ansys孔應(yīng)力
關(guān)注創(chuàng)建者：王靖雯 創(chuàng)建時(shí)間：2023-03-08
ansys孔應(yīng)力的實(shí)例教程
1 問(wèn)題描述
某鍋爐廠(chǎng)的出力為3t/h的臥式鍋殼蒸汽鍋爐，鍋殼上部開(kāi)有320mmX420mm的內(nèi)閉式橢圓人孔。人孔結(jié)構(gòu)及尺寸簡(jiǎn)圖見(jiàn)圖1。
圖1 人孔結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖
人孔頸（加強(qiáng)圈）、人孔蓋及鍋殼均采用20g材料制成。鍋爐額定溫度204℃，額定壓力為1.6MPa。分析中采用的材料參數(shù)見(jiàn)表1.
表1 計(jì)算參數(shù)匯總表
2 分析過(guò)程
取人孔的1/4及鍋殼建立三維分析模型。由于鍋殼直徑與人孔幾何尺寸相比很大，因此沿鍋殼環(huán)向僅取90°進(jìn)行分析。鍋殼軸向取用長(zhǎng)度為1m。由于人孔螺栓僅在預(yù)緊時(shí)起作用，隨著內(nèi)壓力的增加，螺栓的拉力下降，影響也隨之減弱，而且螺栓的橫截面積與人孔頸橫截面積相比應(yīng)為小量，因此模型中予以忽略。
模型位移邊界條件容易得到。對(duì)稱(chēng)面施加無(wú)摩擦約束，遠(yuǎn)離人孔的鍋殼橫向剖面上作用有均布拉力，為-50.803MPa；同時(shí)模型承受內(nèi)壓載荷1.6MPa。
采用較粗糙的網(wǎng)格模量，總共11092個(gè)節(jié)點(diǎn)，1830個(gè)單元，最大偏度為0.59，平均偏度為0.08。
圖2 模型網(wǎng)格
圖3 邊界條件
人孔墊片在人孔組件中不僅起到密封作用，還有一個(gè)重要作用就是將人孔蓋正面的介質(zhì)壓力傳遞到人孔加強(qiáng)圈上。墊片材料通常采用石棉板或橡膠石棉板，但其力學(xué)性能數(shù)據(jù)很難得到，因此分析模型中將墊片做簡(jiǎn)化處理，取很小的彈性模量，本例子取0.1MPa。
圖4給出了墊片傳遞面力的大小。如果墊片壓力為均均分布，容易計(jì)算出均布?jí)毫碚撝禐?.492MPa。從圖4看，壓力分布還是比較均布的，大部分壓力值都在8.5MPa附近，負(fù)值代表墊片受力方向。
3 結(jié)果討論
圖5給出了人孔應(yīng)力強(qiáng)度分布，可見(jiàn)，應(yīng)力最大值位置出現(xiàn)在人孔加強(qiáng)圈與鍋殼相貫位置短軸端部?jī)?nèi)側(cè)。最大應(yīng)力值為240.36MPa。
展開(kāi) 本博文是關(guān)于ANSYS與ABAQUS比較之系列博文，本例子使用ABAQUS做熱應(yīng)力分析，后面會(huì)使用ANSYS對(duì)同一個(gè)問(wèn)題做熱應(yīng)力分析。
【問(wèn)題描述】
一個(gè)帶孔平板結(jié)構(gòu)如下圖
該平板上邊沿固定，左右兩邊是滾動(dòng)支座支撐。該板的初始溫度是25度，現(xiàn)在要求當(dāng)溫度升高到150度時(shí)，板中的應(yīng)力分布。
已知：材料的彈性模量是2e9pa, 泊松比是0.3,熱膨脹系數(shù)是1.35e-5/度。
【問(wèn)題分析】
1.
分析類(lèi)型。這是一個(gè)平面應(yīng)力問(wèn)題，應(yīng)力的產(chǎn)生是因?yàn)闇囟鹊淖兓瘜?dǎo)致產(chǎn)生了熱應(yīng)變，而該熱應(yīng)變又被約束限制導(dǎo)致熱應(yīng)力的產(chǎn)生。
2.
非線(xiàn)性考慮。只有一個(gè)物體，不存在接觸非線(xiàn)性；沒(méi)有材料非線(xiàn)性；沒(méi)有幾何非線(xiàn)性。總之，這就是一個(gè)最簡(jiǎn)單的線(xiàn)彈性分析。
3. 幾何建模。由于該結(jié)構(gòu)左右對(duì)稱(chēng)，只取一半研究。
4.
