ansys 預(yù)應(yīng)力施加的案例
預(yù)應(yīng)力施加方法各家匯集分類:ANSYS應(yīng)用
ANSYS——預(yù)應(yīng)力施加方法各家匯集分類:ANSYS應(yīng)用
拜年帖1-----預(yù)應(yīng)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(yù)應(yīng)力混凝土分析(有粘結(jié))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(jié)構(gòu)；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(yōu)缺點
優(yōu)點是建模簡單，不必考慮力筋的具體位置而可直接建模，網(wǎng)格劃分簡單；對結(jié)構(gòu)的在預(yù)應(yīng)力作用下的整體效應(yīng)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(jié)構(gòu)細(xì)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(yīng)力增量。
⑤對張拉過程無法模擬。
⑥無法模擬應(yīng)力損失引起的力筋各處應(yīng)力不等的因素。
其最大的一個缺點是：較粗！得到的結(jié)果與實際情況誤差較大！最近做了點實際計算，經(jīng)過比較發(fā)現(xiàn)，結(jié)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(jǐn)慎和校驗一下。
2 實體力筋法的優(yōu)缺點
將混凝土和力筋劃分為不同的單元，預(yù)應(yīng)力的模擬可以采用降溫方法和初應(yīng)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(shù)幾種即可；初應(yīng)變通常不能考慮預(yù)應(yīng)力損失，否則每個單元的實常數(shù)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 abaqus索體預(yù)應(yīng)力的施加方式 ￥10
我總結(jié)了有限元中索體預(yù)應(yīng)力的一些施加方式，根據(jù)文獻(xiàn)[1]的裝配荷載法建立了單索張拉模型（非文獻(xiàn)工程案例），旨在分享學(xué)習(xí)，不足之處敬請諒解，希望大家能多提寶貴意見。
（1）降溫法
等效降溫法根據(jù)施工步驟對鋼索進(jìn)行降溫，模擬預(yù)應(yīng)力拉索張拉過程隨溫度荷載的變化。采用等效溫降法對施工過程進(jìn)行有限元模擬時原理簡單操作方便，但是降溫法需要將預(yù)應(yīng)力的施加轉(zhuǎn)變?yōu)闇囟鹊慕档停?dāng)需要計算環(huán)境溫度的影響時，會產(chǎn)生一定的概念性混亂，“溫度降低”與“預(yù)應(yīng)力施加”之間不是線性對應(yīng)關(guān)系，溫度荷載的確定要經(jīng)過多次反復(fù)試驗。此外，降溫法不能應(yīng)用于有限元高溫模擬。
（2）初始預(yù)應(yīng)力場
初始預(yù)應(yīng)力場可以直接模擬先張法，獲得拉索預(yù)應(yīng)力后期應(yīng)力增量。初始預(yù)應(yīng)力場法直觀方便，但是所施加的預(yù)應(yīng)力不能隨結(jié)構(gòu)響應(yīng)發(fā)生改變，從而無法模擬真實的工況。
（3）生死單元法
生死單元只需一次計算即可以準(zhǔn)確地模擬所要施加的預(yù)應(yīng)力，但是有限元模擬過程復(fù)雜。相對于等效降溫法和初始應(yīng)變法，生死單元法一次計算就能準(zhǔn)確模擬施加預(yù)應(yīng)力，從而避免了等效降溫法和初始應(yīng)變法在試驗過程中因預(yù)應(yīng)力損失而帶來的麻煩。
（4）裝配荷載法
裝配荷載法[1]可用于模擬預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)靜力狀態(tài)下施加預(yù)應(yīng)力的過程，原理是將擰緊預(yù)應(yīng)力螺栓的過程用來模擬張拉并錨固預(yù)應(yīng)力拉索。一旦定義了合理的邊界條件，有限元軟件ABAQUS就可以模擬索力隨長度變化的過程。裝配荷載法適用于連續(xù)體單元和線單元，通常可以采用桿單元模擬預(yù)應(yīng)力拉索。
與生死單元法相比，裝配荷載法更加直觀方便，與降溫法和初始應(yīng)力場法相比，裝配荷載法更加貼近工程實際，傳統(tǒng)的降溫法和初始應(yīng)力法不能適用于高溫模擬預(yù)應(yīng)力隨外部荷載的變化而改變的過程，本人認(rèn)為荷載裝置法更適合作為張弦梁結(jié)構(gòu)預(yù)應(yīng)力的施加方式。
展開 Truss單元預(yù)應(yīng)力施加
[圖片]
LS-DYNA中對巖石施加預(yù)應(yīng)力的若干方法
目前常用的施加預(yù)應(yīng)力的方法有動力松弛法、dynain文件法等。
預(yù)應(yīng)力工字梁模型在施加荷載分析步繼續(xù)上拱
請施加預(yù)應(yīng)力工字梁模型，在第一步施加完預(yù)應(yīng)力梁上拱一部分，但在第二步施加集中力荷載時梁為什么會繼續(xù)上拱呀（跨中集中力豎直向下）
ANSYS beam梁模態(tài)分析，包括考慮預(yù)應(yīng)力和大變形下的預(yù)應(yīng)力模態(tài)分析 ￥5
一邊固定考慮預(yù)應(yīng)力下的模態(tài)
前三階模態(tài)
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(tài)分析
