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關注創建者:王靖雯 創建時間:2023-03-07

ansys空心圓柱體的實例教程
本文展示了環肋圓柱體的非線性屈曲分析模擬。該問題說明了如何進行線性特征值屈曲分析,以便為數值模型引入初始缺陷。之所以需要引入幾何缺陷,是因為對于完美對稱的問題,數值上不會出現非對稱屈曲。
目標
熟悉線性特征值屈曲分析
熟悉非線性屈曲分析
步驟
靜力結構分析
1、創建一個靜力結構分析系統。
2、定義鋁合金材料。該鋁材的楊氏模量為71000MPa,泊松比為0.33,屈服強度為280MPa,切線模量為70MPa。
3、導入幾何模型(圖 1)。
圖 1. 環肋圓柱柱體的幾何模型
4、定義連接并劃分網格。定義連接,將圓柱柱的頂邊和底邊分別與頂部和底部板連接。
5、分配邊界條件并運行模擬。固定底板的底面,并在頂板上施加 10 N 的壓力。
特征值屈曲分析
6. 創建一個特征值屈曲分析系統。將一個特征值屈曲分析拖拽到靜力結構分析的“求解”單元上。特征值屈曲分析將基于靜力結構分析的結果(圖 2)。
圖 2. 兩個分析系統之間的連接
7、運行特征值屈曲分析。無需定義邊界條件,因為其已包含在靜力結構分析的結果中。特征值分析的模態形狀將用作后續分析的初始幾何缺陷。圖2展示了第一階模態形狀的示意。
圖 3. 線性特征值分析的模態形狀
靜力結構分析
8、創建一個靜力結構分析系統。將特征值分析的求解結果拖拽到新靜力結構分析的模型單元上。此操作用于使用特征值模態形狀的變形形狀。在屬性中將變形形狀的比例因子設為0.1。
9、定義連接。連接的定義與第一次靜力結構分析相同。
10、定義分析設置和邊界條件。開啟大變形,并設置最大子步數為500。
展開 圖為赫茲及夫人伊麗莎白
赫茲公式是研究疲勞、摩擦以及任何有接觸體之間相互作用的基本公式。接觸理論指出:接觸表面上所承受的壓應力是處處不同的,其分部呈半橢圓柱形。初始接觸線處壓應力最大,以此最大壓應力代表兩零件間接觸受力后的應力。
赫茲公式也是基于一定的假設,其作出的假設如下:
用a表示接觸區的有效尺寸,用ρ表示曲率半徑,用R表示每個物體的有效半徑,用l表示物體橫向和深度兩方面的有效尺寸,則赫茲理論中做出的假設可以簡單表述成:
1. 表面都是連續的,并且是非協調的:a〈〈 ρ;
2. 接觸尺寸遠小于接觸物體尺寸;
3. 小應變;
4. 每個接觸物體都是線彈性的,服從胡克定律;
5. 接觸物體間摩擦力為0。
為了對赫茲公式的計算結果和ANSYS的計算結果進行對比,我們選擇以兩橫截面直徑為100mm、b為100mm,
泊松比為0.3、彈性模量為200Gpa的
長圓柱體為例,假設外載F=20kN,分別基于
赫茲公式和
ANSYS軟件計算一下接觸面面半寬和最大接觸應力:
一、基于赫茲公式的計算:
為了計算方便,此處筆者將赫茲公式編制成了一個簡單的Python小程序,代碼及計算結果如下:
根據計算結果我們發現,該問題中兩物體的接觸面半寬為0.2407mm,遠小于接觸物體的結構尺寸,因此
符合赫茲公式的假設。
二、基于ANSYS軟件的計算:
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:根據例題所示結構,確定分析類型為
靜力學分析;
2.
