動強度分析軟件ansys的案例
2006年會msc.dyran-- 應(yīng)用MSC 產(chǎn)品進行復(fù)合材料葉片動強度仿真分析
應(yīng)用MSC 產(chǎn)品進行復(fù)合材料葉片動強度仿真分析
應(yīng)用MSC 產(chǎn)品進行復(fù)合材料葉片動強度仿真分析.pdf
螺柱強度在ANSYS Workbench 2023 中與KISSsoft 2025軟件中結(jié)果對比
螺柱強度在ANSYS Workbench 2023 中與KISSsoft 2025軟件中結(jié)果對比
在實際工作中需要對螺栓進行強度分析，確保螺栓選型滿足強度、剛度，確保產(chǎn)品的安全可靠。
模型簡化后如圖所示，左端固定，右端承受471000N軸向力，驗算螺栓規(guī)格、數(shù)量、強度等級。本例中按12-M16X1.5，8.8級螺栓進行分析，查表可得螺栓的保證載荷為96900N，螺栓預(yù)緊力按保證載荷的0.7計算約為67214N。（與KISSsoft 2025里計算所需的預(yù)緊力相匹配）
一、在ANSYS Workbench 2023軟件中將螺栓按梁模型和梁連接兩種方式進行連接。
1、梁模型變形、應(yīng)力、工作負荷如圖所示
2、梁連接
分析結(jié)果變形、應(yīng)力、工作負荷如圖所示
對比梁連接與梁模型可得變形誤差11%，應(yīng)力誤差0.4%，螺栓預(yù)緊力誤差0.3%。兩種方法除變誤較大外，其余結(jié)果相近。
展開 【7月25-28日 北京】壓力容器靜動強度評定、疲勞斷裂計算、熱應(yīng)力高溫蠕變分析、結(jié)構(gòu)優(yōu)化與可靠性
一、背景
Ansys 軟件因其領(lǐng)先的“虛擬樣機”理念和技術(shù)、強大的功能和便捷的操作，迅速發(fā)展成為CAE領(lǐng)域中使用范圍最廣、應(yīng)用行業(yè)最多的數(shù)值仿真工具。ASME標準明確規(guī)定采用Ansys進行壓力容器計算和驗算。
Ansys workbench具有強大的建模和仿真分析技術(shù)，并且操作簡單，易于掌握。為了讓廣大分析人員更好地掌握壓力容器的設(shè)計與計算技巧，弄清Ansys workbench壓力容器計算原理和操作技巧，特舉辦《壓力容器靜動強度評定、疲勞與斷裂計算、熱應(yīng)力與高溫蠕變分析、結(jié)構(gòu)優(yōu)化與可靠性設(shè)計》高級培訓(xùn)。
本專題基于Ansys workbench平臺，立足ASME規(guī)范，同時兼顧GB-150和JB-4732壓力容器設(shè)計規(guī)范，通過大量的理論和工程實例講解，使學(xué)員在較短時間內(nèi)掌握Ansys workbench的使用方法；掌握壓力容器強度、疲勞、斷裂、熱應(yīng)力和高溫蠕變的Ansys workbench計算原理與計算技巧，弄清壓力容器結(jié)構(gòu)動力學(xué)響應(yīng)、優(yōu)化設(shè)計與可靠性計算原理并掌握其計算技巧。本專題可為壓力容器的計算仿真提供有效、可靠和全面的數(shù)值解決方案和技術(shù)支撐。詳情請參見“內(nèi)容大綱”。
二、時間地點
時間：2019年7月25日-7月28日（第一天報到，授課3天）
地點：北京
三、主講專家
該課程講師，副教授，博士畢業(yè)于哈爾濱工業(yè)大學(xué)工程力學(xué)專業(yè)，擅長工程數(shù)值分析，14年仿真分析經(jīng)驗；仿真領(lǐng)域涉及結(jié)構(gòu)靜、動力計算，結(jié)構(gòu)疲勞、損傷與斷裂，計算流體力學(xué)，流固耦合及多物理場耦合數(shù)值模擬，轉(zhuǎn)子及多體動力學(xué)，工程傳熱與熱應(yīng)力計算，爆炸與沖擊力學(xué)，Ansys二次開發(fā)等。發(fā)表學(xué)術(shù)論文20余篇，其中SCI、EI收錄論文13篇，申請發(fā)明專利2項。培訓(xùn)70多場次，學(xué)員上千人。
