ansys彎曲應(yīng)力的案例
奇怪：線性化后的薄膜+彎曲應(yīng)力值竟然大于最大總應(yīng)力值？
ANSYS分析設(shè)計(jì)人—專注壓力容器分析設(shè)計(jì)的交流平臺(tái)！學(xué)貴得師，更貴得友！共同學(xué)習(xí)，共同進(jìn)步！
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問：采用有限元計(jì)算一個(gè)模型，計(jì)算出來的最大總應(yīng)力值是250Mpa，而通過此最大應(yīng)力點(diǎn)定義路徑提取出線性化后的計(jì)算結(jié)果發(fā)現(xiàn)薄膜+彎曲應(yīng)力的值=260Mpa＞最大總應(yīng)力值250Mpa。理論上是不可能的啊，軟件計(jì)算是不是有問題啊，是不是計(jì)算有誤？
答：理論上來說，薄膜+彎曲應(yīng)力值確實(shí)是不應(yīng)該＞總應(yīng)力值的；在力學(xué)模型、邊界條件和載荷條件均施加正確的前提下，軟件計(jì)算出現(xiàn)這種情況是正常的，那么為什么線性化后的結(jié)果會(huì)出現(xiàn)這種奇怪的現(xiàn)象呢？問題又出在哪里呢？
展開 非對(duì)稱彎曲梁的正應(yīng)力分析（一）
材料力學(xué)中，我們主要研究的是對(duì)稱彎曲下純彎曲梁橫截面上的正應(yīng)力計(jì)算，并推廣到橫力彎曲的情況。
當(dāng)梁不具有對(duì)稱平面（如下圖1）
，或者梁雖具有縱向?qū)ΨQ平面，但外力不作用在該平面時(shí)
（如下圖2
）
，梁將發(fā)生
非對(duì)稱彎曲。
當(dāng)梁發(fā)生非對(duì)稱彎曲時(shí)，對(duì)稱彎曲的正應(yīng)力計(jì)算公式將
不再適用
。經(jīng)過推導(dǎo)，廣義上的彎曲正應(yīng)力計(jì)算公式為：
非對(duì)稱彎曲問題求解
以下題為例，討論非對(duì)稱彎曲正應(yīng)力的材料力學(xué)解法與ANSYS解法：
例題：跨長
L=4m的簡支梁，由工字梁鋼制成，橫截面尺寸如下圖。作用在梁跨中點(diǎn)處的集中力
F=50kN，
力F的作用線與橫截面鉛垂對(duì)稱軸間的夾角Φ=15°，且通過截面的形心，求梁的最大正應(yīng)力。
一、基于廣義彎曲正應(yīng)力公式的計(jì)算：
根據(jù)題意：力F的作用線與橫截面鉛垂對(duì)稱軸間的夾角Φ=15°，可知該問題為梁的非對(duì)稱彎曲問題，我們首先繪制出該梁的總彎矩圖如下：
總彎矩Mmax = 50000 N·m
總彎矩在
兩形心主慣性平面xz和xy內(nèi)的分量分別為：
My,max = Mmax × sinΦ = 12940.95 N·m
Mz,max = Mmax × cosΦ = 48296.29 N·m
工字梁截面的y、z軸均為形心主慣性矩，截面對(duì)y、z 軸的慣性積Iyz=0。
展開 非對(duì)稱彎曲梁的正應(yīng)力分析（二）
上一篇文章我們討論了梁非對(duì)稱彎曲的第一種情況，即梁具有縱向?qū)ΨQ平面，但外力不作用在該平面內(nèi)的情況。這篇文章，我們將討論梁非對(duì)稱彎曲的第二種情況——梁不具有縱向?qū)ΨQ平面。
例題：一Z型型鋼制成的兩端外伸梁在
z平面內(nèi)承受均布載荷
q = 20kN/m，其計(jì)算簡圖如下。已知梁截面對(duì)形心軸y、z的慣性矩和慣性積分別為
Iy=2.8283×106mm
4
，
Iz=
1.9313
×107
mm4
，
Ixy=5.32×106 mm4
。
求梁的最大正應(yīng)力。
一、基于廣義彎曲正應(yīng)力公式的計(jì)算：
根據(jù)題意，該梁為Z型型鋼，不具備縱向?qū)ΨQ平面，可知該問題為梁的非對(duì)稱彎曲問題，我們首先繪制出該梁的總彎矩圖如下：
經(jīng)過計(jì)算，最大彎矩：
Mmax = 12500 N·m
根據(jù)廣義上的彎曲正應(yīng)力計(jì)算公式可得最大正應(yīng)力：
σmax
= 146.95 MPa
二、基于ANSYS的計(jì)算：
使用ANSYS求解該問題時(shí)，我們從以下幾個(gè)方面入手：
1. 確定分析類型：根據(jù)例題所示結(jié)構(gòu)，確定分析類型為