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打開 Ansys Workbench,創建一個"靜力結構"分析。檢查單位設置。
2. 導入幾何模型(圖1)。大的綠色圓柱體截面積為 314 平方毫米,小的綠色圓柱體截面積為 0.78 平方毫米。因此,當 1 牛頓的力作用在小圓柱體上時,大圓柱體應產生 402.6 牛頓的反作用力。
(圖1:液壓千斤頂的幾何模型)
3. 定義接觸并對部件進行網格劃分。
本文展示了環肋圓柱體的非線性屈曲分析模擬。該問題說明了如何進行線性特征值屈曲分析,以便為數值模型引入初始缺陷。之所以需要引入幾何缺陷,是因為對于完美對稱的問題,數值上不會出現非對稱屈曲。
目標
熟悉線性特征值屈曲分析
熟悉非線性屈曲分析
步驟
靜力結構分析
1、創建一個靜力結構分析系統。
2、定義鋁合金材料。
交付結果示例:
深入了解為何更大應變范圍對仿真精度至關重要,以及兩種技術的詳細對比,請閱讀專題文章:橡膠等雙軸拉伸測試技術的演進
04
體積壓縮試驗
通過在密閉腔體中測量圓柱體試樣的靜水壓力響應,直接獲得壓力與體積變化的關系曲線。這對于在極度受限條件下的橡膠壓縮仿真尤為重要,可用于修正本構模型中的可壓縮性參數,也可獲得準確的橡膠材料泊松比數據,使仿真結果更符合物理現實。
透鏡是薄圓柱體,反射鏡和棱鏡可以是各種形狀,這些因素決定了工程師固定它們的方案。反射鏡特別容易受到變形的影響,因此需要通過有效的安裝方案來避免反射鏡彎曲;而棱鏡通常體積較大,并且對其光學表面與光軸的角度非常敏感。夾具和螺釘,以及粘合劑或彈性體,都是此類組件的常見安裝方案。
工具鏈:CAxWorks.PreSys 2026R1(前處理 + 后處理) + Ansys Mechanical(求解器)
操作工程師:李工,CAE仿真工程師,3年工作經驗
本文記錄李工使用PreSys完成從CAD模型導入、幾何清理、網格劃分、材料屬性定義、邊界條件設置、Ansys求解器提交,到結果后處理與報告生成的全過程。
什么是波導?2個月前
與其他光學波導不同,ZMW不支持傳播光學模式,而是用于等離子體、量子光學以及單分子或熒光成像。
介電波導
介電波導是用于構建光纖和片上波導的圓柱形波導。介電波導具有高折射率纖芯和低折射率包層。光波利用全內反射原理傳播:當光試圖從光密介質進入光疏介質時,它會在材料界面被反射回光密介質。因此,導波會被限制在光纖芯中,從而實現損耗盡可能低的遠程傳輸。
附錄:
鰭片和圓柱體是彼此獨立的部件,它們在共同表面上共享拓撲結構(圖7)。在ANSYS Mechanical中進行箱選操作時,它會選擇箱內所有表面,包括內表面和共享表面。共享表面無法用于對流邊界條件中,因此在執行此類操作時會出現錯誤提示。
為了高效的選擇垂直鱗設計中的所有外表面(而不是逐個點擊),我們采用了命名選擇方法。
一期一會 | 什么是電源完整性?3個月前
現代電子產品是復雜的多組件裝配體,包括多個層、層間過孔以及器件之間的復雜互連。它在寬頻范圍內,不僅傳輸直流電源,同時也傳輸信號。
為了幫助我們理解電源完整性的重要性,我們不妨從三種主要類型的電源完整性問題入手。
電源電壓變化
外部交流電源或直流電源給電子系統供電。電源芯片將輸入電壓轉換為所需的系統直流電壓。
一期一會 | 什么是電母線?4個月前
圓形母線:具有實心或空心圓柱形橫截面的母線,可用于需要更大剛性、旋轉或安裝靈活性的大電流應用。
絕緣:區分母線類型的另一種方法,是看母線與周圍結構的絕緣方式。在某些情況下,母線會涂上一層絕緣聚合物,或者通過絕緣支架或隔離器進行絕緣并固定到位。
載流容量和類型
單相母線有兩個電路:一個是帶電電路,另一個是中性電路。
參數說明
試件形狀支持長方體及圓柱體,可通過更改形狀參數實現兩種試件的切換。
長度、寬度、高度(圓柱體為直徑、高度)分為坐標軸X,Y,Z方向的尺寸,建立的模型坐標原點在試件的左下角。
插件可設置三組粒徑范圍,可設置每組多面體顆粒的面數及顆粒個數。