ansys 平面建模的案例
ansys平面應力和平面應變問題
ansys平面應力和平面應變問題：
如果能將三維問題簡化為二維問題，將大大節(jié)約計算時間。對于平面應力和平面應變問題就可以實現(xiàn)這種簡化，本問將介紹一下平面應力和平面應變的概念。
平面應力：只在平面內有應力，與該面垂直方向的應力可忽略，例如薄板拉壓問題。
平面應變：只在平面內有應變，與該面垂直方向的應變可忽略，例如水壩側向水壓問題。
具有平面或曲面的標準具建模
最簡單的光學標準具是具有平行表面的透明板。這種結構形成了諧振器，并且透射率和反射率隨著標準具的厚度而變化。除了最簡單的結構外，還有其他結構的標準具，例如：非平行表面和曲面，被設計用于不同的應用。利用非序列場追跡技術，分析了幾種標準具的配置，并研究了輸出干涉條紋的差異。
摘要
、
VirtualLab：平面和曲面標準具的建模
建模任務
標準具
非序列建模的通道系統(tǒng)
a）平行平面 - 平面表面
b）傾斜平面 - 平面表面
c）柱面 - 平面表面
d）球面 - 平面表面
VirtualLab Fusion技術
文件信息
延伸閱讀
-用標準具檢查鈉D線
-用邁克爾遜干涉儀和傅里葉變換光譜測量相干性
-表面和光柵區(qū)域的通道配置
淺談平面應力和平面問題及其ANSYS實現(xiàn)
此時，只剩下平行于xy面的三個應變分量：
ε
x，ε
y，γ
xy
這就是平面應變問題。
說明：
1.平面應力和平面應變問題的區(qū)別：平面應力: εz≠0 ，軸向遠小于橫向；平面應變: σz≠0，橫向遠小于軸向。
2. 平面問題的求解體系：8 個未知數(shù)，必須建立8 個相互獨立的方程才能得以求解。
3. 平面問題方程來源：
a. 平衡微分方程：建立應力和力之間的關系，總共3個，力矩平衡方程推出切應力互等，所以還剩x，y方向力的平衡方程；
b. 幾何方程：建立應變與位移之間的關系，總共3個；
c. 物理方程：建立應力與應變之間的關系，總共3個。
以上只是對平面問題簡單的論述，若讀者想深入學習，可參閱徐芝綸教授編著的《彈性力學》第5版。
使用ANSYS求解該問題時，我們從以下幾個方面入手：
1.確定分析類型：根據(jù)例題所示結構，確定分析類型為靜力學分析；
2.通過對例題結構進行分析，可知該結構符合平面應變問題；計算時可選擇任意橫截面，使用平面單元進行計算；
3.該橫截面同時關于x軸和y軸對稱，計算時可使用四分之一結構計算。
Step1：在SCDM中創(chuàng)建平面模型。
由于我們使用平面應變模型計算，所以建模時必須要將橫截面建立在xy平面上。根據(jù)題目中給的幾何尺寸，在xy平面上建立一個四分之一的圓環(huán)面。草繪完成后，點擊頂部的Pull或者底部Return to 3D mode，然后按ESC鍵，將草繪轉化成面。建立完成以后，點擊菜單欄Workbench→ANSYS transfer→2020R1進入Workbench。
Step2：
設置分析類型（2D）。
展開 
平面和曲面標準具的建模
建模任務
光學標準具的基本結構是一個具有平行表面的透明板。這樣的結構形成了一個諧振腔，其中透過率和反射率隨標準具的厚度而變化。除了這個簡單的配置，更復雜的標準具，如非平行表面和曲面，被設計和用于不同的應用。利用VirtualLab Fusion的非序列場追跡技術，分析了多種結構的標準具，研究了輸出干涉條紋的差異，包括偏振效應。
[VirtualLab] 具有平面或曲面的標準具建模
建模任務
建模任務
平行平面-平面
傾斜平面-平面
柱面-平面
球面-平面
走進VirtualLab Fusion
VirtualLab Fusion中的工作流程
?使用界面構造組件
- 目錄II：界面目錄 [教程視頻]
