ansys應力應用的案例
ANSYS在壓力容器行業的應用-應力強度分析
圖1-煤氣水分離器結構實體模型
單元選擇及網格劃分
分析采用ANSYS有限元分析軟件提供的SOLID185進行網格劃分。因SOLID185為八節點實體單元，壁厚方向至少劃分4份以保證足夠的計算精度。
不斷加密網格直至計算結果基本無變化，最終用于計算的有限元網格見圖2，模型單元數為602068，節點數為755179。
圖2-模型網格圖
邊界條件及載荷施加
邊界條件
各工況均在支座下表面約束環向位移和軸向位移，模型施加邊界條件見圖3。
干貨 | ANSYS激光焊接過程熱應力仿真應用
激光焊接過程的溫度分布
大于500度以上的熱影響區域
2.激光焊過程熱應力分析
進行瞬態熱分析—靜態結構分析的順序耦合分析，將瞬態熱分析獲得的溫度分布數據，傳遞到結構模塊模擬激光焊接過程的熱翹曲、熱變形現象。
激光焊接熱應力仿真流程
支撐條件與溫度導入如下：
溫度數據導入
應力與接觸狀態（焊接緊固狀態）變化如下：
結構應力與焊接緊固狀態
3.總結
ANSYS Workbench界面可以很方便的進行移動熱源瞬態熱分析，可以考慮實際焊接過程中結構連接狀態與高溫融合等因素的影響，解決焊接過程的溫度場與熱應力計算，為設計和工藝提供可靠的數據參考。
展開 【3月20-22日 北京】ANSYS有限元應力分析工程應用實例培訓班
隨著工業界對產品制造中提高質量和控制成本的需求日益增加，人們對力學仿真，特別是有限元方法的認識和需求不斷深入，工業軟件作為智能制造的重要基礎和核心支撐，與先進的工業產品、與國家大力推動的裝備制造業走向高端，密切融合到一起，掌握并熟練應用成熟的軟件系統，提高產品在制造、使用過程中的安全可靠性及壽命，對于推動我國制造業轉型升級，實現制造強國戰略具有重要意義。為了幫助廣大工程師和科研人員掌握、理解和使用ANSYS有限元應力分析技術，決定2020年1月9-11日在北京舉辦“ANSYS有限元應力分析工程應用實例培訓班”。現將有關事項通知如下：
一、主要教學內容
主要內容：介紹ANSYS在壓力容器、壓力管道、航空航天、軌道交通、海洋工程等領域的應用案例，并選取典型工程案例，采用ANSYS WB為主（ANSYS APDL為輔）實際操作的方式，帶領學員熟悉軟件，結合相關行業規范，掌握分析方法。
3月20日：
（1）ANSYS Workbench軟件功能介紹：
ANSYS workbench軟件界面介紹
ANSYS workbench結構靜力、動力學、穩態、瞬態分析功能介紹
ANSYS APDL與Workbench的對比
參數化、優化設計、多物理場耦合分析等功能介紹
（2）ANSYS工程應用案例介紹、相關規范要求：
介紹ANSYS在壓力容器分析設計、壓力管道完整性評價、埋地管道受力分析、海底管道受力分析、LNG儲罐、環保設備、車輛工程、航空航天等領域的應用案例，以及國內外設計規范中相關的分析要求。
展開 【10月12-14日 北京 斯姆勒】ANSYS結構傳熱及熱應力工程應用基礎培訓
傳熱現象廣泛存在于工程結構中，覆蓋于各個行業的應用，但是由于熱分析牽涉多場耦合計算等特點，使得設計人員難以處理復雜的熱、結構、流體的耦合計算問題。目前對于這方面的系統培訓比較缺乏，本培訓基于ANSYS Workbench軟件深入講解傳熱分析的基本原理，求解方法和傳熱分析的解決方案。為了讓廣大結構設計人員掌握ANSYS Workbench平臺下傳熱分析這個強大的傳熱分析的模塊，特開設了“ANSYS結構傳熱及熱應力工程應用基礎培訓”培訓。
一、培訓目標：
（一）、理解結構傳熱分析的計算原理；
（二）、掌握ANSYS workbench軟件的使用功能和操作流程；
（三）、掌握結構傳熱分析的計算方法和分析技巧；
（四）、掌握解決流體、結構和熱多場耦合等熱點問題；
（五）、培養獨立工程結構的熱力學分析能力。
二、增值服務：
1、贈送培訓同屏錄制高清視頻（價值2680元）
2、贈送資料包；
3、持本人學生證或教師證享有8.5折優惠；一個單位同時報名2人享有9折優惠； 一個單位同時報名3人以上（含）享有8.5折優惠。
三、主講老師簡介：