展開 ANSYS強度折減法邊坡穩(wěn)定性分析及地震荷載分析 ￥30
采用ANSYS有限元強度折減方法對滑坡穩(wěn)定系數(shù)進行求解，通過有限元強度折減方法對不同工況下滑坡穩(wěn)定系數(shù)進行計算，并將模擬計算值與極限平衡方法進行對比，驗證了強度折減方法的有效性。
有限元強度折減法是20世紀70年代末由英國科學(xué)家Zienkiewicz提出的，是通過不斷提高強度折減系數(shù)來降低坡體巖土抗剪強度參數(shù)，并反復(fù)試算，直到達到極限破壞狀態(tài)，程序自動根據(jù)彈塑性有限元計算結(jié)果得到滑動破壞面，同時得到滑坡的強度儲備安全系數(shù)。該方法在理論體系上比極限平衡法更嚴格，它全面滿足了靜力許可、應(yīng)變相容以及土體的非線性應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系。
地震荷載加載前需要對模型進行模態(tài)分析求解，來獲得固有頻率及瑞麗阻尼系數(shù)，然后再對模型進行動態(tài)加載。
第一步：模型建立、施加邊界條件、自重工況下強度折減
第二步：模態(tài)分析求解
第三步：求解瑞麗阻尼系數(shù)、地震波加載
展開 
【靜力分析】Ansys WorkBench “等強度”螺紋聯(lián)接之內(nèi)錐螺母靜力分析 ￥50
所以需要另辟蹊徑，通過結(jié)構(gòu)設(shè)計使得螺紋聯(lián)接達到“等強度”的效果。
之前有分析過的錐螺紋聯(lián)接，螺栓和螺母上都是有錐度的螺紋，應(yīng)力集中在前兩圈螺紋上。本次的“等強度”螺紋聯(lián)接中螺母是具有錐度的螺紋，而螺栓是普通螺紋。螺栓的下端與內(nèi)錐螺母的下端（小直徑）旋合在一起，在不受力的情況下，螺母的上端（大直徑）和螺栓的上端是不接觸的，并且從下端到上端間隙逐漸增大；受力后，應(yīng)力先從下端出現(xiàn)，逐漸延伸到上端。
以下是內(nèi)錐螺母與普通螺母的螺紋聯(lián)接區(qū)別，左邊是內(nèi)錐螺母，截取中間部分螺母和螺栓沒有接觸；而右邊是普通螺母，截取中間部分螺母和螺栓有一側(cè)的面是接觸的。
螺紋聯(lián)接是復(fù)雜曲面，直接導(dǎo)入后打開系統(tǒng)默認無法處理會不予以顯示，需要在導(dǎo)入模型后雙擊Geometry在SCDM中打開生成模型，再雙擊Model進入分析模塊。
模型由三個零件組成，螺栓、內(nèi)錐螺母（錐度1:100）和墊板。
展開 壓力容器管口強度分析軟件（NSAS 4.0）正式發(fā)布
通用仿真工具，已經(jīng)難以適應(yīng)當今產(chǎn)品快速迭代優(yōu)化速度，行業(yè)仿真工具快捷與專業(yè)極大提高了企業(yè)數(shù)字化設(shè)計效率，希格瑪仿真NSAS軟件作為壓力容器管口強度分析行業(yè)軟件，已經(jīng)在國內(nèi)各大設(shè)計院、制造廠使用，為滿足客戶提出的新需求，2022年十一月，NSAS軟件發(fā)布新V4.0版本，主要新增兩類設(shè)備耳座和凸緣；根據(jù)客戶反饋優(yōu)化迭代了后處理和報告輸出功能，對于原有兩類基礎(chǔ)庫材料庫與法蘭墊片庫做了更新；同時還對軟件整體進行了優(yōu)化和迭代。
圖一 NSAS V4.0 圖形界面
NSAS在V4.0版本更新功能：
1. 耳座計算模型
