ansys分析殼體的案例
角焊縫（殼體）疲勞在ANSYS nCode DesigenLife的創(chuàng)建與計算原則淺述
ANSYS nCode DesigenLife焊縫疲勞分析最初用于汽車行業(yè)薄板結(jié)構(gòu)(1-3 mm) 的焊接分析模擬，采用薄殼搭建有限元模型，相關(guān)工業(yè)應(yīng)用也都針對于此類結(jié)構(gòu)進行。ANSYS nCode DesigenLife焊縫疲勞分析采用結(jié)構(gòu)應(yīng)力法進行計算，具有好的網(wǎng)格不敏感性，目前該方法也適用于以實體建模的焊縫疲勞分析。
限于篇幅本文僅針對角焊縫（殼體）焊縫單元創(chuàng)建和計算的準(zhǔn)則基于ANSYS nCode Theory手冊進行編寫，關(guān)于搭接焊縫、激光焊等請參考相關(guān)文獻資料。
兩名筆者水平極為有限，錯誤必然較多，另原稿成稿較早且截取原稿部分并非完整，某種程度未能緊跟相關(guān)技術(shù)發(fā)展，因此嚴(yán)禁直接應(yīng)用于企業(yè)項目的產(chǎn)品分析以免造成重大事故和傷害。另外本文建立的焊縫有限元模型不能作為評估焊縫極限強度的方法進行使用。
一、殼體焊縫有限元建模通用原則
不同類型的焊縫形式具有不同的分析方式，需要根據(jù)焊縫種類進行分組，每一個有限元輸入分組應(yīng)對應(yīng)疲勞引擎中對應(yīng)的有限元焊縫類型，并設(shè)置一個合理的參數(shù)數(shù)值。
對于以薄殼單元建立焊縫有限元建模具有一定的通用準(zhǔn)則：
① 網(wǎng)格應(yīng)以4節(jié)點四邊形單元為主，表達金屬薄板的中面。
② 以單排或雙排殼單元進行焊縫建模表達。
③ 焊縫網(wǎng)格規(guī)整，尺寸以5mm為最好，規(guī)避三角形網(wǎng)格出現(xiàn)。
④ 疲勞分析焊縫單元需設(shè)置特殊焊接屬性。
⑤ 焊縫單元法向保證設(shè)置法向朝外。
⑥ 毗鄰焊縫的單元的非平均化節(jié)點應(yīng)力被提取作為焊趾和焊根疲勞計算評估使用，該應(yīng)力也可以是平均化的或在單元邊長的中點處進行計算，通過在“ANSYS Group Properties”中設(shè)置“WeldLocation = MidElementEdge”進行考慮。
展開 Ansys中級認(rèn)證窗口課程：LS-DYNA中殼體與實體單元連接技術(shù)應(yīng)用
摘要：在LS-DYNA分析中經(jīng)常會使用實體單元與殼體單元以滿足不同部位的分析要求，這就存在殼與實體單元連接時自由度不匹配的問題。本文詳述三種不同的連接方法案例。如果不需要傳遞轉(zhuǎn)動可以使用合并節(jié)點法和約束法，合并節(jié)點法要求節(jié)點重合，計算效率最高，約束法不要求節(jié)點重合。接觸法可以傳遞轉(zhuǎn)動，接觸法使用最為靈活，消耗的計算資源較多。
殼體單元的每個節(jié)點只有３個沿著x、y和z方向的平動自由度UX、UY、UZ；在實體單元中，每個節(jié)點具有六個自由度：沿x、y 和z方向的平動自由度UZ、UY、UZ以及繞X、Y和Z軸的轉(zhuǎn)動自由度TOTX、TOTY、ROTZ。當(dāng)實體單元和殼單元連接在一起共同工作時，即存在自由度不協(xié)調(diào)問題。
案例部分分為四步，第一步建立沒有連接的模型，后三步都是在第一步模型的基礎(chǔ)上進行連接。具體操作視頻請在技術(shù)鄰搜索“李安民”，關(guān)注我，收看視頻。
1.1 模型建立
1.1.1 幾何模型
