Ansys校核強度的案例
螺栓連接強度校核
01 螺紋連接分為：螺栓連接，螺柱連接，螺釘連接
02 螺栓組的布置原則
03 螺栓組的工況
橫向力
軸向力
扭矩
彎矩
04 螺桿直徑，螺距，螺桿應力截面積，螺桿最小拉力載荷，螺桿保證載荷
05 螺母的保證載荷
06 普通螺栓的強度校核
07 預緊螺栓的強度校核
08 鉸制孔螺栓的強度校核
工業(yè)水槽強度校核
1、載入模型
2、添加載荷
3、設置固定約束
4、查看結果
由于ANSYS計算速度太慢，結果還未出來，暫時沒有對比結果。
如何處理焊接連接結構強度校核？
當然它所校核是豎板的強度。
如果是這樣結果的區(qū)域，從分析上來說，通常情況下就可以不用管了。畢竟焊縫強度是高于母材的。
如結果如上圖所示，等效應力最大值170Mpa，參考值。但上方點取的位置處157Mpa。其實，很容易看出來，應力值主要是彎矩引起，豎直方向的正應力，即彎曲應力構成了等效應力。如果根據(jù)現(xiàn)有的點取的157Mpa位置，向下插值，下方的應力值預期能超200Mpa了。
這種情況下，若超過根據(jù)工況類型和基于屈服強度相應安全系統(tǒng)下的許用應力值，需要考慮下焊縫強度校核。
從有限元的分析結果可以看出，焊縫的外載僅需考慮彎矩作用（可以通過截面獲取焊縫處的力和力矩，當然也可以在該處采取接觸）。
根據(jù)機械手冊 焊縫高度3mm,即 ：
角焊縫計算厚度,
焊縫應力
焊縫許用應力 取值98Mpa 根據(jù)焊條選擇，詳見機械手冊 焊縫強度滿足要求。
其實從公式上不難看出，手冊上的計算公式，是有假定條件的，假定應力在焊縫計算厚度上是均勻分布的。
焊縫的計算截面對y軸的慣性矩 ：
焊縫的計算截面的抗彎系數(shù)：
焊趾、焊根細節(jié)難以從設計層面上控制，實際加工時肯定每個都有些差別。焊縫附近的應力很復雜，應力集中、熱應力、內(nèi)應力很難確定。假定應力在焊縫計算厚度上是均勻分布的，顯然是不會成立的。但這是一種根據(jù)工程實際的一種校核方法，再結合工藝、工況類型等信息，確定允用應力，是經(jīng)過大量實際確實可行的，納入到了手冊工具書中。當然也可以采用德國、美國相關的規(guī)范。
當然這上面采取的焊縫校核是針對的普通的機械設備，若是面對壓力容器等有詳細規(guī)范要求的設備，那需要按其具體要求處理。
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歡迎認識《機械設計強度校核工具》。
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這是一款面向機械設計工程師的強度校核計算軟件，集成常用的材料力學計算與判定邏輯。
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軟件包含五大模塊：
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1）正應力計算：拉伸/壓縮載荷應力與強度判定；
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2）剪切應力計算：剪切力作用下的應力與安全評估；
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3）沖擊載荷計算：動態(tài)沖擊影響與強度校核；
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4）軸扭轉(zhuǎn)強度計算：軸類零件扭轉(zhuǎn)強度與變形分析；
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5）彎曲強度計算：梁類構件彎曲應力與強度校核。
展開 
電機機座和法蘭盤的結構靜強度校核
1 分析內(nèi)容和目的
本項目是與某集團電機廠合作對某型電機機座和法蘭盤部分進行結構靜強度校核。
2 分析方案
