ansys中模擬螺釘連接的案例
如何快速在ANSYS Mechanical中模擬螺紋連接
結構連接中采用螺紋連接應用非常廣泛，通常我們在進行有限元分析時，會將螺栓簡化成光桿或者甚至是一根梁。但是對于一些關鍵的螺紋連接，當我們需要考慮螺紋處的應力分布時，往往需要將螺紋細節特征建立好，然后進行仿真。由于螺紋本身細節特征較多，為保證求解精度，網格會非常多，這將大大降低求解效率。
ANSYS 15.0之后的版本中，增加了虛擬螺紋功能。在進行螺紋模擬時，我們不用建立精細化的螺紋模型就可以得到螺紋處精確的應力分布，非常便捷。我們以某拉桿為例，介紹虛擬螺紋具體設置方法。
1. 拉桿結構如下圖所示，與外部螺母采用螺紋連接，建模時我們忽略螺紋特征，將螺紋處建成光面。
2. 選擇拉桿外表面為接觸面，螺孔內表面為目標面，接觸類型為不分離。
3. 在接觸屬性中，設置螺紋具體參數：如中徑、螺距、牙型角等。
4. 對模型進行網格劃分，需要注意的是，螺紋處網格需要細化，一般網格尺寸不超過1/4螺距。
5. 對模型進行加載并求解，可以查看到螺紋處的應力分布，如下圖所示。
6. 我們建立詳細的螺紋模型，進行求解。計算結果如下所示，可以看到虛擬螺紋模型與詳細螺紋模型計算的結果基本保持一致。
來源：安世亞太
展開 如何快速在ANSYS Mechanical中模擬螺紋連接？
結構連接中采用螺紋連接應用非常廣泛，通常我們在進行有限元分析時，會將螺栓簡化成光桿或者甚至是一根梁。但是對于一些關鍵的螺紋連接，當我們需要考慮螺紋處的應力分布時，往往需要將螺紋細節特征建立好，然后進行仿真。由于螺紋本身細節特征較多，為保證求解精度，網格會非常多，這將大大降低求解效率。
ANSYS 15.0之后的版本中，增加了虛擬螺紋功能。在進行螺紋模擬時，我們不用建立精細化的螺紋模型就可以得到螺紋處精確的應力分布，非常便捷。我們以某拉桿為例，介紹虛擬螺紋具體設置方法。
1. 拉桿結構如下圖所示，與外部螺母采用螺紋連接，建模時我們忽略螺紋特征，將螺紋處建成光面。
2. 選擇拉桿外表面為接觸面，螺孔內表面為目標面，接觸類型為不分離。
3. 在接觸屬性中，設置螺紋具體參數：如中徑、螺距、牙型角等。
4. 對模型進行網格劃分，需要注意的是，螺紋處網格需要細化，一般網格尺寸不超過1/4螺距。
5. 對模型進行加載并求解，可以查看到螺紋處的應力分布，如下圖所示。
6. 我們建立詳細的螺紋模型，進行求解。計算結果如下所示，可以看到虛擬螺紋模型與詳細螺紋模型計算的結果基本保持一致。
展開 ANSYS知識普及6——如何模擬球鉸連接（ANSYS專家編輯，非原創，歡迎轉摘）
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MPC單元詳解（2）
MPC184單元描述
MPC184包括使用拉格朗日乘子法實現運動約束的一類常用的多點約束單元。這些單元可以簡單地分為“約束單元”或“連接單元”。 用戶可以在一些需要施加運動約束的場合中使用這些單元。這些約束可以簡單到鉸鏈上的具有相同的位移值，也可以復雜到包括模型的剛性部分，或者在柔性體之間以某一特定方式傳遞運動的運動約束。例如，結構中可能包含一些剛性部件或者通過轉動或滑塊約束連接在一起的運動部件。結構的剛性部分可以使用MPC184的剛性桿或剛性梁單元來模擬，運動部分可以使用MPC184的滑塊，球鉸，銷軸和萬向聯軸器單元模擬。因為這些單元使用拉格朗日乘子法實現，ANSYS能夠輸出約束反力和力矩。
約束單元
如果沒有其它說明，使用這些單元時，三維單元選項(KEYOPT(2) = 0)為默認值。
1.球鉸模型
球鉸
設置KEYOPT(1) = 5來定義二節點的球鉸。兩個節點必須重合。3維球鉸每個節點有三個自由度(x，y和z方向平移)。2維球鉸單元(KEYOPT(2) = 1)每個節點有二個自由度(x，y方向平移)。
展開 ANSYS知識普及5——如何模擬銷軸連接（ANSYS專家編輯，非原創，歡迎轉摘）
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MPC184單元詳解（1）
1.銷軸模型
MPC184單元描述