Geometry->Solid->Box，在Creat Box對話框或者圖形視口（Graphics Viewport）輸入實體單元尺寸，如果所示，點擊Apply關(guān)閉完成長方體。
Geometry->Surface->Plane，在Create Plane輸入如下圖所示的參數(shù)，點擊Appley生成平面。
1.1.2 網(wǎng)格劃分
FEM->Element and Mesh->Solid Mesher對實體網(wǎng)格劃分，填入Elem Size為0.5，點擊Try Meshing Automatically，若不滿意可以點擊Reject拒絕，再從新調(diào)整尺寸等參數(shù)，確認(rèn)無誤，點擊Accept。
展開 ANSYS各類型單元連接專題講解（三）之梁與殼體鉸接
前面一篇文章主要講解了桿單元與各類單元連接的基本情況，在很多時候，我們使用梁單元的頻率要遠遠大于桿單元，因而如何處理好梁單元與各類單元的連接是做好仿真模擬的關(guān)鍵。
梁單元與桿單元不同之處在于節(jié)點除了有平動自由度之外，還附加有轉(zhuǎn)動自由度。針對2D梁單元，節(jié)點具有Ux、Uy以及Rotz三個自由度；針對3D梁單元，節(jié)點具有Ux、Uy、Uz以及Rotx、Roty、Rotz以及WaRp(僅Beam18x系列單元)。
板殼單元實際上具有五個自由度，分別為Ux、Uy、Uz以及Rotx、Roty，但很多時候引入了第六個面內(nèi)轉(zhuǎn)動Rotz，但值得注意的是該自由度的含義與梁單元的Rotz含義并不相同。
2D實體單元節(jié)點自由度僅有Ux、Uy，3D實體單元節(jié)點自由度包含Ux、Uy、Uz。
從上面可見，不同單元類型其節(jié)點自由度的數(shù)目以及含義不一樣，因而在處理單元連接時，需根據(jù)實際情況分不同種類來確定其連接方法。但就梁單元而言，與各單元類型的連接可分為如下情況：
1）梁單元與殼、實體單元鉸接；
2）2D梁單元與2D實體單元剛接；
3）3D梁單元與殼單元剛接；
4）3D梁單元與3D實體單元剛接；
本篇介紹梁單元與殼、體單元的鉸接問題。
從上面介紹的三種單元節(jié)點自由度類型可見，梁單元與體單元節(jié)點的平動自由度物理意義相同，因此如果需實現(xiàn)梁單元與實體單元的鉸接，兩者共用節(jié)點即可；也可兩者無共用節(jié)點，但具有重合節(jié)點時，直接耦合節(jié)點的平動自由度。
然殼單元與梁單元的節(jié)點自由度除了Rotz有所不同外，其余5個自由度皆具有相同的物理意義，因而當(dāng)梁單元與殼單元具有公共節(jié)點時，可認(rèn)為是除了Rotz外的一種剛性連接，例如最常見的建筑結(jié)構(gòu)梁板體系的模擬。故如果要實現(xiàn)梁單元與殼單元的鉸接，必須通過節(jié)點耦合方法
展開 ANSYS各類型單元連接專題講解（二）之桿與梁殼體單元的連接
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有限元模型如下：
結(jié)果圖：
1、結(jié)構(gòu)變形圖
2、結(jié)構(gòu)彎矩圖
3、結(jié)構(gòu)剪力圖
4、結(jié)構(gòu)軸力圖
祝好
ANSYS結(jié)構(gòu)院
2018.04.27
變速器殼體optistruct優(yōu)化分析
變速器殼體優(yōu)化對比分析
技術(shù)鄰ID:智創(chuàng)仿真，原創(chuàng)，轉(zhuǎn)載請注明，如有疑問，歡迎留言咨詢
采用軟件：Hyperworks軟件平臺下的Hypermesh，optistruct，Hyperview；