?設置組件位置和方向
- LPD II：位置和方向 [教程視頻]
?調整非序列通道
- 非序列追跡的通道設置 [使用案例]
VirtualLab Fusion技術
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further reading
- Examination of Sodium D Lines with Etalon
- Coherence Measurement Using Michelson Interferometer and Fourier Transform Spectroscopy
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建模任務
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展開 COMSOL 軟件教程：為廣義平面應變建模
許多細長結構可以使用二維橫截面進行有效建模。一個典型的假設是平面應變近似，它意味著所有平面應變分量都是零。這種假設適用于面外變形被抑制的情況，例如固定結構的末端。然而，在許多情況下，結構會在面外方向上自由擴展。讓我們來討論如何對這種有時被稱為廣義平面應變的情況進行建模。
利用平面應變、平面應力和廣義平面應變條件
在平面應變條件下，物體不能在面外方向上擴展。在此方向上，通常存在由非零泊松比引起的面內應變耦合應力。另一方面，當研究薄板時，平面應力假設更加實用。在這種情況下，材料在面外方向上自由收縮或膨脹，橫向應力為零。
如果與面內尺寸相比，結構在橫向上很長，但在橫向上仍不受約束，那么上述假設都不適用。這時我們可以采用廣義平面應變條件。
廣義平面應變狀態(tài)公式
平面應變公式的一種可能的推廣是假設應變獨立于面外坐標。在 COMSOL Multiphysics? 軟件中，可以借助截面的二維幾何圖形和固體力學 接口來實現(xiàn)這個假設，其中平面應變公式是默認選項。
假定應變張量的分量僅僅是面內坐標 x 和 y 的函數(shù)（可能是時間）：
(1)
在小應變的假設前提下，應變張量的分量與位移場相關：
(2)
上述方程有下列三維解：
(3)
其中 a、b 和 c 是常數(shù)系數(shù)。
相應的平面應變是：
(4)
這種應變狀態(tài)不同于標準平面應變假設，原因在于法向面外應變非零，在橫截面上做線性變化。在截面 z = 0 時，變形位于平面內，并且通過面內位移分量 u（x，y） 和 v（x，y） 進行充分表征。
法向面外應變表達式中的系數(shù) a、b 和 c 可作為額外的自由度（DOF）引入到整個模型中（全局變量）。我們可以使用結構力學 接口提供的外部應變 特征來引入額外的應變貢獻。
展開 基于ANSYS的波紋管波形參數(shù)對平面失穩(wěn)影響的分析
摘要：為了研究波紋管波形參數(shù)對波紋管平面失穩(wěn)的影響，使用ANSYS軟件建立了波紋管的有限元模型，對不同波形參數(shù)下的波紋管有限元模型進行了模態(tài)分析與特征值屈曲分析。有限元計算結果表明，增加波紋管的壁厚和波距，或者減小波高，會使波紋管的固有頻率和屈曲載荷增加，因此在波紋管設計時，在滿足綜合性能情況下，可通過在一定范圍內增加波紋管的壁厚和波距，或者減小波高的方法減少平面失穩(wěn)的發(fā)生；同時模態(tài)分析求出了波紋管的固有頻率和振型，可以避免在工程作業(yè)中，因為外界振動頻率與波紋管固有頻率相同而發(fā)生共振現(xiàn)象，致使波紋管發(fā)生平面失穩(wěn)，為工程設計提供有效參考。
關鍵詞：波紋管;ANSYS數(shù)值模擬;屈曲分析;模態(tài)分析;波形參數(shù);平面失穩(wěn);