提供A、AN、B、BN、NBT五類耳座計算模型，其中A、AN不帶蓋板，B、BN帶蓋板；NBT型為NB/T 47065.3-2018 《容器支座 第3部分：耳式支座》中標準耳座模型，支持A、B、C三類耳座模型計算。支持自動選擇危險截面進行應(yīng)力線性化處理及評定，自動生成耳座計算報告。
圖二 耳座分析
2. 凸緣計算模型：
根據(jù)凸緣模型的受力情況，考慮墊片、螺栓連接對凸緣的受力影響，將螺栓預(yù)緊載荷與墊片密封壓力載荷進行等效處理，實現(xiàn)凸緣模型的受力分析。
圖三 凸緣分析
3. 后處理優(yōu)化
更新后的后處理功能，提升了計算結(jié)果的加載速度與穩(wěn)定性；優(yōu)化了顯示樣式，使結(jié)果顯示風格更接近通用軟件；優(yōu)化線性化路徑截面樣式，支持查看截面網(wǎng)格情況。
圖四 截面網(wǎng)格及結(jié)果
4. 報告生成
優(yōu)化報告自動生成底層程序邏輯，支持同時選擇更多的模型生成計算報告，提升生成報告的速度。
圖五 模型的報告
5. 材料庫
新增ASME Ⅷ-1 2019和ASME Ⅷ-2 2019中的所用材料；同時新增了材料特性查詢模塊。
展開 管道疲勞強度分析及優(yōu)化(Ansys Workbench)
本文利用SolidWorks軟件建立了管道三維模型，然后導(dǎo)入ANSYS Workbench中得到有限元模型；利用ANSYS軟件將管道分為液體作用環(huán)境和螺栓預(yù)緊作用環(huán)境兩個環(huán)境對管道進行靜力學(xué)分析，確定應(yīng)力集中的位置；通過ANSYS Workbench的求解組合功能將兩個環(huán)境的結(jié)果線性疊加，在此基礎(chǔ)上計算非比例載荷疲勞壽命，求出在螺栓預(yù)緊力作用下的管道壽命長短；再通過優(yōu)化螺栓預(yù)緊力大小，使管道的疲勞壽命達到最大值，優(yōu)化后的管道壽命在原有基礎(chǔ)上提升了10%。研究結(jié)果為有效預(yù)估管道在非比例載荷作用下的疲勞壽命提供了基礎(chǔ)，具有一定實用價值。
展開 基于Mechanical ANSYS的排障器強度分析
表1 超常載荷
工況1
工況2
工況3
工況4
工況5
ax=10g
ay=20g
ay=-20g
az=3g
az=-3g
表2 特殊載荷
工況6
工況7
工況8
工況9
Fz=-3kN
Fz=-4kN
Fz=-4.5kN
Fz=-5kN
將載荷工況結(jié)構(gòu)分別進行靜強度分析，得到計算結(jié)果。通過超常載荷工況驗證了模型在列車運營過程中結(jié)構(gòu)安全性；通過特殊載荷工況，驗證在排障板中部受到多大的沖擊后，排障板發(fā)生塑性變形并出現(xiàn)斷裂。現(xiàn)例舉載荷工況2（超常載荷惡劣工況）、工況9（排障板發(fā)生斷裂）的結(jié)果如下圖。
本算例在工況9條件下的螺栓強度達到最大，最大的云圖見下圖。
ANSYS在壓力容器行業(yè)的應(yīng)用-應(yīng)力強度分析
圖1-煤氣水分離器結(jié)構(gòu)實體模型
單元選擇及網(wǎng)格劃分
分析采用ANSYS有限元分析軟件提供的SOLID185進行網(wǎng)格劃分。因SOLID185為八節(jié)點實體單元，壁厚方向至少劃分4份以保證足夠的計算精度。
不斷加密網(wǎng)格直至計算結(jié)果基本無變化，最終用于計算的有限元網(wǎng)格見圖2，模型單元數(shù)為602068，節(jié)點數(shù)為755179。
圖2-模型網(wǎng)格圖
邊界條件及載荷施加
邊界條件
各工況均在支座下表面約束環(huán)向位移和軸向位移，模型施加邊界條件見圖3。
