ansys 預應力的案例
預應力施加方法各家匯集分類:ANSYS應用
ANSYS——預應力施加方法各家匯集分類:ANSYS應用
拜年帖1-----預應力混凝土分析中等效荷載法與其它 作者：三月雨
眾所周知，在ANSYS中，預應力混凝土分析(有粘結)可采用等效荷載法和實體力筋法。所謂等效荷載法，就是將力筋的作用以荷載的形式作用于混凝土結構；所謂實體力筋法就是用solid模擬混凝土，而link模擬力筋。
1 等效荷載法的優缺點
優點是建模簡單，不必考慮力筋的具體位置而可直接建模，網格劃分簡單；對結構的在預應力作用下的整體效應比較容易求得。
其主要缺點是：
①等效荷載法沒有考慮力筋對混凝土的作用分布和方向，力筋對混凝土作用顯然在各處是不同的，等效荷載法則無法考慮；水平均布分量沒有考慮。
②對某些線形的力筋模擬困難，例如通常采用的是直線(較短)＋曲線＋直線(很長)＋曲線＋直線(較短)，這種形式的布筋等效起來麻煩，且可能不合理。
③難以求得結構細部受力反映，否則荷載必須施加在力筋的位置上，這又失去建模的方便性。
④在外荷載作用下的共同作用難以考慮，不能確定力筋在外荷載作用下的應力增量。
⑤對張拉過程無法模擬。
⑥無法模擬應力損失引起的力筋各處應力不等的因素。
其最大的一個缺點是：較粗！得到的結果與實際情況誤差較大！最近做了點實際計算，經過比較發現，結果與實際的誤差相差較多(可能是特例)，所以采用該方法需要謹慎和校驗一下。
2 實體力筋法的優缺點
將混凝土和力筋劃分為不同的單元，預應力的模擬可以采用降溫方法和初應變方法。降溫方法比較簡單，同時可以模擬力筋的損失，單元和實常數幾種即可；初應變通常不能考慮預應力損失，否則每個單元的實常數各不相等，工作量較大。
可消滅等效荷載法的缺點。但建模工作量似乎要大些。
展開 ANSYS預應力鋼筋與混凝土耦合造成應力集中的一種解決方法
最近看文獻，偶然看到了長沙大學黃文雄的一篇文章《混凝土結構有限元分析中預應力筋模擬的新思考》，挺有意思，在此拆解分享，點擊上面的文章標題可以去CNKI下載(沒有數據庫支持的朋友可以給我發郵件)。
問題描述
用ANSYS計算預應力混凝土非線性有限元問題時，混凝土采用三維Solid單元，預應力鋼筋采用線性的Link單元。常規做法是分別建模，用耦合的方法使鋼筋和混凝土單元協調工作。
于是，問題出現了，當二維單元和三維單元進行耦合的時候，在耦合點處“天然出現應力集中現象”，而且應力集中對整體有限元計算精度的影響隨著單元尺度劃分的不同而不同。
作者還提供的對比計算結果如下：
原因分析
1.沿梁縱向，恰好也是鋼筋線性單元的布置方向，所以此方向上的應力和跨中撓度受單元劃分尺度影響很小；
2.沿梁豎向，曲線預應力有豎彎構造時，單元劃分尺度對豎向應力影響較大；
3.沿梁橫向，曲線預應力有橫彎構造時，單元劃分尺度對豎向應力影響較大；
4.當曲線預應力鋼筋的彎折半徑較小時，彎折區域應力集中可能會對計算結果有較大影響。
解決方案
作者提出了一個解決方案：用三維Solid單元代替二維單元模擬預應力鋼筋。并且通過對比計算得出以下結論：
1.沿跨度縱向方向”當單元劃分尺度適宜時”單元劃分尺度變化對于特征應力影響微乎其微；
2.沿截面豎向方向”單元劃分尺度變化時”其應力相對變化率約在5%以內；
3.沿截面橫向方向”單元劃分尺度變化時”其應力相對變化率約在10%以內，當單元劃分尺度選取適宜時”其應力相對變化率可控制在
5%左右。
至此，耦合產生的應力集中問題基本解決。
展開 11月15日、16日將播出《ANSYS預應力混凝土》和《Hypermesh聯合Dyna直播培訓》
本周直播
《基于ANSYS預應力T型截面簡支梁有限元分析》第二講
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原價396元 折扣價99元
11月15日（本周三）
19:00
【課程大綱】
1、 預應力混凝土簡支梁案例模型數據整理
2、 混凝土本構曲線及預應力鋼筋實常數的確定
3、 實體切分法建模
4、 節點耦合法、約束方程法建模
5、 答疑
【報名方式】
方式1：下載技術鄰APP，點擊課程banner進入報名頁面
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《Hypermesh聯合LS-DYNA線上仿真培訓課
》第二講
【周游授課】
11月16日（本周四）
19:00
【課程大綱】
碰撞和跌落實例模擬操作講解
案例：保險杠碰撞
1. 模型介紹說明
2. 幾何導入方法及中面提取
3. 網格劃分
4. 材料及單元屬性定義
5. 載荷定義
6. 其他控制關鍵字定義
7、文件輸出
案例：跌落模擬
1. 模型介紹說明
2. 幾何導入及幾何清理切分
3. 網格劃分
4. 材料及單元屬性定義
5.