靜力學(xué)分析；
2. 確定單元類型：該結(jié)構(gòu)為梁結(jié)構(gòu)，結(jié)果需要輸出彎矩圖，因此分析時(shí)使用Beam單元；
Step1
梁模型建模
根據(jù)例題中提供的梁模型尺寸，我們在SCDM中建立梁模型。建模時(shí)應(yīng)注意把受力點(diǎn)建出來，方便我們施加載荷。
展開 【客觀應(yīng)力率】Abaqus折疊屏材料彎曲模擬
可折疊顯示設(shè)備日益走進(jìn)我們的生活，對(duì)此類屏幕分析驗(yàn)證是當(dāng)今CAE工程師面臨的難題之一，因?yàn)楸仨氁紤]多層堆疊的復(fù)合材料，并進(jìn)行90度彎曲、展開的大變形模擬；另外，為了預(yù)測它的耐用性，需要確定以何種損傷標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行評(píng)估。執(zhí)行這種高度復(fù)雜的顯示器分析，先決條件是進(jìn)行精確的應(yīng)力、應(yīng)變計(jì)算，在此之前，工程師必須要了解一個(gè)基本概念，那就是“客觀應(yīng)力率”。
01
小張的困惑：線彈性材料的“殘余應(yīng)力”！
小張是訓(xùn)練有素的CAE工程師，有一天，他接到一個(gè)分析任務(wù)：折疊屏材料的彎曲有限元分析，心想，還真是趕時(shí)髦呀，來吧。
供應(yīng)商提供了某一層材料的試驗(yàn)數(shù)據(jù)曲線，筆直的讓人能口算出彈性模量，試驗(yàn)部門也提前告知了彎曲試驗(yàn)完全在此應(yīng)變范圍進(jìn)行加、卸載。于是，小張確信用線彈性本構(gòu)無疑，一頓操作，下班前竟完成了彎曲試驗(yàn)對(duì)標(biāo)：仿真得出來的應(yīng)力、應(yīng)變、彎矩和試驗(yàn)結(jié)果完全一致。
折疊屏某層材料90°彎曲仿真-加載
正要高興的時(shí)候，他看到了卸載的計(jì)算結(jié)果：
卸載后的應(yīng)力、應(yīng)變
線彈性材料加、卸載怎么會(huì)出現(xiàn)“殘余應(yīng)力”？于是他又校核了一下模型：線彈性材料模型、靜力學(xué)分析，幾何非線性，ALM接觸、沙漏控制，一切都很合理，否則前面的試驗(yàn)對(duì)標(biāo)不會(huì)這么順利，然而并沒有定義塑性啊，為什么材料會(huì)表現(xiàn)出如此強(qiáng)烈的路徑依賴性？
就算是數(shù)值誤差，也不可能在這個(gè)量級(jí)的吧？
展開 
長期以來關(guān)于大開孔邊緣彎曲應(yīng)力的疑惑？性質(zhì)和評(píng)定究竟該如何確定？
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問題來源
本文以壓力容器中最常見的圓筒體上大開孔接管為例說明，圓筒體和接管連接處應(yīng)力產(chǎn)生的原因和性質(zhì)較為復(fù)雜，不同原因引起的應(yīng)力性質(zhì)不同、對(duì)結(jié)構(gòu)造成的危害程度和失效模式亦不同，尤其對(duì)于開孔率較大的大開孔接管，工程設(shè)計(jì)中在常規(guī)計(jì)算無法滿足的情況下，常用的一種方法是采用有限元計(jì)算，采用有限元法雖然可以較為準(zhǔn)確的計(jì)算出開孔邊緣的應(yīng)力，但長期以來關(guān)于此處彎曲應(yīng)力的評(píng)定問題依然存在困惑，主要癥結(jié)在于此處彎曲應(yīng)力的性質(zhì)難以明確確定。應(yīng)力分類法在原理和定義上是清晰明確的，但具體怎么劃類有時(shí)帶有經(jīng)驗(yàn)性和人為因素的影響，比如對(duì)于上述殼體大開孔接管連接處產(chǎn)生的薄膜應(yīng)力和彎曲應(yīng)力可能既有一次應(yīng)力成分也有二次應(yīng)力成分，但目前所有主流的有限元軟件計(jì)算等效線性化的結(jié)果僅能區(qū)分出是均勻分布的薄膜應(yīng)力還是線性分布的彎曲應(yīng)力，而無法進(jìn)一步區(qū)分出一次或二次性質(zhì)。
展開 【算例驗(yàn)證】圓平板彎曲的撓度和應(yīng)力計(jì)算
計(jì)算圓平板的撓度和應(yīng)力。
二、問題分析