0 引言
波紋管膨脹節(jié)是用于管道連接和補償裝置，是一種薄壁型殼體，廣泛用于航空航天、化工、船舶等領域，它在工作時可補償由于熱脹冷縮和壓力變化帶來的位移變化，同時還可以起到降噪、減震的作用。在工作中波紋管常會因為內壓過大而產生平面失穩(wěn)，平面失穩(wěn)一般發(fā)生在長度與直徑之比較小的波紋管中，或者無加強型波紋管中，是指波紋所在的平面不再與波紋管的軸線保持垂直，一個或多個波紋出現(xiàn)傾斜或彎曲[1]。張慶等[2]提出用ANSYS有限元法對同時承受軸向、橫向和轉角位移載荷的波紋管進行內壓穩(wěn)定性分析。葉陳等[3]利用 ANSYS軟件對未發(fā)生位移的波紋管平面失穩(wěn)壓力進行有限元分析。陳曄等[4]用ANSYS有限元軟件對U形無加強波紋管在不同平面失穩(wěn)工況下的應力響應進行了計算。張道偉等[5]對波紋管在拉伸條件下的外壓穩(wěn)定性進行了試驗研究和非線性有限元分析。但由于波紋管是薄壁結構，形狀不規(guī)則，應力也分布較復雜，導致波紋管性能受波形參數(shù)影響較大，而波紋參數(shù)對平面失穩(wěn)影響的研究也較少。
展開 ANSYS Maxwell仿真平面變壓器
我目前在用Maxwell仿真平面變壓器（變壓器次級帶中心抽頭，深紅色的輔助繞組可以暫時忽略），變壓器的繞組是PCB形式的（下面有圖片模型），首先我用靜磁場仿真變壓器的電感和漏感等參數(shù)，激勵給的是電流，得到的值感覺還是可以的，其次我用瞬態(tài)場仿真變壓器，看變壓器的初級的輸入電壓和電流，次級的電壓和電流以及變壓器的功率和損耗等參數(shù)，但是我在仿真瞬態(tài)的時候，不知道是我的電腦的問題還是模型的問題，出來的結果總是不盡如意，結果和我之前將繞組做成的集總模型的時候的波形相比，就感覺是不對的
其中我初級給的峰峰值是55V的方波，工作頻率100khz，次級導入的外電路，只做了一個繞組加一個負載；另一種情況我模擬變壓器的中心抽頭的實際工作情況，在外電路中加入了整流濾波電路，但是這樣的話仿時間特別長，出來的結果也不盡如意
還請論壇中的技術大神給指點下，還有什么需要了解的可以貼子下留言，急需解決，謝謝各位了
展開 
ansys平面和殼問屬的有限元分析
嚴格地說，任何彈性物體都是處在三維受力狀態(tài)，因而都是空間問題，但是在一定條件下，許多空間問題可以簡化為平面問題，從而使計算工作量大大減少。典型的平面問題有平面應力問題和平面應變問題。
板殼問題是工程實際中最常遇到的問題之一。
一、平面應力問題
平面應力問題是指受力體在z方向上尺寸很小(即呈平板狀)，外載荷都與x軸垂直，且沿z軸方向沒有變化，假設受力體在z方向上的尺寸為h，平分h的平面成為中間平面，簡稱中面，則在z=±h/2處的外表面上不受任何載荷。在建立模型時，以受力體的中面尺寸建立模型。
二、平面應變問題
平面應變問題是指受力體在z方向的尺寸很大，所受的載荷又平行于其橫截面(垂直于x軸)且不沿長度方向(z方向)變化，即物體的內在因素和外來作用都不沿長度方向變化，對于有些問題，例如擋土墻和水壩的受力問題，雖然其結構不是無限長，而且在靠近兩端之處的橫截面也往往是變化的，并不符合無限長柱形體的條件，但實踐證明，這些問題是很接近于平面應變問題的，對于離開兩端較遠之處，按平面應變問題進行分析計算，得出的結果是可以滿足工程實際要求的。
在利用ANSYS進行有限元分析時，將這些單元定義為新的單元后，如平面應力問題，設置單元配置項KEYOPT(3)為Plane stree或Plane stress with thickness input(考慮板的厚度)；如為平面應變問題，設置單元配置項KEYOPT(3)為Plane strain。