一 建立網(wǎng)格模型
1，首先將ige模型文件導(dǎo)入hypermesh中：
2，發(fā)現(xiàn)模型有自由邊（紅色部分），以及螺紋等細(xì)微特征，因此進行幾何清理，完成后的模型幾何模型如圖：
3，由于變速器殼體主要起連接作用，因此與其他部件連接的螺栓孔，不作為優(yōu)化區(qū)域，需要單獨劃分出來，放入另一個組件component中：
4，劃分單元：選擇單元類型為四面體單元，尺寸為3mm，其中節(jié)點24859個，單元數(shù)量104588個。
5，定義材料，單元類型：材料有兩種，分別為鋼材和鋁合金，其中鋼材參數(shù)為：彈性模量210000Mpa，泊松比0.3，密度7.9e-9t/mm3；鋁合金參數(shù)：彈性模量69000Mpa，泊松比0.3，密度2.7e-9 t/mm3。單元類型選擇psolid。下圖給出鋼材參數(shù)的設(shè)置步驟：
6，定義模態(tài)計算階數(shù)和模態(tài)計算工況：由于計算為自由模態(tài)，因此為了避開前六階的剛體模態(tài)，模態(tài)計算頻率從0.1Hz開始，計算十階；工況設(shè)置為模態(tài)計算：1為創(chuàng)建工況名稱，2選擇計算類型為模態(tài)計算，3選擇模態(tài)計算范圍和階數(shù)的設(shè)置。
7，自此，即可提交計算。
二 結(jié)果說明
2.1 材料為鋼材時的結(jié)果說明
材料為鋼材時，整個殼體質(zhì)量4.635kg，除開螺栓的設(shè)計域質(zhì)量4.221kg，按照減重30%的指導(dǎo)思想，那么設(shè)計域優(yōu)化后的質(zhì)量為4.221*70%=2.95kg，故優(yōu)化中定為3kg。
展開 電機殼體冷卻結(jié)構(gòu)設(shè)計及熱仿真分析
本文針對純電動汽車驅(qū)動電機運行過程中的電機溫升問題，重點分析了驅(qū)動電機殼體熱量傳遞方式，以及電機殼體冷卻通道結(jié)構(gòu)設(shè)計，分析了冷卻通道截面尺寸與冷卻通道沿程阻力損失之間的關(guān)系。
定扭螺母殼體精密鍛造的設(shè)計分析
作者：高桂堂，王夕鋒等
定扭螺母殼體（圖1）是用于組裝輪轂軸承的重要配件，對于鍛件精密度的要求非常高，鍛件的表面質(zhì)量及形位公差需要嚴(yán)格控制，整體鍛件精度達到二級。這對鍛造工藝、模具的加工精度及粗糙度等方面提出了嚴(yán)峻的考驗。我們在接到客戶的開發(fā)需求后，合理地設(shè)計了工裝模具，通過試驗嘗試、不斷優(yōu)化，最終成功開發(fā)出外觀好、精度高的鍛件產(chǎn)品。
圖1 定扭螺母殼體毛坯圖
產(chǎn)品分析
該定扭螺母殼體產(chǎn)品的12 個齒形的平面度要求為0.04mm，齒形角度偏差±15′，且一致性要求高，尺寸精度要求嚴(yán)格，鍛造拔模斜度小，根據(jù)產(chǎn)品的特點，決定選用閉式模鍛工藝，保證產(chǎn)品鍛造精度。
設(shè)備噸位及下料計算
通過鍛件三維造型確定鍛件的重量為1.638kg，最大投影面積為12277mm2，根據(jù)螺旋壓力機設(shè)備噸位計算公式：
P=kS/q
其中，P- 螺旋壓力機公稱壓力（kN）；k- 系數(shù)，當(dāng)熱鍛或精鍛時，k 取80kN/cm2；S- 鍛件最大投影面積；q- 變形小的精鍛取1.6。
通過計算，鍛打該鍛件所需的最小設(shè)備噸位為6138kN，由于該閉式模鍛需要具備頂出裝置，所以根據(jù)我廠實際情況，選用10000kN 公稱壓力的電動螺旋壓力機。根據(jù)鍛件三維造型重量及鍛件最大面的截面積，計算得知讓鍛件完全充滿型腔的下料規(guī)格為：直徑φ 60mm，長度71.5mm。鍛件三維造型見圖2。