寧老師，首席專家，西安交通大學航空航天學院力學博士，多年上市機械企業結構負責人，18年的軟件工程應用經驗；長期從事有限元領域國家重大項目研究，發表論文20余篇，獲得專利11項，開發有限元軟件4項，具有資深的技術底蘊和專業背景；擅長靜力學，模態分析，隨機振動/譜分析，隱/顯式動力學分析，轉子動力學分分析、疲勞分析，線性/非線性屈曲分析，斷裂力學分析，壓電分析，復合材料分析，熱分析，流體力學分析，多場耦合分析，ANSYS二次開發等仿真分析。善于利用ANSYS進行二次開發解決特定領域科研/工程問題。
展開 
【10月12-14日 北京 斯姆勒】ANSYS結構傳熱及熱應力工程應用基礎培訓
傳熱現象廣泛存在于工程結構中，覆蓋于各個行業的應用，但是由于熱分析牽涉多場耦合計算等特點，使得設計人員難以處理復雜的熱、結構、流體的耦合計算問題。目前對于這方面的系統培訓比較缺乏，本培訓基于ANSYS Workbench軟件深入講解傳熱分析的基本原理，求解方法和傳熱分析的解決方案。為了讓廣大結構設計人員掌握ANSYS Workbench平臺下傳熱分析這個強大的傳熱分析的模塊，特開設了“ANSYS結構傳熱及熱應力工程應用基礎培訓”培訓。
一、培訓目標：
（一）、理解結構傳熱分析的計算原理；
（二）、掌握ANSYS workbench軟件的使用功能和操作流程；
（三）、掌握結構傳熱分析的計算方法和分析技巧；
（四）、掌握解決流體、結構和熱多場耦合等熱點問題；
（五）、培養獨立工程結構的熱力學分析能力。
二、增值服務：
1、贈送培訓同屏錄制高清視頻（價值2680元）
2、贈送資料包；
3、持本人學生證或教師證享有8.5折優惠；一個單位同時報名2人享有9折優惠； 一個單位同時報名3人以上（含）享有8.5折優惠。
三、主講老師簡介：
寧老師，首席專家，西安交通大學航空航天學院力學博士，多年上市機械企業結構負責人，18年的軟件工程應用經驗；長期從事有限元領域國家重大項目研究，發表論文20余篇，獲得專利11項，開發有限元軟件4項，具有資深的技術底蘊和專業背景；擅長靜力學，模態分析，隨機振動/譜分析，隱/顯式動力學分析，轉子動力學分分析、疲勞分析，線性/非線性屈曲分析，斷裂力學分析，壓電分析，復合材料分析，熱分析，流體力學分析，多場耦合分析，ANSYS二次開發等仿真分析。善于利用ANSYS進行二次開發解決特定領域科研/工程問題。
展開 SLOPE_W軟件總應力法和有效應力法的應用
SLOPE_W軟件總應力法和有效應力法的應用.pdf
【E-V】瓏金礦尾礦壩DuncanChang非線性靜力計算分析.pdf
92-非飽和孔隙裂隙巖體邊坡穩定性評價.pdf
SLOPE_W軟件總應力法和有效應力法的應用
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Marc壓力容器應力線性化的應用方法
概述
在Marc 2022.4中：
Stress Linearization（應力線性化）新插件添加到標準用戶插件集合中。這個新插件是用戶插件菜單的子菜單結果的一部分，位置如下圖所示：
圖1 應力線性化插件位置
應力線性化是壓力容器分析中常用的一種技術。它通過等效薄膜應力和彎曲應力近似于貫穿厚度的應力場（沿著應力分類線（SCL）），另外，當應力作用在厚度方向的橫截面上（稱為應力分類面（SCP））。仿真應力數據根據美國機械工程學會（ASME）的指南進行應力評估。
為了使用應力線性化插件，必須在結果文件中提供應力張量。用戶必須定義SCL的兩個端點，對于三維模型，還必須定義一個點來定義SCP，以及SCL上的采樣點數量。基于該輸入，在由SCL和SCP定義的局部坐標系中的采樣點中計算應力分量。通過路徑曲線，應力分量被傳遞到Python腳本中，以計算等效的膜應力和彎曲應力分量，并生成數據及報告。
應力線性化插件使用如下圖2所示的模型進行說明。該模型采用線性六面體單元，對容器截面的四分之一進行建模，材料為線性彈性，邊界條件包括對稱條件和壓力載荷，分析是小應變分析。
圖2 壓力容器1/4模型
應力線性化操作方法
運行分析后，打開結果文件，選擇應力線性化插件。如圖3所示，相應的菜單由三個部分組成：
a) 應力分類線。這里必須定義SCL的端點（端點A和端點B）的坐標。這可以通過鍵入坐標或單擊圖形區域上的節點、點或實體頂點來完成。