由于板很薄，采用帶厚度的板殼單元模型計(jì)算。分別采用ANSYS經(jīng)典版和Workbench版進(jìn)行分析。
三、計(jì)算結(jié)果
取5 mm、10 mm、20 mm和40 mm的單元尺寸，對(duì)圓平板進(jìn)行單元離散，對(duì)比單元尺寸對(duì)計(jì)算結(jié)果的影響。
四、命令流
/PREP7
ET,1,SHELL281 !SHELL181或SHELL281
KEYOPT,1,8,2 !平面應(yīng)力
MP,EX,1,2e5
MP,PRXY,1,0.3
sect,1,shell,,
secdata, 10,1,0.0,3
secoffset,MID
seccontrol,,,, , , ,
CYL4, , ,100
/VIEW,1,1,1,1
/VUP,1,Z
/REPLOT
ESIZE,esize1,0,
MSHAPE,0,2D
MSHKEY,0
AMESH,1
LSEL,S,EXT
DL,all, ,UX
DL,all, ,UY
DL,all, ,UZ
SFA,ALL,2,PRES,2
FINISH
/SOL
SOLVE
FINISH
/POST1
PLNSOL, U,SUM, 0,1.0
RSYS,1
PLNSOL, S,X, 0,1.0
PLNSOL, S,Y, 0,1.0
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展開 鋼筋混凝土梁三點(diǎn)彎曲模擬ANSYS/ls-dyna ￥5
對(duì)于鋼筋混凝土梁三點(diǎn)彎曲模型而言，整體模型較為簡便，可直接通過ls-prepost生成混凝土梁及鋼筋（分離式或共節(jié)點(diǎn)）。
主要技術(shù)參數(shù)是通過BOUNDARY_PRESCRIBED_MOTION_RIGID來控制鋼板的強(qiáng)制位移來使混凝土梁充分受力，同時(shí)也需要對(duì)支撐板與梁之間的接觸進(jìn)行合理設(shè)置。
其他主要關(guān)鍵字如下：
*CONTROL_TERMINATION
*DATABASE_BINARY_D3PLOT
*DATABASE_FORMAT
*DATABASE_EXTENT_BINARY
*BOUNDARY_PRESCRIBED_MOTION_RIGID
*CONTACT_ERODING_SURFACE_TO_SURFACE
*CONTACT_AUTOMATIC_SURFACE_TO_SURFACE
鋼筋受力云圖如下所示：
展開 【求助】求ansys三點(diǎn)彎曲仿真實(shí)例
如題，或者來個(gè)大神討論也可以。畢設(shè)建到第二個(gè)模型，跨度為16mm的圓柱支撐，中心為圓柱壓頭，需要對(duì)接觸變形直至斷裂的整個(gè)過程進(jìn)行仿真，不知道該怎么去做。來個(gè)大神幫幫我吧
Ansys 案例研究 | T 型梁四點(diǎn)彎曲試驗(yàn)
科研試驗(yàn)：獲取純彎曲狀態(tài)下的應(yīng)力、應(yīng)變數(shù)據(jù)，研究材料破壞、屈曲及疲勞特性。
仿真教學(xué)：結(jié)合 ANSYS 等軟件，對(duì)比不同邊界條件下的應(yīng)力分布，驗(yàn)證有限元仿真精度，是力學(xué)經(jīng)典教學(xué)案例。
如需案例實(shí)操視頻歡迎留言或私信！
基于ansys的鋼管彎曲回彈的載荷步設(shè)置
之前想用ansys-dyna來做的，老師要求我用ansys來做靜態(tài)仿真。我設(shè)置了兩個(gè)載荷步，一是下壓，二是回彈（就是撤去壓力）。這其中還有接觸。
我做了仿真，發(fā)現(xiàn)下壓時(shí)是容易收斂的，但是回彈時(shí)的第一個(gè)子步很不容易收斂（這是我想要請(qǐng)教大家的，這個(gè)該怎么解決），不過一旦收斂后面的子步就很容易收斂。這里想向大家請(qǐng)教一下，我該如何設(shè)置回彈的載荷步，來解決這個(gè)問題。
其實(shí)我是想兩個(gè)載荷步都是線性變化的，這樣就會(huì)慢慢加載和慢慢卸載，但是我發(fā)現(xiàn)加載是線性的，卸載好像是一個(gè)子步完成的，雖然我設(shè)置了kbc,0，但是卸載我覺得還是階躍的。
這是我后處理里對(duì)其中一個(gè)節(jié)點(diǎn)的位移時(shí)間圖。