邊界條件。除了常規(guī)的位移邊界條件以外，對(duì)該板施加預(yù)定義溫度場(chǎng)25度，而在第一個(gè)分析步修改該溫度場(chǎng)的溫度為150度。
【求解過(guò)程】
1. 創(chuàng)建部件
只取一半建模，它是一個(gè)二維的可變形部件。
2. 定義材料屬性
只需要定義彈性模量，泊松比及線(xiàn)膨脹系數(shù)。
3. 定義截面屬性
創(chuàng)建均質(zhì)的實(shí)體截面，并將上述材料屬性賦予給它，然后將該截面屬性賦予給前面的部件。
4. 裝配部件
唯一的部件，導(dǎo)入到裝配即可。
5.設(shè)置分析步
兩個(gè)分析步。
新創(chuàng)建的分析步是最一般的靜力學(xué)通用分析步。
6.定義載荷和邊界條件
首先定義位移邊界條件，在初始分析步中，固定上邊，左右兩邊施加X(jué)方向的位移限制。
使用預(yù)定義場(chǎng)確定溫度。
對(duì)整塊板施加25度的初始溫度。
展開(kāi) 
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ansys孔應(yīng)力的最新內(nèi)容
（局部）
檢查是否為應(yīng)力奇異（細(xì)化網(wǎng)格后是否收斂）
螺栓缺失模擬
創(chuàng)建兩個(gè)分析工況，分別固定不同安裝孔
旋轉(zhuǎn)角度計(jì)算
使用兩個(gè)節(jié)點(diǎn)位移差計(jì)算：θ ≈ arctan(ΔU/L)
綁定、無(wú)摩擦與摩擦接觸的對(duì)比分析1個(gè)月前
概述：
接觸是應(yīng)力分析中的關(guān)鍵因素。選擇正確類(lèi)型的接觸對(duì)應(yīng)力分析的成功至關(guān)重要。本案例比較了使用不同類(lèi)型接觸的模擬結(jié)果:粘結(jié)接觸、摩擦接觸和無(wú)摩擦接觸。結(jié)果強(qiáng)調(diào)了選擇真實(shí)接觸類(lèi)型的重要性。
工具鏈：CAxWorks.PreSys 2026R1（前處理 + 后處理） + Ansys Mechanical（求解器）
操作工程師：李工，CAE仿真工程師，3年工作經(jīng)驗(yàn)
本文記錄李工使用PreSys完成從CAD模型導(dǎo)入、幾何清理、網(wǎng)格劃分、材料屬性定義、邊界條件設(shè)置、Ansys求解器提交，到結(jié)果后處理與報(bào)告生成的全過(guò)程。
Moldex3D仿真分析之芯片封裝制程挑戰(zhàn)與不確定性3個(gè)月前
常見(jiàn)的IC封裝問(wèn)題如：充填不完全、空孔、金線(xiàn)偏移、導(dǎo)線(xiàn)架偏移及翹曲變形等。
Moldex3D 解決方案
Moldex3D芯片封裝模塊目前支持的分析項(xiàng)目相當(dāng)完善，以準(zhǔn)確的材料量測(cè)為基礎(chǔ)，除了基本的流動(dòng)充填與硬化過(guò)程模擬；并延伸到其他先進(jìn)制造評(píng)估，例如 : 金線(xiàn)偏移、芯片偏移、填充料比例、底部填充封裝、后熟化過(guò)程、應(yīng)力分布與結(jié)構(gòu)變形等。
隨后，將該瞬態(tài)溫度場(chǎng)作為體載荷映射至結(jié)構(gòu)模型，通過(guò)有限元分析求解其引發(fā)的熱應(yīng)力與應(yīng)變場(chǎng)。
仿真步驟
1.打開(kāi) ANSYS Workbench，創(chuàng)建“瞬態(tài)熱力學(xué)系統(tǒng)（Transient Thermal System）”。
OLED屏在信賴(lài)性高溫高濕作用下，孔區(qū)封裝失效水氣進(jìn)入屏內(nèi)部造成屏顯示異常高發(fā)，懷疑應(yīng)力對(duì)孔區(qū)影響，應(yīng)力集中使其發(fā)生GDSH不良，此應(yīng)力為破壞應(yīng)力，其中另一模型無(wú)封裝不良，以此應(yīng)力值為安全應(yīng)力值。
一期一會(huì) | 什么是電子產(chǎn)品熱管理？4個(gè)月前
在封裝和電路板層面使用球柵陣列、導(dǎo)線(xiàn)、過(guò)孔和接地層。在外殼中，來(lái)自電路板和電力電子產(chǎn)品的熱可通過(guò)緊固件和楔鎖直接傳遞至外殼或其它熱管理器件。
自由對(duì)流：最常見(jiàn)且最具成本效益的散熱機(jī)制是高溫物體周?chē)目諝庾匀粚?duì)流。由于熱空氣會(huì)因浮力的作用而上升，熱物體的熱能會(huì)進(jìn)入空氣中，然后上升并離開(kāi)部件，從而將較冷的空氣吸入，取代熱空氣。
一期一會(huì) | 什么是柔性PCB？4個(gè)月前
除了這些層之外，柔性PCB的其他重要特征包括去除絕緣材料的外蓋層，以裸露出用于在各層之間導(dǎo)電的焊盤(pán)和鍍銅孔（被稱(chēng)為過(guò)孔）。
單層結(jié)構(gòu)由柔性介電基板、粘合劑層、導(dǎo)電層、另一個(gè)粘合劑層和柔性介電蓋層組成。
技術(shù)鄰Ansys熱應(yīng)力培訓(xùn)區(qū)別于普通課程“只教軟件操作”，以“解決問(wèn)題+傳授方法”為核心，實(shí)現(xiàn)“結(jié)果可驗(yàn)證+技能可遷移”，學(xué)員獨(dú)立完成仿真且結(jié)果合格的比例超90%，遠(yuǎn)超行業(yè)平均水平。
企業(yè)與工程師選擇Ansys熱應(yīng)力課程，本質(zhì)是選擇“一套能解決自己實(shí)際問(wèn)題的解決方案”，而非“單純的軟件操作教程”。
李根
中興通訊股份有限公司 熱設(shè)計(jì)工程師
基于Ansys Mechanical 的PCB溫度應(yīng)力仿真分析
段方清
立訊精密工業(yè)股份有限公司 研發(fā)經(jīng)理
AI在智能終端設(shè)備仿真設(shè)計(jì)領(lǐng)域的探索
何其波
Oppo硬件仿真專(zhuān)家
Ansys Rocky