應用ANSYS Mechanical軟件對法蘭盤和機座進行靜強度分析。在分析中考慮兩個零件是通過螺栓固定在一起，可采用ANSYS提供的接觸綁定的功能將兩個部件進行固接。電機通過法蘭盤的端部的四個螺栓孔水平安裝在機構上，在模擬中可將法蘭盤的端部固定約束。由于安裝的環(huán)境和電機發(fā)熱的影響，考慮溫度載荷的作用。電機自重作用可轉(zhuǎn)化為力加到重心上。轉(zhuǎn)矩可相應轉(zhuǎn)化到機座上，通過機座將轉(zhuǎn)矩傳給法蘭盤。
依據(jù)上述分析思路，具體分析步驟如下：
第一步——零件裝配：基于客戶提供的三維幾何零件模型，在DM中進行裝配和編輯。
第二步——網(wǎng)格劃分：對三維幾何模型進行網(wǎng)格劃分，采用ANSYS—MESH進行自動網(wǎng)格劃分。
第三步——邊界條件設置：基于網(wǎng)格計算模型，施加各種邊界條件和載荷。
第四步——計算求解：提交上述調(diào)試通過的求解文件，實現(xiàn)求解分析。
第五步——撰寫計算結果分析報告：利用Workbench后處理功能，對計算結果文件進行各種數(shù)據(jù)處理，對法蘭盤的靜強度進行校核。
3 定義材料屬性
在WORKBENCH的Engineering Data 中定義材料HT200屬性，包括楊氏模量和泊松比，以及材料熱膨脹系數(shù)和參考溫度，具體參數(shù)數(shù)值見下表
表5-1 材料參數(shù)
4 零件裝配與網(wǎng)格劃分
將由廠方提供的兩個單體零件在DM中進行裝配，可充分利用DM強大的幾何建模和編輯功能，按照兩者的裝配關系進行準確定位。
展開 基于SimSolid的壓縮機支架螺栓預緊強度校核
螺栓預緊.rar
【iSolver案例分享61】基于EN 15227的列車排障器強度校核
引言
iSolver為一個完全自主的面向工程應用的通用結構有限元軟件，對標Nastran、Ansys、Abaqus設計和實現(xiàn)，具備結構有限元常用分析類型和單元、材料、載荷等基礎算法組件，精度和Abaqus一致。本文以排障器強度校核為例，演示iSolver的分析流程，并將iSolver和Abaqus計算結果進行對比。
2. 案例背景
排障器是軌道車輛用于排除前方諸如石塊、積雪等障礙物，避免輾過路軌上的障礙物后把物體卷入車輛底部而造成運行障礙甚至導致出軌的一種裝置。作為列車防碰撞主要部件之一，排障器保證了列車的行駛安全，發(fā)生列車與障礙物正面相撞事故時，沒有裝排障器的列車在相撞后，底架懸掛的設備可能受到破壞，而裝上排障器后可減少甚至避免設備受到破壞。
3. 有限元模型介紹
排障器模型采用殼單元模擬，模型共包括殼單元55952個。排障器有限元模型如下：
圖1 排障器有限元模型
排障器采用碳鋼材料，材料屬性如下：
圖2 材料屬性
分析步設置如下：
圖3 分析步設置
EN 15227標準規(guī)定了軌道車輛排障器需滿足的計算要求，以確保其在受到碰撞過程中能保證車輛底架設備等的安全，排障器靜強度計算工況如表1所示：
表1
工況1、2載荷示意圖如下所示：
圖4 工況1載荷設置 圖5 工況2載荷設置
4.
展開 基于Workbench的螺栓/螺釘預緊力仿真及螺栓強度校核的方法 ￥10
本文選用bonded接觸來模擬螺紋之間的連接關系，若具體建立螺紋副，網(wǎng)格量太大，若是你想對螺紋副的具體受力情況進行研究，可以模擬，但是該部分工作已有很多前輩進行了研究，已經(jīng)屬于成熟已知技術，建議翻閱論文即可，若是工程需要且結合具體外載荷對螺紋的強度進行校核，考慮到計算量及精度，bonded接觸足夠用了。
圖2
圖3
建立局部坐標系：以中間通孔螺釘為載體，進行局部坐標系建立，一定要注意，Z軸在螺釘軸向方向，施加預緊力需要，見圖2。
施加載荷：結構件2底面施加固定約束，選擇bolt pretention，選中中間通孔螺釘部分進行預緊力施加，坐標系更改為剛建立的局部坐標系。施加預緊力1500N進行分析，預緊力加載見圖4.