可以看到它的回彈是很短時(shí)間里發(fā)生的，我初步設(shè)想是如果以線性的方式回彈這樣可能容易收斂，不知道我這種想法科學(xué)么。
而且，我猜想回彈時(shí)不收斂的原因是，回彈時(shí)載荷突然變?yōu)?，這樣接觸可能有問題，以上是小弟自己的想法，想和大家探討和學(xué)習(xí)，來找到辦法解決回彈不收斂。
這是我的模型加載圖
展開 ANSYS下齒輪彎曲強(qiáng)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(diǎn)是適用面廣，只要建模準(zhǔn)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(diǎn)則是對(duì)計(jì)算平臺(tái)，尤其是硬件平臺(tái)要求較高，所以以前使用范圍比較狹窄。隨著科技的進(jìn)步，如今的計(jì)算機(jī)技術(shù)一日千里，計(jì)算機(jī)硬件性能的發(fā)展也進(jìn)入了一個(gè)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(qiáng)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(duì)齒輪做了彎曲強(qiáng)度可靠性分析
ANSYS下齒輪彎曲強(qiáng)度可靠性分析.pdf
展開 
ANSYS后處理中的應(yīng)力與屈服準(zhǔn)則！
ansys后處理該看的那些應(yīng)力
01
應(yīng)力
材料發(fā)生形變時(shí)，內(nèi)部產(chǎn)生了大小相等但方向相反的反作用力，抵抗外力把分布內(nèi)力在一點(diǎn)的集度稱為應(yīng)力 (Stress)，應(yīng)力與微面積的乘積即微內(nèi)力或物體由于外因（受力、濕度變化等）而變形時(shí)，在物體內(nèi)各部分之間產(chǎn)生相互作用的內(nèi)力，以抵抗這種外因的作用，并力圖使物體從變形后的位置回復(fù)到變形前的位置。我們分析后查看應(yīng)力，目的就是在于確定該結(jié)構(gòu)的承載能力是否足夠。那么承載能力是如何定義的呢？比如混凝土、鋼材，應(yīng)該就是用萬能壓力機(jī)進(jìn)行的單軸破壞試驗(yàn)吧。也就是說，我們在ANSYS計(jì)算中得到的應(yīng)力，總是要和單軸破壞試驗(yàn)得到的結(jié)果進(jìn)行比對(duì)的。所以，當(dāng)有限元模型本身是一維或二維結(jié)構(gòu)時(shí)，通過查看某一個(gè)方向，如plnsol,s,x 等，是有意義的。但三維實(shí)體結(jié)構(gòu)中，應(yīng)力分布要復(fù)雜得多，不能僅用單一方向上的應(yīng)力來代表結(jié)構(gòu)此處的確切應(yīng)力值——就出現(xiàn)了強(qiáng)度理論學(xué)說。
材料力學(xué)中的四種強(qiáng)度理論
01
最大拉應(yīng)力強(qiáng)度理論
該理論認(rèn)為，材料破壞的主要因素是最大拉應(yīng)力，無論何種狀態(tài)，只要最大拉應(yīng)力達(dá)到材料的單向拉伸斷裂時(shí)的最大拉應(yīng)力，則材料斷裂。其中，某點(diǎn)的最大拉應(yīng)力數(shù)值，就是其第一主應(yīng)力數(shù)值。
展開 應(yīng)力集中問題與ANSYS驗(yàn)證
在工程上，應(yīng)力集中的程度用局部最大應(yīng)力σmax與該截面上的名義應(yīng)力σnom的比值來表示，即
Ktσ=σmax/σnom
Ktσ稱為理論應(yīng)力集中系數(shù)。下面，我們將通過一個(gè)典型應(yīng)力集中問題——帶孔平板，使用ANSYS軟件求出最大應(yīng)力和應(yīng)力分布圖，并與彈性理論計(jì)算的結(jié)果進(jìn)行比較：
根據(jù)彈性力學(xué)知識(shí)，孔邊環(huán)向正應(yīng)力的大小是無孔時(shí)的3倍，隨著遠(yuǎn)離孔邊而極速趨近于q。
ANSYS求解：
Step1：在SCDM中創(chuàng)建平面模型。