展開 基于ANSYS Maxwell的平面螺旋型線圈電感仿真分析
二、不含隔磁片的平面螺旋型線圈
本節(jié)將在ANSYS Maxwell的Magnetostatic靜磁場求解器的RZ軸對稱坐標系中，建立圖1(a)中不含隔磁片的平面螺旋型線圈的2D和3D模型。為了對比結果，2D和3D模型應設置相同大小的求解區(qū)域。
（一）不含隔磁片的平面螺旋型線圈2D模型
本節(jié)將對線圈采用兩種建模方式。第一種采用導線的圓截面對線圈進行建模，第二種將線圈截面用一個矩形進行近似建模，現(xiàn)在對比兩種建模方法的結果。
第一種建模方式，每一匝導線用一個半徑為0.5mm、 材料為銅的圓形表示，匝間距為0.15mm，建立好的模型如圖2所示。為線圈添加一個高度和寬度均為100mm的求解區(qū)域Region。給每一匝線圈加載激勵電流1A，并設置求解電感矩陣值，Maxwell 2D→Parameters→Assign→Matrix，在彈出的窗口中勾選加載在10個圓截面上的激勵源。設置完畢后，對模型進行分析求解。
在Maxwell 2D→Results→Solution Data窗口中查看求解結果，以10匝導線的圓截面對平面螺旋線圈進行建模，得到的電感矩陣為一個10×10的電感矩陣，主對角線元素為每匝導線的自感，其他非主對角線元素為各匝導線之間的互感。由于線圈電感L即為每匝導線的自感Li與各匝導線之間互感Mij之和，得出式(2)：
式(2)中，Li為線圈的自感，Mij為第i匝導線與第j匝導線之間的互感。將ANSYS計算的電感矩陣數(shù)據(jù)導入Matlab中，根據(jù)式(2)計算得到的線圈電感值為3.653 2uH。
此外，利用ANSYS Maxwell軟件可以求出整個求解區(qū)域的能量，再通過線圈電感與線圈總能量的關系求出線圈的電感值。
展開 平面四邊形四節(jié)點單元計算程序與ANSYS結果對比
下面簡單介紹從ansys軟件中導出平面四邊形四節(jié)點單元的單元剛度矩陣。
平面四邊形四節(jié)點單元示例
如圖所示，計算這兩個單元組成單元剛度矩陣，并組裝成整體剛度矩陣，求解各個節(jié)點的位移。
平面三角桁架（常為屋架）ANSYS靜力分析（桿單元） ￥1.25
作者介紹： 力學碩士，有七年的結構有限元分析經驗
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在ANSYS中，桁架結構（只承受拉壓，不承受彎矩）要使用桿單元（link單元）進行分析。在新版的ANSYS中，一般都推薦使用link180單元，該單元有兩個節(jié)點，每個節(jié)點有三個平移自由度。對于本文的平面三角桁架分析，有如下注意事項：
1 link180是三維桿，分析平面問題，需要約束一個自由度，一般為Z向。
2 桁架結構的建模，可以直接從節(jié)點單元開始，因為桁架的每根桿都只劃分為一個單元。
3 link180單元的截面雖然可以用sectype和secdata來定義，但計算本質還是轉化為實常數(shù)。
4 對于桿結構，荷載都施加在節(jié)點上，桿單元不能施加線荷載。
對于線模型（桿結構，梁結構，管結構），SECTYPE和SECDATA是很重要的命令：
當命令sectype的type是link的時候，secdata定義桿截面面積。
如果讀者想詳細了解SECTYPE和SECDATA，可以輸入help, sectype或者help, secdata。如下圖：
然后按一下鍵盤的enter，軟件會跳出help文件，詳細解釋sectype。
后文目錄：
一：建模
二：求解
三：后處理
四：源文件
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