新能源汽車強度、耐久分析與Ansys創(chuàng)新解決方案
結(jié)構(gòu)強度
一站式短纖維復(fù)合材料仿真流程
對標后的材料數(shù)據(jù) + 映射后的注塑信息
Ansys復(fù)合材料解決方案
· 完整的復(fù)合材料解決方案
-Ansys Composite Pre/Post (ACP)用于精確的復(fù)合材料建模和評估
-Ansys Material Designer用于復(fù)合組成尺度的材料系統(tǒng)探索
-Ansys Composite Curing Simulation (ACCS)用于復(fù)合材料制造模擬
-Ansys Granta用于材料選擇、數(shù)據(jù)管理
· Workbench內(nèi)的集成工作流程
· 能夠探索關(guān)鍵的復(fù)合材料套筒設(shè)計參數(shù):
-纖維預(yù)緊力
-材料特性：纖維/基體剛度特性、纖維體積分數(shù)
-套筒：層數(shù)厚度/層數(shù)
Ansys復(fù)合材料解決方案的功能
Ansys ACP與其他工具的交互
疲勞耐久
焊縫網(wǎng)格劃分：熱影響區(qū)組集
焊接疲勞分析實例
粘接接頭疲勞分析
連接管理：點焊/粘接
展開 基于ANSYS workbech的椅子的強度分析及輕量化設(shè)計 ￥4.9
拓撲優(yōu)化相對于其他兩種優(yōu)化方式具有更多的設(shè)計自由度，能夠獲得更大的設(shè)計空間，是最具有發(fā)展前景的一種優(yōu)化方式，以下例子以一種小椅子為案例，講述整個分析過程。
以上是案例的三維模型。接著導(dǎo)入ANSYS workbech進行強度分析。
1、導(dǎo)入模型。
2、設(shè)置材料屬性。
3、給模型賦值相應(yīng)材料。
4、劃分網(wǎng)格。
5、添加約束。
6、添加載荷。
7、插入結(jié)果查看項。
8、求解。
9、查看變形與應(yīng)力結(jié)果。
接下來進行輕量化設(shè)計。
ANSYS強度折減法邊坡穩(wěn)定分析實例
下面來大致描述ANSYS邊坡應(yīng)用實例
ANSYS邊坡穩(wěn)定性分析一般分以下幾個步驟：
①創(chuàng)建物理環(huán)境；②建立模型，劃分網(wǎng)格，對模型的不同區(qū)域賦予特性
③加邊界條件和載荷；④求解；⑤后處理（查看計算結(jié)果）
巖土高邊坡模型與網(wǎng)格劃分
邊坡圍巖材料參數(shù)
表1 邊坡模型圍巖參數(shù)
類別
彈性模量/GPa
泊松比
容重/
內(nèi)聚力
/MPa
摩擦角
（。）
圍巖1（彈塑性）
10
0.30
2645
0.8
32
進行邊坡穩(wěn)定性分析計算時，采用強度折減法來實現(xiàn)。首先選取初始折減系數(shù)F，然后對邊坡土體材料強度系數(shù)進行折減，折減后凝聚力以及摩擦角分別式（1）和式（2）。
強度折減系數(shù)F=1.0時計算結(jié)果分析
X方向變形云圖
整體位移矢量云圖
強度折減系數(shù)F=2.2時計算結(jié)果分析
強度折減系數(shù)F=2.24時計算結(jié)果分析
強度折減系數(shù)F=2.28時計算結(jié)果分析----求解不收斂，說明此時邊坡發(fā)生失穩(wěn)。
展開 ANSYS下齒輪彎曲強度可靠性分析
ANSYS的PDS模塊可用來做結(jié)構(gòu)可靠性分析。它采用的算法主要有蒙特卡羅法或響應(yīng)面法（RSSFEM）。蒙特卡羅法的優(yōu)點是適用面廣，只要建模準確、模擬的次數(shù)足夠多，所得的結(jié)果就基本是可信的；而其缺點則是對計算平臺，尤其是硬件平臺要求較高，所以以前使用范圍比較狹窄。隨著科技的進步，如今的計算機技術(shù)一日千里，計算機硬件性能的發(fā)展也進入了一個新的高度，基于以上這些條件，蒙特卡羅法的應(yīng)用也越來越廣泛。本文所述就是利用蒙特卡羅法來分析結(jié)構(gòu)強度可靠性的具體案例。本文基于ANSYS的二次開發(fā)語言APDL和UIDL，開發(fā)了漸開線直齒圓柱齒輪的參數(shù)化建模模塊，并對齒輪做了彎曲強度可靠性分析