圖4
3、結果
提取螺釘螺紋部分的Equivalent（von-mises）stress應力，可以看到，第一圈螺紋處應力最大，約為447Mpa，一般情況下，我們會用該應力與螺釘?shù)那?em>強度或者抗拉強度進行對比校核。
圖5 Equivalent（von-mises）stress應力
本文提出另一種校核方法，即剪切應變能學說進行校核。具體如下（公式倒不進來，就截圖了）：
此時，在Workbench中提取螺桿軸向應力，即Nomal stress，選取前面建立的局部坐標系，選擇Z軸進行結果查看。
展開 Mesh Free-眼鏡剛強度校核計算，附Abaqus計算結果對比
采用Mesh Free對某品牌眼鏡整體剛度、強度進行校核，如下圖所示，Mesh Free支持在不用做幾何清理的前提下進行計算分析，導入模型部件可以包含細節(jié)特征，比如螺釘上的倒角。
眼鏡定義了5種線彈性材料：鏡架主體采用鈦合金；眼鏡片采用樹脂；螺釘?shù)冗B接件采用鋼；鼻托和鏡片扎線采用兩種不同的尼龍材料。
眼鏡腿一只固定，另一只向上掰，加力1N，模擬分析此種工況下眼鏡整體結構的剛度、強度。
Mesh Free所有接觸面定義為完全剛性連接，Abaqus作同樣處理，不考慮非線性因素，對比二者的線性計算結果。
Mesh Free給出的眼鏡最大變形為23.92mm，Abaqus的結果為23.46mm。
Mesh Free給出的眼鏡最大應力為303.4MPa，Abaqus的結果為308.3MPa。
談談Mesh Free使用感受：
雖然我常用ABQ，但是不得不說，對于包含細節(jié)幾何特征的復雜裝配結構建模分析，Mesh Free真的要比Abaqus高效的多。
據(jù)我了解Mesh Free的非線性也在大力的開發(fā)之中，目前已經(jīng)支持經(jīng)典塑性材料非線性、邊界條件非線性也可以設置滑動和一般的摩擦接觸。
對不熟悉常規(guī)有限元操作的結構設計人員來說，不用幾何清理、不用劃網(wǎng)格是極好的體驗。
關鍵是Mesh Free的結果也確實很準，目前的CAE無非是追求更準的基礎上算的更快，這兩點Mesh Free無疑是滿足的。
Mesh Free
Abaqus
展開 聲屏障結構設計之——微弧式聲屏障立柱強度校核仿真APP
工程上多采用H型立柱作為支撐結構，以確保聲屏障具備良好的結構強度并便于安裝和維護。由于聲屏障迎風面積大，為保其安全可靠，需進行抗風計算。其中，支撐結構風載荷下的強度與穩(wěn)定性尤為關鍵，已成為聲屏障設計的主要內(nèi)容和基本要求。根據(jù)《聲屏障結構技術標準》(GB/T 51335-2018）和《公路聲屏障 第2部分：總體技術要求》(JT/T 646.2-2016) 的規(guī)定，聲屏障結構設計應考慮聲屏障材料本身結構的強度與剛度、支撐結構的強度與穩(wěn)定性，以及聲屏障連接系統(tǒng)的強度及耐久性。</p><p class="ql-align-justify">傳統(tǒng)的聲屏障結構設計主要依賴經(jīng)驗公式和理論計算，存在估算較為粗略、主體設計保守而關鍵部位設計不足等缺陷。隨著科技的進步，有限元仿真技術的應用使得聲屏障結構計算更加快速、直觀、科學和準確，仿真技術在聲屏障結構形式、材料應用、風載模擬、抗風性能和安全性能分析等方面可以發(fā)揮巨大作用。</p><p class="ql-align-justify">關于聲屏障立柱強度校核仿真APP的開發(fā)及應用，可查看：<a href="https://www.yqgqt.org.cn/post/1958741" rel="noopener noreferrer" target="_blank">https://www.yqgqt.org.cn/post/1958741</a></p><p class="ql-align-justify">以下是<strong>微弧式聲屏障立柱強度校核仿真APP</strong>參數(shù)設置及部分仿真計算結果的展示。
展開 利用ANSYS/CivilFEM中的規(guī)范對結構進行配筋計算和校核
利用ANSYS/CivilFEM，通過ANSYS的求解器精確模擬分析大跨及復雜建筑物，張拉膜結構，塔樓，砌體結構。可對結構進行靜力分析、諧波響應分析、地震分析、整體穩(wěn)定分析等，也可將工程感興趣的細部單獨建模，形成子模型，將結構整體分析的結果引入子模型，得到更精確的計算結果。可用ANSYS/CivilFEM中的規(guī)范對結構進行配筋計算和校核；
使用GB151-2014《熱交換器》附錄C規(guī)范計算換熱器流體誘發(fā)振動情況并使用ANSYS 16.2校核固有頻率結果
流體誘發(fā)振動問題是曾在上個世紀40年代引起了廣泛的關注與深入的研究
一般來說是因為高速氣流沖刷某結構（如換熱器的換熱管）因誘發(fā)周期性脫離的卡門渦街引發(fā)的周期性激勵力與結構耦合所引發(fā)的 過大的耦合效應會使得結構發(fā)生振動、疲勞甚至破壞失效
本文所涉及的設備為擴展表面式管翅式熱交換器 其常規(guī)的迎面風速為2M/S左右 一般不用校核流體誘發(fā)振動問題 本設計的迎面風速為4.7米/S 筆者使用最新版GB 151-2014《熱交換器》附錄C 流體誘振動部分的算法經(jīng)過校核后發(fā)現(xiàn) 原設計不合格 規(guī)范中規(guī)定的4個失效條件有3個滿足 必須更改結構 經(jīng)修改 滿足了要求 結構是安全的 最后還使用Ansys 16.2的模態(tài)分析模塊校核了換熱管的固有頻率 以驗證手工計算結果
使用GB151-2014《熱交換器》附錄C規(guī)范計算換熱器流體誘發(fā)振動情況并使用ANSYS 16.2校核固有頻率結果.pdf
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