ansys靜應力理論
關注創建者：王靖雯 創建時間：2023-03-07
ansys靜應力理論的實例教程
按此參數ANSYS求解端點處的最大變形量，求解參數圖形如下：
最大位移為：7.8574e-3 mm
以實例參數，在SOLIDWORKS中設定模型及材料參數，SW simulation中做靜應力分析結果如下：
最大位移：7.861e-3mm。
一、載荷約束如圖所示
二、通過軟件分析得到的應力收斂解為188.01MPa，安全系數n1=1.89。
三、使用名義應力法對倒角最大處求解名義應力
對應力最大位置獲取力矩為37000N*mm，慣性矩為810mm^4，形心距為3mm，抗彎截面系數為300 mm^3。即可獲得最大點處的名義應力為137MPa。安全系數為n2=355/137=2.6。
三、根據《德國FKM強度評估指南》
3.1、
3.8、FKM中材料利用率與安全系數互為倒數，n3=3.4
4、通過對三種分析結果判斷
n3 >n2>n1
3.4 >2.6 >1.89
FKM安全系數最大，收劍解安全系數最小。
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ansys Workbench 靜應力模塊，利用生死單元技術結合APDL命令，模擬轉軸最大扭力
示例：要求計算轉軸所能承受的最大扭轉力矩，轉軸抗拉強度1230MPa
模型如下： 中間最細位置R=3
Workbench計算時，左側固定。右側面施加圓轉位移。
效果展示
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操作過程：
首先，初步計算轉軸旋轉多少會接近許用最大值1000Mpa。確定初始載荷大小。
當加載1° ——0.0174 弧度 ，時 轉軸約945Mpa。
其次，利用APDL命令分載荷步逐步增大轉角載荷，并在每個載荷步中進入后處理中查看是否有單元應力超過許用值1000Mpa。當有單元超過許用值時記錄該單元，在下一步載荷過程中將該單元抑制。繼續加載直到循環結束。
1.創建加載點——remotePoint
在Pilot Node APDL Name 中定義名稱：后期將在插入的APDL命令中使用該名稱，更改載荷大小。
創建單元組——Name Selection
在每個載荷步的后處理中需要篩選單元結果，查看是否超過許用應力。為了縮小查詢范圍可以先根據經驗判斷危險截面位置，將危險截面附近的單元定義為一個組。在后期結果查看時，僅在該組內查找單元應力。從而提高計算效率。
注意：選著的是單元組，可以使用框選功能。
在Analysis setting 中插入Command 命令
插入命令如下所示，同時注意單位制的選著，本例使用mm kg N。 命令見附錄
命令中包含有三種 應力評估方法，一:剪應力失效。二：等效應力失效。三：第一主應力失效。應根據實際工況條，結合零部件失效模式，自主選著。
!!!!!1.使用剪切應力判斷是否失效*********************
!
展開 第三強度理論（最大切應力理論 ）
核心思想：材料破壞由最大切應力引起，當構件內某點的最大切應力達到單向拉伸屈服時的最大切應力（σ?/2）時，材料屈服。
ANSYS 中表達式：
等效應力 σ? = σ? - σ?