圖2 鍛件三維造型
成形過程模擬
借助DEFORM-3D 軟件對定扭螺母殼體產(chǎn)品進行鍛造成形工藝模擬，如圖3 所示。
展開 RADIOSS在變速箱殼體動靜性能分析中的應(yīng)用
本文在前人研究變速器殼體動靜態(tài)性能分析的基礎(chǔ)上，以某新型輕卡變速器殼體為研究對象，闡述了殼體的受力情況和邊界約束，利用RADIOSS軟件對殼體結(jié)構(gòu)進行了剛度、強度性能分析。此外，通過計算各檔位齒輪在1800r/min下的齒輪嚙合頻率，結(jié)合變速箱總成噪音實驗數(shù)據(jù)，以及殼體在有約束情況下的固有頻率和振型，研究變速箱噪音與殼體固有頻率之間的關(guān)系。
陳葉林_RADIOSS在變速箱殼體動靜性能分析中的應(yīng)用.pdf
裝配體間隙、梁模態(tài)、殼體梁線性分析
裝配體、梁模態(tài)、殼體梁
來源：超凡仿真
梁殼體連接情況分析總結(jié)！
梁殼體的耦合問題小算例
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變速器殼體優(yōu)化對比分析
變速器殼體優(yōu)化對比分析
采用軟件：Hyperworks軟件平臺下的Hypermesh，optistruct，Hyperview；
一 建立網(wǎng)格模型
1，首先將ige模型文件導(dǎo)入hypermesh中：
2，發(fā)現(xiàn)模型有自由邊（紅色部分），以及螺紋等細(xì)微特征，因此進行幾何清理，完成后的模型幾何模型如圖：
3，由于變速器殼體主要起連接作用，因此與其他部件連接的螺栓孔，不作為優(yōu)化區(qū)域，需要單獨劃分出來，放入另一個組件component中：
4，劃分單元：選擇單元類型為四面體單元，尺寸為3mm，其中節(jié)點24859個，單元數(shù)量104588個。
5，定義材料，單元類型：材料有兩種，分別為鋼材和鋁合金，其中鋼材參數(shù)為：彈性模量210000Mpa，泊松比0.3，密度7.9e-9t/mm3；鋁合金參數(shù)：彈性模量69000Mpa，泊松比0.3，密度2.7e-9 t/mm3。單元類型選擇psolid。下圖給出鋼材參數(shù)的設(shè)置步驟：
6，定義模態(tài)計算階數(shù)和模態(tài)計算工況：由于計算為自由模態(tài)，因此為了避開前六階的剛體模態(tài)，模態(tài)計算頻率從0.1Hz開始，計算十階；工況設(shè)置為模態(tài)計算：1為創(chuàng)建工況名稱，2選擇計算類型為模態(tài)計算，3選擇模態(tài)計算范圍和階數(shù)的設(shè)置。
7，自此，即可提交計算。
二 結(jié)果說明
2.1 材料為鋼材時的結(jié)果說明
材料為鋼材時，整個殼體質(zhì)量4.635kg，除開螺栓的設(shè)計域質(zhì)量4.221kg，按照減重30%的指導(dǎo)思想，那么設(shè)計域優(yōu)化后的質(zhì)量為4.221*70%=2.95kg，故優(yōu)化中定為3kg。
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COSMOS中文教程--------滑輪的殼體分析
第五章---滑輪的殼體分析
滑輪的殼體分析.part1.rar
滑輪的殼體分析.part2.rar
滑輪的殼體分析.part3.rar
滑輪的殼體分析.rar
殼體-實體裝配體分析實例視頻附帶TXT文件
實例教學(xué)視頻