b) 應力分類平面。
展開 設計仿真 | Marc 壓力容器應力線性化的應用方法
01/概述
在Marc 2022.4中：
Stress Linearization（應力線性化）新插件添加到標準用戶插件集合中。這個新插件是用戶插件菜單的子菜單結果的一部分，位置如下圖所示：
圖1 應力線性化插件位置
應力線性化是壓力容器分析中常用的一種技術。它通過等效薄膜應力和彎曲應力近似于貫穿厚度的應力場（沿著應力分類線（SCL）），另外，當應力作用在厚度方向的橫截面上（稱為應力分類面（SCP））。仿真應力數據根據美國機械工程學會（ASME）的指南進行應力評估。
為了使用應力線性化插件，必須在結果文件中提供應力張量。用戶必須定義SCL的兩個端點，對于三維模型，還必須定義一個點來定義SCP，以及SCL上的采樣點數量。基于該輸入，在由SCL和SCP定義的局部坐標系中的采樣點中計算應力分量。通過路徑曲線，應力分量被傳遞到Python腳本中，以計算等效的膜應力和彎曲應力分量，并生成數據及報告。
應力線性化插件使用如下圖2所示的模型進行說明。該模型采用線性六面體單元，對容器截面的四分之一進行建模，材料為線性彈性，邊界條件包括對稱條件和壓力載荷，分析是小應變分析。
展開 剪應力分布在空氣動力學應用中的重要性
流體的摩擦性質產生剪切應力分布，并且其作用與表面相切。
為了確保兩種不同的流動動態相似，可以比較壓力和剪切應力分布。
定義空氣動力和力矩時，壓力和剪切應力分布至關重要
流體動力學的分類，即流體動力學、氣體動力學和空氣動力學，在我們的日常生活中非常重要。盡管我們大多數人不了解支持這些系統的物理學，但我們仍然喜歡空氣動力學的應用。現代飛機就是這樣的一個例子。大多數乘飛機旅行的人都不知道飛機的工作原理。他們可能會驚訝地發現飛機飛行是空氣動力和力矩的結合。在定義空氣動力和力矩時，壓力和剪切應力分布至關重要。
在本文中，我們將討論壓力和剪切應力分布及其在某些空氣動力學應用中的重要性。
空氣動力學的演變
空氣動力學的演變與艾薩克·牛頓的經典力學有關。根據牛頓的說法，撞擊表面的流體流動將守恒其切向動量，但不會守恒其法向動量。流動并撞擊表面的均勻直線粒子流會將法向動量傳遞到表面。牛頓提出的模型和定律對于大多數流體流動來說并不準確。從丹尼爾·伯努利、倫納德·歐拉、路易斯·M·納維和喬治·G·斯托克斯提出的理論出發，空氣動力學科學發展成為我們今天所知的東西。
空氣動力學：目標和應用
空氣動力學是研究流體的運動以及流體如何與其流路中存在的固體相互作用的學科。在飛機、風洞和車輛等應用中，空氣動力體與空氣相互作用。
目標
研究空氣動力學的目標有兩個：
預測作用在穿過流體的物體上的力和力矩。
確定流經風洞、噴氣發動機等管道的內部流體流量。
第一個目標屬于外部空氣動力學，后者屬于內部空氣動力學。
應用領域
具有超音速、跨音速或亞音速機翼設計、水平尾翼等的飛機設計。
展開 
如何將三維彈塑性本構應用于平面應力問題中
1 本構理論
本文講解如何將三維的率無關彈塑性理論應用到平面應力問題中。對于平面應變和軸對稱問題，由于是相應的應變分量為0，因為可以直接使用三維的本構，只需將相應的應變分量設為0作為本構的輸入即可。然后，對于平面應力問題，是相應的應力分量為0，由于本構是由應變驅動求得對應的應力，相應應力分量為0相當于對系統施加了相應的約束，因此三維的本構理論不可直接應用于平面應力問題中，需要將相應的約束考慮其中進行求解。
1.1 平面應力理論
對于線彈性情況，由三維本構方程推導平面應力方程如下：
1.2 應力更新算法
采用一種嵌套迭代的方法進行應力更新。我們將平面外應變仍然作為本構的輸入，此時可調用三維的本構方程，得到對應的應力。如果得到的平面外應力不為0，則使用牛頓迭代法對平面外應變進行更新，持續此過程，直至滿足平面應力假設。
展開 【JY】Abaqus 三維應力單元解析、選擇與應用指南
4.3 應力結果評估與解釋
應力不連續問題：在不同類型單元網格的交界處，即便單元角部節點重合，仍可能出現應力不連續的情況。而且，交界處應力有可能大幅增大。這是因為不同類型單元的插值方式、精度等存在差異，導致在連接區域應力傳遞不順暢。
