是命令流,請各位老師指教
fini
/clear
/prep7
/title,BRIDGE DAM SIMULATION,DEVELOPED BY YIFEICHONGTIAN
ET,1,SOLID65
ET,2,LINK8
MP,PRXY,1,0.1667
MP,DENS,1,2600
MP,EX,1,3.5E10
MP,EX,2,1.95E11
MP,DENS,2,7800
MP,PRXY,2,0.3
!預應力鋼筋的特性
!縱向鋼筋,直徑15.24mm,標準強度1860MPA，單根張拉控制噸位195.5kN
areagjx=1.81e-4 !縱向，橫向單根鋼筋面積
areahgjx=8.038e-4 !
展開 基于ANSYS的懸臂梁模態分析
基于ANSYS的懸臂梁模態分析
1、 連續系統的振動
實際的振動系統都是連續體，它們具有連續分布的質量與彈性，因而又稱連續系統或分布參數系統。由于確定連續體上無數質點的位置需要無限多個坐標，因此連續體是具有無限多自由度的系統。連續體的振動要用時間和空間坐標的函數來描述，其運動方程不再像有限多自由度系統那樣是二階常微分方程組，它是偏微分方程。在物理本質上，連續體系統和多自由度系統沒有什么差別，連續體振動的基本概念與分析方法與有限多自由度系統是完全類似的。
2、 說明
(1) 本章討論的連續體都假定為線性彈性體，即在彈性范圍內服從虎克定律。
(2) 材料均勻連續；各向同性。
(3) 振動滿足微振動的前提 。
3、 梁的彎曲振動動力學方程
考慮細長梁的橫向彎曲振動
梁參數：ρ單位體積梁的質量 E彈性模量 I截面對中性軸的慣性距 S 梁橫截面積
外部力：m(x,t): 單位長度梁上分布的外力矩 f(x,t): 單位長度梁上分布的外力
假設：
(1) 梁各截面的中心慣性軸在同一平面 xoy內
(2) 外載荷作用在該平面內
(3) 梁在該平面作橫向振動（微振）
(4) 這時梁的主要變形是彎曲變形
(5) 在低頻振動時可以忽略剪切變形以及截面繞中性軸轉動慣量的影響
伯努利－歐拉梁（Bernoulli-Euler Beam）
令：y(x,t):距原點x處的截面在t時刻的橫向位移
微段受力分析
力平衡方程 ：
4、 懸臂梁的固有頻率和模態函數
5、 兩端固定桿的縱向模態分析
問題描述：
一懸臂梁截面為矩形，如圖1所示，幾何尺寸及材料特性如下，分析其前三階固有頻率及振型。
展開 ansys之——懸臂梁模態分析
定義第一類單元為平面梁單元BEAM3
ET, 2, MASS21, , ,4 !定義第二類單元為質量阻尼單元MASS21
R, 1, 0.003, 6.25e-7, 0.05 !定義單元的第一類實常數:Area,Inertia,Height
R, 2, 0.1 !定義單元的第二類實常數:集中質量
MP, EX, 1, 207e9 !定義第一類材料的彈性模量EX
N, 1, 0, 0 !定義各個結點
N, 2, 0.04, 0
N, 3, 0.08, 0
N, 4, 0.12, 0
TYPE, 1 !使用第一類單元
REAL, 1 !使用第一類實常數
MAT, 1 !使用第一類材料
E, 1, 2 !按上面設置定義單元
E, 2, 3
E, 3, 4
TYPE, 2 !使用第二類單元
REAL, 2 !使用第二類實常數
E, 4 !定義四號單元(集中質量)
FINISH !退出后模塊
/SOLU !進入求解模塊SOLUTION
ANTYPE, MODAL !申明求解類型是模態分析
MODOPT,LANB,5 !使用Block Lanczos方法求解前5階振型和頻率
D, 1, ALL, 0 !固定1號結點
M, 2, UY, 4, 1 !定義2號到4號結點的三個結點的Y方向為主自由度
SOLVE !開始求解
FINISH !退出后模塊
/POST1 !進入后處理模塊POST1
SET, 1, 1 !讀入第一階頻率和振型
PLDISP ! 在圖形窗口顯示結構變形
ANMODE,10,0.05 !用10幀每隔0.05秒鐘的動畫顯示振型
--
展開 有限元軟件ANSYS對不同材料的懸臂梁進行模態分析 ￥19.89
懸臂梁模態分析：作業5
1、 問題的提出
建立如圖1所示三維立體模型，并利用有限元軟件ANSYS對不同材料的懸臂梁進行模態分析。計算要求：底座下表面全約束，計算前五階自振頻率和振動模態，并且選用三種不同的網格密度，比較對模態和頻率的影響。
圖1 懸臂梁結構圖
2、 建模和求解
