ansys校核焊接強(qiáng)度
關(guān)注創(chuàng)建者：王靖雯 創(chuàng)建時(shí)間：2023-03-08
ansys校核焊接強(qiáng)度的實(shí)例教程
在機(jī)械結(jié)構(gòu)中，會(huì)遇到需考慮鈑金焊接組件承載的情況。
針對(duì)這種情況，我的處理方式是，對(duì)鈑金件進(jìn)行抽殼處理，同時(shí)延長(zhǎng)連接或斜面連接，共節(jié)點(diǎn)處理。再根據(jù)結(jié)構(gòu)對(duì)外載荷的響應(yīng)，對(duì)應(yīng)力較大區(qū)域的焊縫進(jìn)行關(guān)注。
通常情況下，只會(huì)有那么幾處應(yīng)力值較大，需要關(guān)注。再根據(jù)應(yīng)力值較大區(qū)域的周邊應(yīng)力情況，進(jìn)一步排除一些區(qū)域，那需要仔細(xì)思考的也只有很少的幾處了。
以一個(gè)T字型的連續(xù)角焊縫為例
如上圖的這個(gè)模型，兩個(gè)厚度5mm的板（Q235），豎板高度100mm,T字型，連續(xù)角焊縫，焊縫高度3mm。對(duì)于真實(shí)結(jié)構(gòu)來說，不會(huì)這么簡(jiǎn)單，但是可采取的方法是一樣的。
如結(jié)果如上圖所示，等效應(yīng)力最大值113Mpa，這個(gè)結(jié)果肯定是不準(zhǔn)確的，參考值。但上方點(diǎn)取的位置處102Mpa，這個(gè)是精度有保障的。當(dāng)然它所校核是豎板的強(qiáng)度。
如果是這樣結(jié)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(qiáng)度是高于母材的。
如結(jié)果如上圖所示，等效應(yīng)力最大值170Mpa，參考值。但上方點(diǎn)取的位置處157Mpa。其實(shí)，很容易看出來，應(yīng)力值主要是彎矩引起，豎直方向的正應(yīng)力，即彎曲應(yīng)力構(gòu)成了等效應(yīng)力。如果根據(jù)現(xiàn)有的點(diǎn)取的157Mpa位置，向下插值，下方的應(yīng)力值預(yù)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(qiáng)度相應(yīng)安全系統(tǒng)下的許用應(yīng)力值，需要考慮下焊縫強(qiáng)度校核。
從有限元的分析結(jié)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(dāng)然也可以在該處采取接觸）。
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<strong>借助達(dá)索CATIA V6 SFO</strong>，產(chǎn)品設(shè)計(jì)工程師即可自主開展校核，<strong>從而提升設(shè)計(jì)質(zhì)量、加速產(chǎn)品開發(fā)，助力企業(yè)降本增效</strong>。
總體而言，該云圖直觀展示了結(jié)構(gòu)在載荷下的向下彎曲模式，為后續(xù)強(qiáng)度校核與優(yōu)化提供了可靠依據(jù)。
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實(shí)戰(zhàn)項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)涵蓋：
蜂窩結(jié)構(gòu)強(qiáng)剛度分析與優(yōu)化
金屬零部件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與強(qiáng)度校核
發(fā)動(dòng)機(jī)材料和結(jié)構(gòu)疲勞壽命分析
金屬結(jié)構(gòu)斷裂與損傷分析等
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4.3 結(jié)果討論
①強(qiáng)度結(jié)果：如前所述拖拽裝置需要校核XYZ三個(gè)方向的載荷作用，各工況的強(qiáng)度云圖如下圖6-1所示。三個(gè)工況的最大應(yīng)力位置各不相同，最大值也有差異，其中Y向應(yīng)力最高499MPa，小于材料設(shè)計(jì)強(qiáng)度550MPa，滿足強(qiáng)度要求。同時(shí)將計(jì)算結(jié)果與有限元分析結(jié)果做了對(duì)比，有限元結(jié)果如圖6-2所示。通過結(jié)果對(duì)比可見，SimSolid 與有限元的結(jié)果相當(dāng)。
4.3 結(jié)果討論
①強(qiáng)度結(jié)果：如前所述拖拽裝置需要校核XYZ三個(gè)方向的載荷作用，各工況的強(qiáng)度云圖如下圖6-1所示。三個(gè)工況的最大應(yīng)力位置各不相同，最大值也有差異，其中Y向應(yīng)力最高499MPa，小于材料設(shè)計(jì)強(qiáng)度550MPa，滿足強(qiáng)度要求。同時(shí)將計(jì)算結(jié)果與有限元分析結(jié)果做了對(duì)比，有限元結(jié)果如圖6-2所示。通過結(jié)果對(duì)比可見，SimSolid 與有限元的結(jié)果相當(dāng)。
②SimSolid 分析結(jié)果：強(qiáng)度結(jié)果如下圖6所示，通過應(yīng)力云圖可知，鋼板的最大應(yīng)力為528MPa，超出材料的設(shè)計(jì)強(qiáng)度，存在失效風(fēng)險(xiǎn)。由于參考文獻(xiàn)中，假設(shè)鋼板滿足強(qiáng)度設(shè)計(jì)，未開展強(qiáng)度校核，僅校核了螺栓強(qiáng)度。因此，通過軟件分析，可以全面考察結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，發(fā)現(xiàn)結(jié)構(gòu)潛在風(fēng)險(xiǎn)。
②SimSolid 分析結(jié)果：強(qiáng)度結(jié)果如下圖6所示，通過應(yīng)力云圖可知，鋼板的最大應(yīng)力為528MPa，超出材料的設(shè)計(jì)強(qiáng)度，存在失效風(fēng)險(xiǎn)。由于參考文獻(xiàn)中，假設(shè)鋼板滿足強(qiáng)度設(shè)計(jì)，未開展強(qiáng)度校核，僅校核了螺栓強(qiáng)度。因此，通過軟件分析，可以全面考察結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，發(fā)現(xiàn)結(jié)構(gòu)潛在風(fēng)險(xiǎn)。
ANSYS 中表達(dá)式：
等效應(yīng)力 σ? = √[(σ?-σ?)2 + (σ?-σ?)2 + (σ?-σ?)2]/√2
（綜合三個(gè)主應(yīng)力的平方差，更接近塑性材料的實(shí)際屈服行為）
適用場(chǎng)景：塑性材料的屈服判斷，比第三強(qiáng)度理論更符合實(shí)驗(yàn)結(jié)果，是 ANSYS 中默認(rèn)且最常用的強(qiáng)度理論（如結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、有限元分析常規(guī)校核）。
”，用于判斷材料是否屈服
大多數(shù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（如機(jī)械零件、建筑構(gòu)件）的強(qiáng)度校核
主應(yīng)力（Principal Stress）
某一方向上只有正應(yīng)力、無切應(yīng)力的應(yīng)力狀態(tài)，反映最大 / 最小受力方向
復(fù)雜載荷下的應(yīng)力分析（如壓力容器、三維結(jié)構(gòu)）