MPC184包括使用拉格朗日乘子法實現運動約束的一類常用的多點約束單元。這些單元可以簡單地分為“約束單元”或“連接單元”。 用戶可以在一些需要施加運動約束的場合中使用這些單元。這些約束可以簡單到鉸鏈上的具有相同的位移值，也可以復雜到包括模型的剛性部分，或者在柔性體之間以某一特定方式傳遞運動的運動約束。例如，結構中可能包含一些剛性部件或者通過轉動或滑塊約束連接在一起的運動部件。結構的剛性部分可以使用MPC184的剛性桿或剛性梁單元來模擬，運動部分可以使用MPC184的滑塊，球鉸，銷軸和萬向聯軸器單元模擬。因為這些單元使用拉格朗日乘子法實現，ANSYS能夠輸出約束反力和力矩。
約束單元
如果沒有其它說明，使用這些單元時，三維單元選項(KEYOPT(2) = 0)為默認值。
銷軸鏈接
設置KEYOPT(1) = 6定義二節點銷軸鏈接。銷軸單元的二個節點必須有相同的空間坐標。
MPC184銷軸鏈接單元只有一個基本自由度－繞著軸或銷相對旋轉。單元能夠包括控制特性，如未約束自由度上的擋塊，鎖定器。旋轉邊界條件也可以施加到相對運動分量上。
展開 
拉力作用下高強螺栓連接的ansys模擬
在材料的選擇方面考慮到高強度螺栓在抗拉狀態下的受力分析，考慮了其強化階段的彈塑性模型；連接板選用雙析線彈塑性模型，分析過程中包含了材料、幾何和狀態的三重非線性。
2．1單元的選取
由于本文螺栓連接構件分析中采用的是細化的實體有限元模型，因此選取了如下幾種單元：空間八節點SOLID45實體單元，預應力單元Prets179，目標單元Targe170和接觸單元Contact174單元。SOLID45單元被用于三維的實體模型，有八個節點，每個節點有三個自由度：X、Y、Z方向的位移。這種單元能夠施加溫度荷載，有塑性、延性、應力硬化、大變形、大應變的性能。預應力單元Prets179,用于模擬施加在高強螺栓中的預應力狀態；在高強度螺栓連接板中的預加荷載對連接的應力發展過程和連接的承載力有重要的影響。高強度螺栓的預拉力可使用ANSYS中的預拉力單元Prets179來施加。
對于本螺栓連接構件中，為了準確模擬兩連接板通過螺栓連接而產生的接觸面的受力分析，自然要選擇接觸分析的單元，接觸問題是一種高度非線性行為，本論文選取目標單元targe170和接觸單元Conta174來模擬這一接觸狀態。
ANSYS程序自身可以通常調節一些參數自行進行求解分析。
2．2材料模型的設定
高強度螺栓連接副包括螺栓、螺母和墊圈。
展開 ANSYS Workbench中的螺栓連接（一）
使用ANSYS Workbench模擬螺栓連接有許多種方法，這篇文章對多種方法給出一個概覽，下面是按照復雜度以及建模保真度列出的一個清單。
No bolts – bonded connectionsBeam BoltsSpring Bolts3D solid bolts3D solid bolts with joint pretension load3D solid bolts with simulated threads2D axisymmetric threaded connection
這篇文章涵蓋方法1-4，下篇文章會涵蓋5-7。測試案例使用如下信息建模分析：一個鋼制平板連接到C型槽（寬度250mm）上，螺栓M16，螺母M16，1000lbs（磅，約454kg）施加于平板端部，C型槽底部固定。
1) No bolts – Bonded connection
這是最簡單的連接，從裝配體里面刪除螺栓和螺母。在螺栓孔的周圍使用綁定連接，綁定區域的直徑等于墊片所使用的，如下圖所示。綁定區域模擬接合處的摩擦抓緊。（注：區域可以考慮Workbench里面的分割或者投影，建議建立好對應的主從接觸面作為一個集）
2) Beam Bolts
這種方法是使用螺栓和螺母頭的邊（Edge）在平板上創建一個印記面（Imprint）來與螺栓螺母相接觸。如果使用了墊片（Washer），那就使用墊片邊界的邊來創建印記面。接下來，抑制掉（suppress）實體螺栓和螺母，在Mechanical應用模塊通過Body-Body-->Beam Connecton來創建梁連接。
展開 ANSYS中的A命令——連接點生成面
相鄰點之間如果存在線，則使用該線；如果沒有線，則在相鄰點之間生成線（激活坐標系中的“直線”），并給線指定最小的可用線號。如果相鄰點之間存在的線超過一條，則選擇最短的線生成面。