展開 ANSYS預應力梁橋分析
ANSYS在進行結構分析時，模態分析往往不考慮模型所受外荷載情況。即便是在施加預應力的情況下，ANSYS通常也不會考慮預應力的效應，這與實際情況不相符，因此需要在分析中開啟預應力效應才能獲得比較符合的效果。
本文分析下圖所示的一個帶有預應力的梁橋，橋梁尺寸如下圖所示：
橋梁模型根據尺寸，采用ANSYS命令流建立，如下圖所示：
注意此橋梁為變截面橋梁，橋梁箱型截面的上部和下部配置有預應力筋：
關于預應力的施加，可以采用降溫法進行施加，考慮到分析的方便，直接采用LINK8單元的實常數進行施加，實常數定義如下：
表示施加-0.005的初應變，這樣可以不使用降溫法施加。
進行模態分析之前，先進行靜力分析。在靜力分析時，施加重力加速度并打開預應力效應開關。分析完成后，進入模態分析，在模態分析開始同樣需要打開預應力效應開關，設置模態提取數量為10，分析完成后得到前10階模態，第一階模態變形圖如下所示：
前10階模態頻率如下圖所示：
如果關閉預應力效應，結構的前10階模態如下圖所示：
對比一下發現，還是有一些差別的，但對于此模型，差距不是很明顯，主要是預應力的效應在整體結構中所占的比重不是很大。
更多優質內容，請關注公眾號：SimC結構工作室
展開 
ANSYS beam梁模態分析，包括考慮預應力和大變形下的預應力模態分析 ￥5
一邊固定考慮預應力下的模態
前三階模態
SET TIME/FREQ LOAD STEP SUBSTEP CUMULATIVE
1 1.9673 1 1 1
2 40.145 1 2 2
3 118.74 1 3 3
3.考慮到幾何大變形情況下的模態分析
前三階模態
SET TIME/FREQ LOAD STEP SUBSTEP CUMULATIVE
1 4.7743 1 1 1
2 37.859 1 2 2
3 110.28 1 3 3
看出來，有預應力情況下，第一階頻率會變小，這是因為，在另一端點的力作用下，有預應力的情況下，端點位移變大 ，剛度減小，考慮幾何大變情況下，端點作用力下，位移增加了，但是比單純線性考慮時，較小。所以剛度居中。
具體命令流見beam.txt、beam_pstres.txt和beam_pstres_modal_nlgeom.txt
展開 ANSYS workbench機翼預應力模態分析 ￥10
本案例適合哪些人學習：
1、學習型仿真工程師
2、理工科院校學生
你會得到什么：
1、學習飛機機翼三維模型的處理
2、學習預應力模態分析步的建立
3、學習預應力模態分析的邊界條件的施加
案例介紹：
所使用軟件為ANSYS workbench2020R2.