線性與二次單元混合使用問題：當在同一實體中混合使用線性和二次單元時，同樣會面臨類似應力不連續和應力增大的問題。因為線性單元和二次單元對結構變形和應力的描述能力不同，二者銜接處易產生計算差異。
節點應力與積分點應力：不同單元類型提供的應力結果位置和精度不同。一般來說，積分點應力（高斯點應力）比節點應力更準確，但節點應力更便于結果展示和比較。對于線性縮減積分單元，節點應力是通過積分點應力外插和平均得到的，精度可能較低。
結果驗證策略：在混合使用不同類型單元時，應使交界處遠離模型中重點關注的區域，減少應力不連續等問題對關鍵部位分析結果的影響。同時，要仔細檢查分析結果是否正確，通過對比、后處理等方式，評估交界處對整體結果的影響程度，確保分析的可靠性。
結論
綜上所述，Abaqus 實體單元的選擇需以工程問題特性為核心，綜合考量幾何形狀、載荷類型、材料屬性、求解器特性及精度需求等多維度因素。線性單元與二次單元的取舍需平衡計算效率與精度，積分方式的選擇則需規避自鎖、沙漏等數值問題，而雜交單元、非協調單元等特殊類型的應用需嚴格匹配不可壓縮材料、彎曲主導等場景。
實踐中，應優先采用六面體單元并控制網格質量，針對應力集中、接觸分析、大變形等特定場景靈活調整單元類型，同時結合求解器差異優化選擇策略。本文所梳理的分類體系與選擇框架，可為工程仿真中實體單元的合理應用提供理論支撐與實踐指導，后續研究可進一步結合具體工程案例開展單元性能的量化對比分析，以深化對復雜場景下單元選擇機制的理解。
展開 仿真應用 | 基于Fatigue Tool應力疲勞強度評估
嘗試進行應力疲勞強度評估。
材料疲勞參數
使用EngineeringData的自帶材料Structural Steel的疲勞參數：
網格
插入Body Sizing，設置如下：
網格設置
網格劃分結果如下：
網格狀態
主應力結果
最大主應力（Average，平均節點應力）：
最小主應力（Average，平均節點應力）：
應力幅：
因為本案例為簡諧作用力，可認為應力幅為：
（111.76+112.39）/ 2=112.075MPa
應力疲勞強度評估
Fatigue Tool的設置：
求解鋼棒的壽命，下圖結果表明，鋼棒中部倒圓角處的疲勞壽命最低，為217030個載荷循環。
手算驗證
根據仿真軟件計算壽命217030，結合材料的疲勞參數S-N曲線，通過樣條插值，反推應力幅為112Mpa。Fatigue Tool的計算結果是可靠的。
結論
Workbench自帶的Fatigue Tool能準確進行疲勞強度評估。
Fatigue Tool設置簡單，易學易用，但功能可能受限，因此ANSYS公司和HBM公司合作推出了ANSYS nCode DesignLife疲勞分析模塊，具有強大的疲勞分析能力。
文章來源于南京安世亞太，作者小刀
展開 仿真應用 | 一種更實用的應力收斂判斷方法
收斂功能
應力收斂曲線
網格細化結果
一種更實用的應力收斂判斷方法
劃分網格
插入Body Sizing，CurvatureNormal Angel設置為9度（直角90度的1/10），目的是讓倒圓角位置的網格更密；Num Cells Across Gap默認為3，本次設置為2，目的是減少模型小面位置的網格數量，因為已知應力集中不會發生在模型的小面位置，當然也可以使用默認設置。
網格設置
網格劃分結果如下：
網格狀態
等效應力結果
如下圖所示，最大應力出現倒角處，大小為204.7MPa。
等效應力
應力收斂分析
本文推薦的更實用的應力收斂判斷方法是，對比節點平均應力和節點非平均應力，如果它們之間的差距小于3%，可認為應力已經收斂，如下表所示。
這種應力收斂判斷方法更實用的理由
雖然Convergence能夠智能地定位到絕大數需要細化網格的位置，但如果出現Convergence定位錯了，那Convergence方法就會失效，如果還按照此時的求解結果作出評估，就會出現評估失誤。
如果分析者并不關心Convergence推薦的位置，而是關注自己指定的位置，那么Convergence方法也無法使用。分析者需要細化關注位置的網格，再對比節點平均應力和節點非平均應力的結果，以判斷應力的收斂解，也就是本文推薦的方法。
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