2.操作路徑
Main Menu> Preprocessor> Modeling> Create> Areas> Arbitrary> Through KPs
3.實例
輸入命令：
/PREP7
K,1,0,0,0
K,2,0,1,0
K,3,2,1,0
K,4,1,0,0
K,5,3,2,0
K,6,4,0,0
K,7,3,-1,0
K,8,2,-1,0
LSTR,2,3
LARC,2,3,4,1.5
A,1,2,3,5,6,7,8
K,9,-1,0,0
CSYS,1
A,1,2,9
則生成的面如圖1所示
圖1生成的線
4.參考資料
ANSYS HELP 15.0
展開 Ansys中級認證窗口課程：LS-DYNA中殼體與實體單元連接技術應用
1.5 總結
對于殼體與實體的連接的數量較少且網格劃分規整時，使用合并節點法好約束法，其中合并節點法只能約束平動位移不能約束轉動位移。當連接數量較多或連接部位網格劃分不規整時，采用接觸的裝配則更簡便快捷。
降溫法+追蹤法模擬巖土開挖與支護中的shell面殼單元與實體solid element合理連接
最近在計算中遇到殼單元與實體單元的連接問題，先簡對問題進行說明，進而提出問題，希望大家給予解決的辦法，同時也希望對巖土的朋友有所幫助。
洞室開挖與支護的時候，周圍巖土體用實體單元（solid elements）模擬，支護的混凝土襯砌用面殼單元（shell elements）模擬，那么就出現如下問題：
（1）支護的面殼單元與被支護的巖土體共節點時，共用的節點即屬于面殼單元又屬于實體單元，那么對于面殼單元來說，共用的節點就有三個轉動自由度，如果轉動過大，對應共用節點的這部分實體單元來說，很可能造成不收斂情況，那么共用節點的情況該如何處理共用節點的轉動自由度，網友說采用equation，我看了下，好像不太合理。
（2）支護的面殼單元與被支護的實體單元不共用節點，那么實體單元與面殼單元該如何連接最為合理呢。如果采用tie會造成應力的集中，不太符合實際，coupling等 沒有試過。如果采用接觸對定義接觸，個人感覺很難被工程接受，原因是接觸參數取值的合理性和可信性，接觸狀態的合理性等。
提出以上開挖支護中遇到的一個問題，希望大家發表自己的心得。
首先感謝Simwe論壇，也Robert_Su的熱心關注與指導。
通過幾天的摸索嘗試，應力集中問題已經基本搞定：采用surface to surface 綁定約束，面殼網格與其支護的實體網格密度完全相同，非共節點綁定約束的響應和共節點模型的響應幾乎沒有差別。
現將采用降溫法+追蹤法模擬洞室開挖和支護的共節點與非共節點小模型的inp上傳，希望對巖土開挖與支護的朋友有用。簡單介紹下開挖實現的過程：前提---無論是共節點還是非共節點模型，面殼shell單元都要建立兩組相同節點不同單元號的襯砌shell單元組，其中一組給定很小的材料參數，用來追蹤降溫過中襯砌-圍巖交界面處的幾何位置（參考幫助或本論壇相關帖子）。
展開 如何在ANSYS中模擬非線性三維隔震支座 ￥299
最近有很多同學聯系我，問到如何數值模擬三維隔震支座。假期加個班，做個算例分析。
1. 包含的內容
（1）算例模型命令流
（2）三維隔震支座命令流
（3）計算過程excel文件
（4）建筑隔震橡膠支座規范
（5）常用隔震支座的設計參數
2. 進階內容（需另付費，有需要可聯系）
（1）隔震支座在ANSYS中的批量建模方法，預計時間2024年02月
（2）如何在ABAQUS中模擬非線性單位隔震支座（連接器單元），預計時間2024年03月
3. 解決的問題
（1）如何在ANSYS中模擬橡膠隔震支座？
（2）如何確定隔震模型的力學參數與隔震支座設計參數的定量對應關系？
（3）如何模擬隔震支座的非線性特性？
（4）如何驗證隔震支座模擬的正確性？
4. 隔震模型的力學參數與隔震支座設計參數的定量對應關系
我們知道，實際應用中，我們可以采用廠家提供的標準型號的隔震支座，也可以訂制特殊類型的隔震支座，不管采用那種形式，在仿真模擬時，我們都要將設計參數與隔震模型的力學參數對應起來，從而進行力學分析。