前三階模態(tài)
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(yù)應(yīng)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(yù)應(yīng)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(jī)翼預(yù)應(yīng)力模態(tài)分析 ￥10
本案例適合哪些人學(xué)習(xí)：
1、學(xué)習(xí)型仿真工程師
2、理工科院校學(xué)生
你會得到什么：
1、學(xué)習(xí)飛機(jī)機(jī)翼三維模型的處理
2、學(xué)習(xí)預(yù)應(yīng)力模態(tài)分析步的建立
3、學(xué)習(xí)預(yù)應(yīng)力模態(tài)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(jī)機(jī)翼預(yù)應(yīng)力模態(tài)分析。
本案例完整得提供了分析相關(guān)所有的分析文件。
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Ansys Workbench初始變形+預(yù)應(yīng)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(jìn)行帶有預(yù)應(yīng)力的仿真。但是WB中預(yù)應(yīng)力在模塊之間的傳遞，似乎預(yù)應(yīng)力模態(tài)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(yù)應(yīng)力。
問題示例大致如下：
板子初始是平板狀態(tài)，安裝后工作狀態(tài)是貼合一個弧面，并通過四個支點進(jìn)行連接固定，板子安裝后存在回彈力。
現(xiàn)在需要評估板子安裝變形預(yù)應(yīng)力狀態(tài)下，連接面的回彈力。
仿真思路：
仿真對象是一個有初始應(yīng)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(yīng)力狀態(tài)；
第二、板子在預(yù)應(yīng)力狀態(tài)下產(chǎn)生彈性回復(fù)力，查看彈性回復(fù)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(cè)使用變形后的彎曲板進(jìn)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(yù)應(yīng)力，按裝配狀態(tài)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(xiàn)。兩個夾層面需要設(shè)定接觸面進(jìn)行接觸非線性仿真，經(jīng)常發(fā)生接觸面穿透現(xiàn)象，需要小載荷步，多次調(diào)試。
即使擠壓方式?jīng)]有穿透，應(yīng)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(shè)已經(jīng)獲得預(yù)期的初始變形應(yīng)力。
繼續(xù)進(jìn)行第二仿真步，傳遞板子的預(yù)應(yīng)力狀態(tài)；
預(yù)應(yīng)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(yīng)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(yīng)力分布的結(jié)果中，分別提取X、Y、Z、XY、YZ、ZX六個方向的法向應(yīng)力和切向應(yīng)力。
展開 ANSYS預(yù)應(yīng)力梁橋分析
ANSYS在進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析時，模態(tài)分析往往不考慮模型所受外荷載情況。即便是在施加預(yù)應(yīng)力的情況下，ANSYS通常也不會考慮預(yù)應(yīng)力的效應(yīng)，這與實際情況不相符，因此需要在分析中開啟預(yù)應(yīng)力效應(yīng)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(yù)應(yīng)力的梁橋，橋梁尺寸如下圖所示：
橋梁模型根據(jù)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(yù)應(yīng)力筋：
關(guān)于預(yù)應(yīng)力的施加，可以采用降溫法進(jìn)行施加，考慮到分析的方便，直接采用LINK8單元的實常數(shù)進(jìn)行施加，實常數(shù)定義如下：
表示施加-0.005的初應(yīng)變，這樣可以不使用降溫法施加。
進(jìn)行模態(tài)分析之前，先進(jìn)行靜力分析。在靜力分析時，施加重力加速度并打開預(yù)應(yīng)力效應(yīng)開關(guān)。分析完成后，進(jìn)入模態(tài)分析，在模態(tài)分析開始同樣需要打開預(yù)應(yīng)力效應(yīng)開關(guān)，設(shè)置模態(tài)提取數(shù)量為10，分析完成后得到前10階模態(tài)，第一階模態(tài)變形圖如下所示：
前10階模態(tài)頻率如下圖所示：
如果關(guān)閉預(yù)應(yīng)力效應(yīng)，結(jié)構(gòu)的前10階模態(tài)如下圖所示：