案例介紹了ANSYS workbench 飛機機翼預應力模態分析。
本案例完整得提供了分析相關所有的分析文件。
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Ansys Workbench初始變形+預應力釋放仿真（含ACT插件） ￥20
問題：
在工作過程中有時會遇到某些仿真類型，是需要進行帶有預應力的仿真。但是WB中預應力在模塊之間的傳遞，似乎預應力模態可以直接傳遞。而兩個靜力模塊可以傳遞變形后的幾何，但是不能傳遞預應力。
問題示例大致如下：
板子初始是平板狀態，安裝后工作狀態是貼合一個弧面，并通過四個支點進行連接固定，板子安裝后存在回彈力。
現在需要評估板子安裝變形預應力狀態下，連接面的回彈力。
仿真思路：
仿真對象是一個有初始應力的彎曲板，但是曲面形狀實際可能不是正常弧線而是曲面。
因此仿真步驟大致需要兩步：
第一、初始平板變形為曲面形狀，提取板子的應力狀態；
第二、板子在預應力狀態下產生彈性回復力，查看彈性回復力在連接位置的大小。
第一步的仿真方法：
模擬擠壓形式，在初始平板兩側使用變形后的彎曲板進行擠壓變形。
擠壓變形
第二步的仿真方法：
加載板子的變形預應力，按裝配狀態連接，計算連接處的彈性變形力。
但是：在第一步加載的時候就不是很容易實現。兩個夾層面需要設定接觸面進行接觸非線性仿真，經常發生接觸面穿透現象，需要小載荷步，多次調試。
即使擠壓方式沒有穿透，應力分布也不是很均勻。
此處先擱置擠壓法的計算過程不提，假設已經獲得預期的初始變形應力。
繼續進行第二仿真步，傳遞板子的預應力狀態；
預應力的傳遞方法在微信公眾號文章：“ansys分析中如何考慮殘余應力影響？”中提及了兩種方法，這里分別測試如下：
方法一：使用external Data模塊
首先，在步驟一初始板子變形，有正確應力分布的結果中，分別提取X、Y、Z、XY、YZ、ZX六個方向的法向應力和切向應力。
展開 基于ANSYS WORKBENCH的有預應力的模態分析
本篇文章舉一個在WB中進行有預應力的模態分析的例子。該例子來自于《ANSYS機械工程應用精華50例》（第3版），原書是在在經典界面中做的，而且有解析解可以對照。
本文則用WB進行操作，問題如下。
【問題】一根兩端被固定的張緊的弦，已知其長度為1米，橫截面積為10（-6）平方米，密度為7800kg/m3,張緊力為2000N，計算其固有頻率。
為解決這個問題，在WB中操作如下。
1. 創建一個帶預應力的模態分析系統
2.編輯材料屬性
雙擊Engineering Data，編輯材料屬性
3.創建幾何模型
雙擊Geometry，進入DM,設置長度的單位是米。
創建一個草圖，該草圖是一根直線，長1米。
根據該草圖得到線體
結果如下
創建截面。矩形截面，保證橫截面積與題目一致。
將該截面賦給上述線體作為其截面屬性
退出DM,然后雙擊model進入到mechanical中。
下面的分析在（1）中進行。
4.進行靜力學分析
劃分網格。將直線劃分為20等份。
設置直線沒有Z方向的位移
設置左端點沒有X,Y方向的位移
設置右端點沒有Y方向的位移
給右端點施加水平向右的2000N的力。
求解靜力學問題，查看變形
可見，弦被拉伸了10mm。
查看拉伸應力
所有點有同樣的拉伸應力，為2000MPa，這是一個較大的數據。
靜力學分析完畢。樹形圖如下圖，下面的分析在（2）中進行。
5.進行模態分析
設置分析前10階模態
開始計算,計算完畢查看固有頻率
可見，第一階模態沒有意義。從第二階模態開始，前5階模態與理論一致。后面則開始出現偏差。用經典界面計算也會有類似的問題。
來源：宋博士的博客，版權歸作者所有。
展開 ANSYS workbench簡單應用——有預應力的模態分析
對于求解一個簡單結構的自然振型來說，ANSYS workbench已經將這個過程簡化到任何新手一看即會的程度了。這里用一個簡單例子闡述有預應力情形下的模態分析過程。
本例分析一個長鉚釘結構在施加預緊力情形下的模態。
首先在workbench工作區內新建一個靜力分析模塊和一個模態分析模塊，新建模態分析模塊時拖至前一模塊的solution欄，表示共享前一模塊的工程數據、幾何文件、設置以及最終的解。如果不連接solution和setup，那么模態分析中不會包含靜力分析模塊求解出的預應力。
導入幾何文件之后，按照默認設置劃分網格得到如下的網格：
如果要進行網格精細劃分，可以細化成如圖：
本例子采取默認網格。下面施加約束，對如圖所示的兩個面施加無摩擦約束。
以及另一端的鉚釘頭側面：
施加載荷，選擇未約束的鉚釘頭底面一側，施加一個大小為4000N的力：
接下來求解靜力結構分析，插入總變形結果，如圖所示：
可以看到，變形最大為0.18mm，發生在施加力的一端，說明分析基本正確。
接下來進行模態分析，由于之前新建分析模塊時已經將兩個模塊進行了連接，這里不需要退出到workbench主界面。注意到模態分析下有一欄預應力，其括號中顯示為靜態結構，說明數據已經在模塊之間共享。