殼體-實體裝配體分析.txt
殼體-實體裝配體分析.zip
基于OptiStruct的活塞式壓縮機殼體VTF仿真分析及形貌優(yōu)化
論文價值的評定意見：
家電產(chǎn)品技術(shù)領(lǐng)域的成本壓力促使壓縮機結(jié)構(gòu)降成本成為近年來關(guān)注的一項重點工作，其中嘗試減薄壓縮機殼體厚度等是一條有潛力的結(jié)構(gòu)降成本技術(shù)路徑，但是由此對于壓縮機振動噪聲性能帶來影響，因此，對于壓縮機殼體振動噪聲的分析評價及殼體結(jié)構(gòu)形貌優(yōu)化成為一項有挑戰(zhàn)性的技術(shù)工作內(nèi)容。該論文以基于OptiStruct的壓縮機殼體VTF仿真分析及形貌優(yōu)化為主題開展相關(guān)研究，論文對壓縮機殼體進行了VTF分析，基于OptiStruct對其壓縮機殼體結(jié)構(gòu)的筋肋布局等進行了形貌優(yōu)化，并得到最佳的加強筋的位置、形狀及尺寸，從而改善了壓縮機的振動噪聲性能。論文對于壓縮機課題結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化及振動噪聲性能提升有已經(jīng)借鑒意義。
展開 基于等幾何分析（IGA）的殼體結(jié)構(gòu)拓?fù)鋬?yōu)化
等幾何分析（Isogeometric Analysis，IGA）由于可實現(xiàn)計算機輔助設(shè)計系統(tǒng)（CAD）和計算機輔助工程系統(tǒng)（CAE）的無縫結(jié)合，目前受到了廣泛關(guān)注。在結(jié)構(gòu)拓?fù)鋬?yōu)化領(lǐng)域，為使優(yōu)化結(jié)果能夠直接導(dǎo)入CAD系統(tǒng)，一些學(xué)者開展了基于IGA的相關(guān)研究。然而，已有工作大多針對二維問題展開，且多在SIMP等隱式拓?fù)鋬?yōu)化框架下利用NURBS基函數(shù)插值人工密度場，并利用固定網(wǎng)格進行結(jié)構(gòu)分析。由于分析和設(shè)計模型并不一致，這些工作并沒有充分發(fā)揮IGA框架下結(jié)構(gòu)分析與設(shè)計一體化的巨大潛力。特別地，由于結(jié)構(gòu)拓?fù)淙杂扇斯っ芏葓龅入[式描述，依舊無法實現(xiàn)優(yōu)化結(jié)果與CAD系統(tǒng)之間真正意義上的無縫連接。
近來，大連理工大學(xué)“結(jié)構(gòu)優(yōu)化的理論、方法與應(yīng)用”基金委創(chuàng)新群體張維聲副教授等與韓國科學(xué)技術(shù)院（KAIST）S-K Youn院士團隊合作，基于前期所提出的可動變形孔洞（Moving Morphable Void，MMV）顯式拓?fù)鋬?yōu)化新框架與剪裁曲面分析（Trimmed Surface Analysis，TSA）技術(shù)，實現(xiàn)了基于IGA的殼體顯式拓?fù)鋬?yōu)化。該方法基于MMV所提供的精確顯式幾何信息（殼體形狀/拓?fù)渫耆蒒URBS曲面參數(shù)描述），利用曲面裁剪技術(shù)，可對異形曲面殼體進行基于精確幾何描述的IGA分析，優(yōu)化過程中無需引入任何弱材料。該工作同時發(fā)揮了MMV方法與IGA方法的優(yōu)點，實現(xiàn)了Lagrangian描述下、面向計算幾何的結(jié)構(gòu)顯式拓?fù)鋬?yōu)化，在基于IGA的幾何-分析-設(shè)計一體化方面邁出了重要一步。
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