ANSYS下齒輪彎曲強度可靠性分析.pdf
展開 使用 ANSYS 分析內(nèi)燃機凸輪和從動組件的摩擦學(xué)參數(shù)
Finite element analysis (FEA) using ANSYS – Mechanical
3 Finite element analysis (FEA) using ANSYS – Mechanical
使用 ANSYS – 機械進行有限元分析 (FEA)
為了找到邊界值問題的粗略解決方案，需要使用一種稱為有限元法的數(shù)值技術(shù)（FEM）將系統(tǒng)劃分為更簡單和更小的部分。對結(jié)構(gòu)進行結(jié)構(gòu)研究的一種方法是有限元法。任何結(jié)構(gòu)的研究都從其幾何形狀的定義開始，這取決于將要執(zhí)行的模擬分析的類型。由于我們的研究重點是尋找相對運動的兩個物體之間的參數(shù)，因此我們必須對其進行有限元分析。進行靜態(tài)結(jié)構(gòu)分析，為此需要一些假設(shè)。首先，凸輪與從動件表面之間的摩擦系數(shù)是恒定的。其次，在特定的模擬過程中，所有部件均由相同的材料制成。最后，結(jié)構(gòu)對凸輪軸恒定轉(zhuǎn)速的響應(yīng)相對于時間而言極其緩慢；材料是各向同性的；沒有振動；并且空氣動力阻力可以忽略不計。
將模型導(dǎo)入ANSYS仿真軟件中，利用ANSYS中的共享拓撲特征對從動活塞進行進一步劃分。共享拓撲操作的目標是保證鏈接的實體具有共享的面，這使得創(chuàng)建共形網(wǎng)格變得更加容易。彈簧端粘合到支撐件上，并且從動件支架使用固定支撐件命令進行固定，因為它為彈簧提供了阻力。（表1）
表 1 . 在 SolidWorks 中獲取的裝配尺寸[3]
分析涉及多個步驟。首先，對齊幾何形狀，使從動件和凸輪相互接觸（而不是穿透）。
展開 Ansys WorkBench “等強度”螺紋聯(lián)接之內(nèi)錐螺母靜力分析
所以需要另辟蹊徑，通過結(jié)構(gòu)設(shè)計使得螺紋聯(lián)接達到“等強度”的效果。
之前有分析過的錐螺紋聯(lián)接，螺栓和螺母上都是有錐度的螺紋，應(yīng)力集中在前兩圈螺紋上。本次的“等強度”螺紋聯(lián)接中螺母是具有錐度的螺紋，而螺栓是普通螺紋。螺栓的下端與內(nèi)錐螺母的下端（小直徑）旋合在一起，在不受力的情況下，螺母的上端（大直徑）和螺栓的上端是不接觸的，并且從下端到上端間隙逐漸增大；受力后，應(yīng)力先從下端出現(xiàn)，逐漸延伸到上端。
以下是內(nèi)錐螺母與普通螺母的螺紋聯(lián)接區(qū)別，左邊是內(nèi)錐螺母，截取中間部分螺母和螺栓沒有接觸；而右邊是普通螺母，截取中間部分螺母和螺栓有一側(cè)的面是接觸的。
螺紋聯(lián)接是復(fù)雜曲面，直接導(dǎo)入后打開系統(tǒng)默認無法處理會不予以顯示，需要在導(dǎo)入模型后雙擊Geometry在SCDM中打開生成模型，再雙擊Model進入分析模塊。
模型由三個零件組成，螺栓、內(nèi)錐螺母（錐度1:100）和墊板。
材料使用默認的結(jié)構(gòu)鋼（Structural Steel）。
螺母與墊板、螺栓與墊板之間的接觸都是有摩擦接觸，接觸面使用系統(tǒng)默認。
展開 