2.1 建模及導入 ANSYS
2.1.1 建模方式
根據圖1尺寸，在三維建模軟件SolidWorks中建立三維模型，只需拉伸指令即可建立圖2所示模型。為了能夠導入ANSYS19.2軟件，將模型另存為格式為.x_t 的文件如圖3所示。
圖2 懸臂梁三維圖
圖3 文件保存格式圖
2.1.2 導入方式
雙擊打開 ANSYS，通過 File → Import → PARA 指令，如圖4所示，選擇之前保存的 liang.x_t 文件，如圖5所示。導入效果如圖6所示為線框顯示，然后通過 PltoCtrls → Style → Solid Model Facets，下拉選擇 Normal Faceting，刷新后顯示為實體，如圖7所示。
圖4導入過程圖
圖5導入過程圖
圖6導入效果圖
圖7導入實體圖
2.2 單元選擇
確定研究對象為實體結構，如圖8所示。此處使用軟件版本為 ANSYS19.2，沒有找到 solid92單元，此處選擇20node186單元進行計算，選擇方式見圖9。
展開 
ANSYS與ABAQUS比較之實例1--懸臂梁受分布力系的變形分析
從本篇博文開始，將會對一個實例，分別用ANSYS和ABAQUS來分析，目的是考察二者的同異。
【問題】
一根懸臂梁，長200mm,截面是30mm*20mm的矩形（高度方向是20mm）。該梁左端固定，在其上面施加向下的分布力系，載荷集度是0.6Mpa.已知材料使用低碳鋼，彈性模量是200GPA，泊松比是0.3,要計算梁的位移。
（該問題來自于張建華，丁磊的《ABAQUS基礎入門與案例精選》，電子工業出版社，2012.6）
【問題分析】
這是最簡單的入門級問題，線性材料，靜力學分析。
下面分別采用ANSYS17和ABAQUS6.14求解。
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【方法1. 使用ANSYS17求解】
1. 創建分析系統
創建一個靜力學分析系統
2. 設置材料屬性
雙擊engineering data，對于默認的鋼材設置彈性模量是200GPA，泊松比是0.3
這里是默認值，不需要改變。
3. 創建幾何模型
雙擊geometry，進入到DM.設置毫米為長度單位。
從如下菜單進入，選擇BOX
設置要創建長200mm,截面是30mm*20mm的長方體。
創建結果如下圖
退出DM.
4. 劃分網格
雙擊model進入mechanical,設置單元尺寸為10mm，劃分網格。
劃分結果如下圖
5. 固定左端
6. 施加分布力系
在上面施加分布力系，載荷集度是0.6Mpa
7.求解
8. 后處理
考察在豎直方向的變形
可見，自由端的最大位移量是0.89551mm.
展開 ansys workbench + apdl 懸臂梁 原創案例
懸臂梁簡單靜力學分析
重點：如何在workbench中插入命令流實現仿真！
※模型比較簡單,如下→
※新建兩個Named Selections。這點很重要。Apdl與workbench交互只能通過，選擇Named Selections,實現
新建方法如下：選擇一個面，然后右鍵即可
※通過命令流實現約束與加載（通過Named selections實現）
cmsel,s,s1 !選擇組s1
!--上面這句很重要，選擇組s1，相當于選擇了面s1的所有節點。
!下面就是對這些節點進行操作ˉˉ
d,all,all !約束s1上節點所有自由度
cmsel,all !選擇全部
cmsel,s,s2 !選擇組s2
*get,nn,node,,count !計算s2上節點個數
f,all,fy,-200/nn !對節點施加-y方向力
cmsel,all !選擇全部
※通過命令流約束加載 與 非命令流約束加載 結果比較
結果差不多，0.034383≈0.034309，說明命令流計算是有效的。
※下面用命令流進行后處理
后處理想要到達的目的是，對右端面所有節點y方向位移，求平均值。
選取右端面（s2面），查看y軸方向的位移(uy), 結果在-3.3945e-2到-3.3909e-2之間。
通過命令流求得的uy的平均值為：-3.3926e-2。結果是正確的，說明命令流有效。
※后處理命令流如下
cmsel,s,s2 !選擇組s2
*get,nn,node,,count !計算組s2中節點個數nn
*get,nd,node,,num,min !獲取編號最小的節點編號賦值給nd
*dim,nuy,array,nn,1 !