由于約束已經在上一步設置好，這里直接求解，求解完畢后單擊solution欄，得到前6階模態的數據：
在柱形圖中右擊選擇全部，再右擊選擇生成模態圖，重新求解一次，得到各階振型圖。這里只展示第一和第六階。
到此為止，模態分析已經完成。下一步可以開展響應譜分析或者其他分析。有興趣的話還可以嘗試去除預應力，比較模態分析的結果。
原創內容，轉載請注明出處
展開 ansys之——混凝土模式預應力算例
簡支梁實體與預應力鋼筋分析
/COM, Structural
/PREP7
egjx=2e5 !Ey
agjx=140 !單根鋼絞線面積
ehnt=4e4 !Eh
xzxs=1.0e-5 !線脹系數
yjl=200000 !定義預加力
et,1,link8 !定義link8單元
et,2,solid95 !定義solid95單元
r,1,agjx !定義link8單元的面積
r,2 !定義第2種實常數
mp,ex,1,egjx !定義link8單元的彈性模量
mp,prxy,1,0.3 !定義link8單元的泊松系數
mp,alpx,1,1.0e-5 !定義線膨脹系數
mp,ex,2,ehnt !定義solid95單元的彈性模量
mp,prxy,2,0.3 !定義solid95單元的泊松系數
blc4, , ,100,200,3000 !定義梁體
/view,1,1,1,1 !定義ISO查看
/ang,1
vplot !繪制梁體
kwpave,6 !工作平面移動到關鍵點6
wpoff,-30 !工作平面移動-30mm(X)
wprot,0,0,90 !工作平面旋轉
vsbw,1 !分割梁體
wpoff,0,0,-40 !工作平面移動-40mm(Z)
vsbw,2 !分割梁體
wpoff,0,40 !工作平面移動40mm(Y)
wprot,0,90 !工作平面旋轉
vsbw,all !分割梁體
wpstyl !關閉工作平面顯示
nummrg,all,,,,low !整理
numcmp,all !壓縮編號
esize,30 !定義網分時邊長控制
lsel,s,,,28,38,10 !定義line28和38為新的選擇集
latt,1,1,1 !定義選擇集的屬性
lmesh,all !
展開 ansys經典apdl 曲線拱 箱梁橋建模 預應力 實體建模 ￥99
ansys經典apdl 曲線拱 箱梁橋建模 預應力 實體建模
ANSYS 高速旋轉輪盤考慮離心載荷引起的預應力的模態分析
本問題是對某高速旋轉的輪盤進行考慮離心載荷引起的預應力的模態分析。該輪盤安裝在某轉軸上以12000轉/分的速度高速旋轉。其材料為鋼，相關參數為：楊氏模量EX=2.1E5Mpa，泊松比為PRXY=0.3,密度DENS=7.8E-9Tn/mm^3。
APDL命令：
ANSYS 高速旋轉輪盤考慮離心載荷引起的預應力的模態分析.txt
分析結果如圖所示：
【直播第二場】《基于ANSYS預應力T型截面簡支梁有限元分析》
【課程大綱】
1、預應力混凝土簡支梁案例模型數據整理
2、混凝土本構曲線及預應力鋼筋實常數的確定
3、實體切分法建模
4、節點耦合法、約束方程法建模
5、答疑
直播（與專家現場互動）+3場直播+錄播視頻（反復觀看）+PPT課件+原模型
以下為第一次直播鏈接【限時免費觀看】：https://www.yqgqt.org.cn/college/video/c11637
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展開 預應力混凝土分析中實體力筋法的ansys處理過程
這樣不斷分割下去，最終形成許多復雜的體和多條力筋線，然后分別進行單元劃分，施加預應力、荷載、邊界條件后求解。這種方法是基于幾何模型的處理，即幾何模型為一體，力筋位置準確，求解結果精確，但當力筋線形復雜時，建模特別麻煩。
2 獨立建模耦合法
該法的基本思想是實體和力筋獨立建幾何模型，分別劃分單元，然后采用耦合方程將力筋單元和實體單元聯系起來，這種方法是基于有限元模型的處理。其基本步驟如下：
①建立實體幾何模型（不考慮力筋）；
②建立力筋線的幾何模型（不考慮體的存在）；
③將幾何模型按一定的要求劃分單元（這時也是各自獨立的）；
④選擇所有力筋線；
⑤選擇與上述力筋相關的節點(nsll命令)，并定義選擇集；
⑥將上述力筋節點存入數組；
⑦選擇所有節點，并去掉⑤中的節點集(這時是除力筋節點外的所有節點)；
⑧按力筋節點數組搜尋所有最近的實體節點號，并存入數組中；
⑨耦合力筋節點與最近的節點，一一耦合(cp命令)（不能使用cpintf命令，這樣可能耦合其它節點，且容易不耦合）
⑩選擇所有，并施加邊界條件和荷載，可以求解了。
這種方法建模特別簡單，耦合處理也比較簡單(APDL要熟悉些)，缺點是當實體單元劃分不夠密時，力筋節點位置可能有些走動，但誤差在可接受范圍之內！這種方法是解決力筋線形復雜且力筋數量很多時的較佳方法。
展開 基于ANSYS命令流的懸索橋的仿真分析（帶預應力的link10單元） ￥30
通過節點法建立的橋梁模型
靜力分析的前12階模態