ANSYS中并沒有特定的隔震單元，但提供了一系列的彈簧-阻尼器單元，可以通過組合單元模擬隔震支座的力學特性。采用COMBIN14單元模擬隔震支座的豎向剛度，COMBIN14又稱彈簧-阻尼器單元，具有1D、2D和3D的軸向或扭轉能力。軸向彈簧-阻尼器為單軸拉壓行為，每個單元有2個節點，每個節點有3個自由度，即沿著X、Y和Z方向的三個平動或轉動位移。水平方向上，采用COMBIN40單元模擬隔震支座的水平剛度和阻尼，COMBIN40單元將彈簧、滑塊和阻尼器并聯，再用串聯的方式與間隙耦合形成組合體，適用于多種情況的分析。該單元可以引入雙線性強化模型，并考慮粘滯阻尼的影響。詳細參考《ANSYS結構分析單元與應用》。
展開 Ansys Zemax | 如何在 OpticStudio 中模擬人眼
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ANSYS中的粘彈性材料模擬
本人最近在做瀝青混凝土的有限元模擬分析，模擬瀝青混凝土在靜位移荷載下的變形以及應力應變分析。此時網上教程大多數都是建議瀝青混凝土采用粘彈性本構，并且用ANSYS自帶的粘彈性材料輸入功能如直接用自帶的廣義Maxwell模型、用prony級數模擬廣義Maxwell模型或Burgers 模型。但是結果并不理想，模型并沒有收斂，而且和只輸入彈性模量E以及泊松比u的彈性模型結果一樣，都是在相差不大的加載位移量下發散。那么對瀝青混凝土來說輸入粘彈性本構是一定的嗎，或者說什么時候瀝青混凝土輸入粘彈性本構才是合理的？材料模擬這一塊，采用合理的本構模型我覺得是非常重要的，而且需要根據實際情況來選擇。希望大家可以多多提出自己的想法。
展開 ANSYS在土工數值模擬中的應用
新手報道，請大家多多指教，向大家更好學習！
ANSYS 在大壩數值模擬中的應用
ANSYS 在大壩數值模擬中的應用
朱一飛1，郝 哲2，楊增濤2
（1. 東北大學 資源與土木工程學院，沈陽 110004；2. 沈陽大學 建筑工程學院，沈陽 110044）
摘 要：闡述了ANSYS 大型有限元分析軟件的功能和分析過程；基于現場調研和實測收集的相關壩體資料，用ANSYS 對
阜新電廠四灰場主壩進行了數值模擬及分析，得出了壩體位移、各種應力等值線、應變、破碎區域等重要信息，其結論可為
土壩運行期間的精密監測提供依據，并及時向企業單位及設計部門反饋信息，保證壩體運行安全、經濟、合理。
ANSYS在大壩數值模擬中的應用.pdf
展開 ANSYS中如何實現單向彈簧的模擬
ANSYS中如何實現單向彈簧的模擬
在前面幾期的文章中，本人介紹了在ANSYS中如何實現彈性地基的模擬，其中既使用了本身可以設置彈性地基剛度的特殊單元，也采用了彈簧單元來間接實現。然而一個不可避免的現象便是在實際中，其實有很多情況下地基是既受拉又受壓的，如果繼續采用特殊單元，則不能考慮這點。也即是這些特殊的單元無法考慮單向受壓的情況，例如在隧道二次襯砌分析中，外部等效圍巖就不能使用這些特殊單元。
在前面一期中也介紹了如何使用combin39單元來實現彈性地基的模擬，使用該單元的一個好處便是可以考慮單向作用。本文就簡單介紹如何使用該單元實現單向彈簧的模擬。
要利用該單元實現單向彈簧，首先要讀懂該單元各個單元關鍵項的意思，該單元有很多關鍵項，不同的設置會有不同的單元表現。該單元一共有八種單元表現，羅列如下：
從上述單元表現可見，第B種和第e種情況可實現單向彈簧的功能，這兩者的主要區別在于一個是卸載路徑與原加載路徑相同，一種是卸載路徑與加載路勁的原點段平行。
細心的同學可以發現，這兒combin39所謂的單向是指受拉單向，也即是該單元只提供單向受拉的功能，如果要實現我們口中所謂的單向受壓，則需要一定的建模技巧。
為驗證該單元的單向功能，下面我們做一個小實驗。
命令流如下：
finish
/clear
/prep7
et,1,combin39
!Z方向的單向彈簧
keyopt,1,4,0
keyopt,1,3,3
keyopt,1,1,0
keyopt,1,2,1
n,1
n,2,0,0,1.0
!彈簧的初始彈性模量為100
r,1,0.1,100*0.1
e,1,2
d,1,all,0
allsel,all
!
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