展開 ANSYS通過模態綜合法建立懸臂梁 ￥80
通過對懸臂梁進行模態分析及提取剛度矩陣及質量矩陣完整程序。
finish
/clear
/config,nres,20000
/prep7
ee=6.96e10
b=0.5
h=0.05
lcd=5
aa=b*h
iz=b*h*h*h/12
iy=h*b*b*b/12
et,1,beam4
r,1,aa,iz,iy,h,b
mp,ex,1,6.96e10
mp,dens,1,2730
mp,prxy,1,0.33
mp,alpx,1,1e-5
k,1
k,2,5
l,1,2
lesize,all,,,20
numoff,node,1
lmesh,all
!!!節點重新編號
n,22,5,0,0
nummrg,node,,,,high
finish
alls
/solu
dk,1,all
!模態分析
/SOL
ANTYPE,2
MODOPT,LANB,10
EQSLV,SPAR
MODOPT,LANB,20,0,99999999, ,OFF
SOLVE
finish
/post1
set,list
finish
!!!!創建子結構part1
/filnam,part1
/solu
antype,substr !分析類型 子結構
seopt,part1,2 !子結構一
!創建part1
nsel,s,node,,1,8
esln,r,1,all
cm,part1,elem
!創建interface
nsel,r,node,,8
cm,interface,node
展開 雙懸臂梁斷裂分析（interface delamination） ￥14.9
案例描述：通過在雙懸臂梁的兩個部件上施加位移，進行斷裂分析，梁長度為100mm，初始裂紋長度為30mm，一端施加兩個垂直位移，一個正位移和一個負位移，另一端固定約束。
MIDAS懸臂梁分析
MIDAS懸臂梁分析
懸臂梁的諧響應分析 ￥1
在這個例子中將以一個懸臂梁的諧激勵振動為例介紹在Workbench中進行諧響應分析的方法。
1、選擇材料以及定義參數
這里我們只是演示一下諧響應分析的具體步驟， 因而材料和參數， 我們選擇默認的， 也就是
系統提供的，也就是在此不做任何的操作，直接進入下面的建模。
2、建立模型
要進行諧響應分析，必須先進行模態分析，因此在項目管理界面中拖入一個Modal 分析模塊，然后點擊左鍵拖一個Harmonic Response 模塊至Modal 分析模塊的Model上方，釋放左鍵，這樣程序會自動共享Modal 的材料屬性，幾何體及網格劃分結果至Harmonic Response 模塊中。
右鍵單擊A 分析下的Geometry，選擇New Geometry，下面將利用Workbench的Design Modeler 來建立問題的幾何模型。按正常的方法建立模型。
雙擊A 分析下的Geometry，選擇millimeter 毫米單位制
點擊sketching ，出現下面的界面
然后點擊Z 軸，即在x-y 面上作圖
接著點擊circle
點擊dimensions
然后點擊extrude，接著在輸入Depth=400mm
最后點擊Generate
點擊右上角的關閉按鈕，此模型已保存在分析文件中了。下面進入模態分析。
3. 模態分析
雙擊Model單元進入分析界面，點擊Solid。
接著觀察左下角
定義材料屬性為默認的Structure Steel ，也就是此處不做任何改動。
網格劃分，點擊右上角的mesh，修改劃分尺寸
接著右擊mesh，點擊generate mesh ，生成網格
選中右上角Modal，然后定義Support，將模型的一端定義一個Fix Support 。
展開 雙懸臂梁斷裂分析（Pre-Meshed Crack） ￥14.9
案例描述：雙懸臂梁中間位置的裂紋分析，然后使用工具計算斷裂參數（能量釋放率），使用裂紋閉合技術（VCCT）對結構進行靜態分析
利用Hypermesh和OptiStruct對懸臂梁進行直接法瞬態分析