（σ?為最大主應力，σ?為最小主應力，取兩者差值）
適用場景：塑性材料（如鋼、鋁）的屈服判斷，計算簡單，偏于安全，工程中廣泛應用
ANSYS 中表達式1：(s1-s3)/2
ANSYS 中表達式2：sint
ANSYS 中表達式3：默認的intensity
4. 第四強度理論（形狀改變比能理論 /von Mises 準則）
核心思想：材料破壞由形狀改變比能（單位體積內因形狀變化儲存的能量）引起，當形狀改變比能達到單向拉伸屈服時的形狀改變比能時，材料屈服。
ANSYS 中表達式：
等效應力 σ? = √[(σ?-σ?)2 + (σ?-σ?)2 + (σ?-σ?)2]/√2
（綜合三個主應力的平方差，更接近塑性材料的實際屈服行為）
適用場景：塑性材料的屈服判斷，比第三強度理論更符合實驗結果，是 ANSYS 中默認且最常用的強度理論（如結構設計、有限元分析常規校核）。
ANSYS 中表達式1：(0.5*((sx-sy)^2+(sy-sz)^2+(sz-sx)^2)+3*(sxy^2+sxz^2+syz^2))^0.5
ANSYS 中表達式2：(0.5*((s1-s2)^2+(s2-s3)^2+(s3-s1)^2))^0.5
ANSYS 中表達式3：seqv
總結
在 Workbench 的后處理中，可直接查看對應理論的等效應力云圖，快速判斷結構是否滿足強度要求。
展開 (4) 查看各單元應力：
①定義軸向應力單元表：Main
Menu >General Postproc >Element Table>Define
Table，→Lab：輸入Stress_I →Item：選擇By sequence num →Comb：選擇LS，在LS后面輸入“1”→OK
→Apply →Lab：輸入Stress_J →Item：選擇By sequence num →Comb：選擇LS，在LS后面輸入“2”→OK
→Close。
③軸力列表顯示：Main Menu >General Postproc >Element Table>List Element Table→選擇FN→OK→記錄各個單元的軸力→File →Close。
④畫軸力圖：Main Menu>General Postproc>Plot Results>Contour Plot>Line Elem Res(見圖1.5)→LabI選擇Stress_I，LabJ選擇Stress_J→OK。
5．退出ANSYS軟件
Utility Menu >File >Exit →Quit-No Save →OK
來源：ANSYS學習與應用公眾號，版權歸作者所有。
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幾何模型如圖所示，楊氏模量2.1X1011pa，屈服強度355MPa，抗拉強度450MPa，斷后伸長率20%。左邊固定，右邊施加1000N垂直向下的力，計算材料的安全系數。
一、載荷約束如圖所示
二、通過軟件分析得到的應力收斂解為188.01MPa，安全系數n1=1.89。
三
材料力學中詳細列出了四種強度理論, 那么在workbench中如何將四種強度理論對應展示出來呢?
在ansys workbench中結果提供了默認的幾種應力結果，參考前面的文章，其實在結果中還可以插入自定義的結果來表達應力，因為所有的應力都是由三個方向的正應力和三個方向的切應力組成的，那么就可以通過自己編輯表達式的方法來加載了，可以分別提取四種強度理論對應的應力了
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ansys Workbench 靜應力模塊，利用生死單元技術結合APDL命令，模擬轉軸最大扭力
示例：要求計算轉軸所能承受的最大扭轉力矩，轉軸抗拉強度1230MPa
模型如下： 中間最細位置R=3
Workbench計算時，左側固定。右側面施加圓轉位移。
效果展示
?
操作過程：
首先，初步計算轉軸旋轉多少會接近許用最大值1000Mpa。確定初始載荷大小。
當加載
按此參數ANSYS求解端點處的最大變形量，求解參數圖形如下：
最大位移為：7.8574e-3 mm
以實例參數，在SOLIDWORKS中設定模型及材料參數，SW simulation中做靜應力分析結果如下：
一簡單托架。BC桿的橫截面為圓，直徑d= 20 mm，橫截面積A1= 314 mm2。BD桿為8號槽鋼，橫截面積A2= 1020 mm2。外載荷F= 60 kN，E= 200 GPa。求BC桿和BD桿的內力、應力和B點的位移。
二、理論計算
三、GUI求解步驟
1．定義單元類型和材料屬性
(1)定義單元類型：Main
Menu >Preprocessor >Element Type
受彎曲變形，用梁單元BEAM188建模分析。梁單元的單元屬性有單元類型、截面屬性和材料屬性。掌握施加位移約束和載荷的方法，特別是均布載荷的施加。熟練進行后處理，包括約束反力、內力、應力和變形，特別是剪力圖和彎矩圖與材料力學的對比，切應力和正應力云圖的提取方法。
一、問題描述
一簡支梁，總長l =0.4m，其中a= b = l/2，橫截面尺寸B = 6mm，H=10 mm，彈性模量E