由于我們使用平面應(yīng)力模型計(jì)算，所以建模時(shí)必須要將橫截面建立在xy平面上。建立一個(gè)邊長為20mm×10mm的平面模型，中間孔的直徑為2mm。我們將模型分為四部分，方便在每部分的邊界上設(shè)置Path，從而繪制應(yīng)力曲線。由于該模型同時(shí)關(guān)于X軸和Y軸對(duì)稱，我們也可以使用四分之一模型建模。此處筆者使用完整模型。建立完成以后，使用share命令共享拓?fù)洌缓簏c(diǎn)擊菜單欄Workbench→ANSYS transfer→2020R1進(jìn)入Workbench。
Step2：設(shè)置分析類型（2D）。
在Project Schematic中的空白處點(diǎn)擊右鍵，選擇Properties，打開Properties of Project Schematic。單擊項(xiàng)目中的A3（Geometry）欄，在Propertiesof Project Schematic A3: Geometry中將AnalysisType切換為2D。（若Analysis Type為3D，則導(dǎo)入平面幾何后軟件將使用殼單元計(jì)算。）
展開 ANSYS后處理中的應(yīng)力與屈服準(zhǔn)則
ansys后處理該看的那些應(yīng)力
01
應(yīng)力
材料發(fā)生形變時(shí)，內(nèi)部產(chǎn)生了大小相等但方向相反的反作用力，抵抗外力把分布內(nèi)力在一點(diǎn)的集度稱為應(yīng)力 (Stress)，應(yīng)力與微面積的乘積即微內(nèi)力或物體由于外因（受力、濕度變化等）而變形時(shí)，在物體內(nèi)各部分之間產(chǎn)生相互作用的內(nèi)力，以抵抗這種外因的作用，并力圖使物體從變形后的位置回復(fù)到變形前的位置。我們分析后查看應(yīng)力，目的就是在于確定該結(jié)構(gòu)的承載能力是否足夠。那么承載能力是如何定義的呢？比如混凝土、鋼材，應(yīng)該就是用萬能壓力機(jī)進(jìn)行的單軸破壞試驗(yàn)吧。也就是說，我們在ANSYS計(jì)算中得到的應(yīng)力，總是要和單軸破壞試驗(yàn)得到的結(jié)果進(jìn)行比對(duì)的。所以，當(dāng)有限元模型本身是一維或二維結(jié)構(gòu)時(shí)，通過查看某一個(gè)方向，如plnsol,s,x 等，是有意義的。但三維實(shí)體結(jié)構(gòu)中，應(yīng)力分布要復(fù)雜得多，不能僅用單一方向上的應(yīng)力來代表結(jié)構(gòu)此處的確切應(yīng)力值——就出現(xiàn)了強(qiáng)度理論學(xué)說。
材料力學(xué)中的四種強(qiáng)度理論
01
最大拉應(yīng)力強(qiáng)度理論
該理論認(rèn)為，材料破壞的主要因素是最大拉應(yīng)力，無論何種狀態(tài)，只要最大拉應(yīng)力達(dá)到材料的單向拉伸斷裂時(shí)的最大拉應(yīng)力，則材料斷裂。
展開 ANSYS正齒輪組 - 應(yīng)力評(píng)估
目的是評(píng)估扭矩傳遞過程中的最大應(yīng)力。根據(jù)工程判斷，最大應(yīng)力發(fā)生在接觸點(diǎn)或由于
齒彎曲而導(dǎo)致的齒根處。
由于深度方向上沒有變形的限制，即齒輪可以在深度方向上自由膨脹（或收縮），因此它被建模為平面應(yīng)力問題。
步驟 1：概述
正齒輪的齒與安裝齒輪的軸的軸線平行，在平行軸之間傳輸動(dòng)力。為了保持恒定的角速度比，兩個(gè)嚙合的齒輪必須滿足齒輪傳動(dòng)的基本定律：齒的形狀必須使得兩個(gè)齒接觸點(diǎn)的共同法線必須始終通過中心線上的固定點(diǎn)。接觸點(diǎn)稱為節(jié)點(diǎn)。
目的是評(píng)估扭矩傳遞過程中的最大應(yīng)力。根據(jù)工程判斷，最大應(yīng)力發(fā)生在接觸點(diǎn)或由于齒彎曲而導(dǎo)致的齒根處。
由于深度方向上沒有變形的限制，即齒輪可以在深度方向上自由膨脹（或收縮），因此它被建模為平面應(yīng)力問題。
第 2 步：工程數(shù)據(jù)（材料模型）
本教程選定的材料是“結(jié)構(gòu)鋼”，它是 ANSYS Workbench 中的默認(rèn)材料。
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