瞬態分析中有兩種方法，模態法和直接法。其中模態法只能用于線性分析，求解速度快，由于模態截斷存在微小誤差。直接法可以用于線性和非線性分析，隨著模型自由度的增加，求解復雜度以幾何級數增加，求解速度較慢。
在OptiStruct中，線性瞬態分析直接法采用的是Newmark-β方法，除了求解算法不同外，其與模態法分析的差別在于阻尼的設置。
本文所采用的懸臂梁模型示意圖如下：
懸臂梁尺寸為L=1m，W=0.1m，厚度D=0.01m。彈性模量E=210Gpa，泊松比μ=0.3，密度為7850kg/m3。懸臂梁端部豎直受力為10N。
本例所用的HyperWorks版本為2022，在某些界面上有所不同，但是基本上不影響分析設置。
在Optistruct中用直接法進行瞬態分析的步驟如下：
1. 創建網格模型，并賦予材料、屬性
2. 定義約束SPC load collector并施加約束
3. 定義外力DAREA或強制運動SPCD
4. 定義動態載荷表TABLED1
5. 定義求解過程使用的時間步序列TSTEP
6. 定義瞬態載荷TLOAD1
7. 定義結構阻尼系數PARAM,G和PARAM,W3
8. 定義瞬態分析工況
9. 定義瞬態響應分析的響應輸出類型
首先打開Hypermesh，選擇Optistruct模塊，創建懸臂梁網格模型，并賦予對應材料和屬性。
把屬性和材料賦予組件。然后創建SPC loadcollector，將懸臂梁左部節點全約束。
在懸臂梁右側自由端上方中點施加載荷幅值，約束3方向自由度，取值為-1。
展開 經典仿真案例教程：02- 懸臂梁的瞬態分析
懸臂梁的瞬態分析
介紹
本教程的目的是展示執行簡單瞬態分析所涉及的步驟。
瞬態動力分析是一種確定結構在時變荷載作用下的動力響應的技術。
此類分析的時間范圍應考慮結構的慣性或阻尼效應。這種效應起主要作用的情況是在階躍或脈沖載荷條件下，例如，在很短的時間內有急劇的載荷變化。
如果考慮的荷載條件下慣性效應可忽略不計，則可采用靜態分析。
對于我們的例子，我們將用沖擊力沖擊梁的末端，并觀察沖擊位置的響應。
由于理想的沖擊力激勵結構的所有模態，梁的響應應包含所有模態頻率。然而，我們無法從數值上產生理想的沖力。我們必須在離散時間dt上施加荷載。
在施加荷載后，我們跟蹤梁在離散時間點的響應，只要我們愿意（取決于我們在響應中尋找的是什么）。
時間步長的大小取決于我們希望捕獲的結構的最大模態頻率。時間步長越小，我們捕獲的模式頻率就越高。ANSYS中的經驗法則是
時間步長（time_step）=1/20f，其中f是我們希望捕獲的最高模式頻率。換言之，我們必須解決我們的步長，使我們將有20個離散點每周期的最高模式頻率。
應注意的是，瞬態分析比靜態或諧波分析更為復雜。它需要對結構的動態行為有很好的了解。因此，應首先對結構進行模態分析，以提供有關結構動態行為的信息。
在ANSYS中，可以使用3種方法進行瞬態動力分析。
完整方法：這是最容易使用的方法。允許所有類型的非線性。然而，由于使用了完整的系統矩陣，因此這條路線占用的CPU非常多。
簡化法：該方法將系統矩陣簡化為只考慮主自由度。由于矩陣的尺寸減小，計算速度快得多。
展開 懸臂梁的線性靜力學分析
雙擊結果節點，就可以查閱并分析結果了。下面分別是系統預制的全變形和von-Mises應力結果。
1. 全變形（Total Deformation）:
2. Von-Mises 應力（含網格）
3. X方向變形
獲得應力和變形值以后，一個基本的懸臂梁分析也就完成了。這里我們最大的von-Mises應力是2.77e2，雖然應力很小，但是由于材料的剛度很小只有2e3，所以變形比較大，有0.1545，同時我們也就知道這個懸臂梁選用是否合理了。
退出WELSIM
至此，對此例題的分析過程已經完成。單擊窗口右上角的關閉按鈕，或者在主菜單中選擇[File] -> [Quit]，退出WELSIM。
展開 雙懸臂梁斷裂分析（contact debonding） ￥14.9
案例描述：通過在雙懸臂梁的兩個部件上施加位移，進行斷裂分析，梁長度為100mm，初始裂紋長度為30mm，一端施加兩個垂直位移，一個正位移和一個負位移，另一端固定約束。