對比一下發(fā)現(xiàn)，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(yù)應(yīng)力的效應(yīng)在整體結(jié)構(gòu)中所占的比重不是很大。
更多優(yōu)質(zhì)內(nèi)容，請關(guān)注公眾號：SimC結(jié)構(gòu)工作室
展開 基于ANSYS WORKBENCH的有預(yù)應(yīng)力的模態(tài)分析
本篇文章舉一個在WB中進(jìn)行有預(yù)應(yīng)力的模態(tài)分析的例子。該例子來自于《ANSYS機(jī)械工程應(yīng)用精華50例》（第3版），原書是在在經(jīng)典界面中做的，而且有解析解可以對照。
本文則用WB進(jìn)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(chuàng)建一個帶預(yù)應(yīng)力的模態(tài)分析系統(tǒng)
2.編輯材料屬性
雙擊Engineering Data，編輯材料屬性
3.創(chuàng)建幾何模型
雙擊Geometry，進(jìn)入DM,設(shè)置長度的單位是米。
創(chuàng)建一個草圖，該草圖是一根直線，長1米。
根據(jù)該草圖得到線體
結(jié)果如下
創(chuàng)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(jìn)入到mechanical中。
下面的分析在（1）中進(jìn)行。
4.進(jìn)行靜力學(xué)分析
劃分網(wǎng)格。將直線劃分為20等份。
設(shè)置直線沒有Z方向的位移
設(shè)置左端點沒有X,Y方向的位移
設(shè)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(xué)問題，查看變形
可見，弦被拉伸了10mm。
查看拉伸應(yīng)力
所有點有同樣的拉伸應(yīng)力，為2000MPa，這是一個較大的數(shù)據(jù)。
靜力學(xué)分析完畢。樹形圖如下圖，下面的分析在（2）中進(jìn)行。
5.進(jìn)行模態(tài)分析
設(shè)置分析前10階模態(tài)
開始計算,計算完畢查看固有頻率
可見，第一階模態(tài)沒有意義。從第二階模態(tài)開始，前5階模態(tài)與理論一致。后面則開始出現(xiàn)偏差。用經(jīng)典界面計算也會有類似的問題。
來源：宋博士的博客，版權(quán)歸作者所有。
展開 ANSYS workbench簡單應(yīng)用——有預(yù)應(yīng)力的模態(tài)分析
對于求解一個簡單結(jié)構(gòu)的自然振型來說，ANSYS workbench已經(jīng)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(yù)應(yīng)力情形下的模態(tài)分析過程。
本例分析一個長鉚釘結(jié)構(gòu)在施加預(yù)緊力情形下的模態(tài)。
首先在workbench工作區(qū)內(nèi)新建一個靜力分析模塊和一個模態(tài)分析模塊，新建模態(tài)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(shù)據(jù)、幾何文件、設(shè)置以及最終的解。如果不連接solution和setup，那么模態(tài)分析中不會包含靜力分析模塊求解出的預(yù)應(yīng)力。
導(dǎo)入幾何文件之后，按照默認(rèn)設(shè)置劃分網(wǎng)格得到如下的網(wǎng)格：
如果要進(jìn)行網(wǎng)格精細(xì)劃分，可以細(xì)化成如圖：
本例子采取默認(rèn)網(wǎng)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(cè)面：
施加載荷，選擇未約束的鉚釘頭底面一側(cè)，施加一個大小為4000N的力：
接下來求解靜力結(jié)構(gòu)分析，插入總變形結(jié)果，如圖所示：
可以看到，變形最大為0.18mm，發(fā)生在施加力的一端，說明分析基本正確。
接下來進(jìn)行模態(tài)分析，由于之前新建分析模塊時已經(jīng)將兩個模塊進(jìn)行了連接，這里不需要退出到workbench主界面。注意到模態(tài)分析下有一欄預(yù)應(yīng)力，其括號中顯示為靜態(tài)結(jié)構(gòu)，說明數(shù)據(jù)已經(jīng)在模塊之間共享。
由于約束已經(jīng)在上一步設(shè)置好，這里直接求解，求解完畢后單擊solution欄，得到前6階模態(tài)的數(shù)據(jù)：
在柱形圖中右擊選擇全部，再右擊選擇生成模態(tài)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(tài)分析已經(jīng)完成。下一步可以開展響應(yīng)譜分析或者其他分析。有興趣的話還可以嘗試去除預(yù)應(yīng)力，比較模態(tài)分析的結(jié)果。
原創(chuàng)內(nèi)容，轉(zhuǎn)載請注明出處
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ansys之——混凝土模式預(yù)應(yīng)力算例
對線line7施加約束(UX,UY,UZ)
dl,16,,all !對線line31施加約束(UX,UY,UZ)
dl,23,,all !對線line23施加約束(UX,UY,UZ)
dl,2,,uy !對線line4施加約束(UY)
dl,15,,uy !對線line30施加約束(UY)
dl,22,,uy !對線line23施加約束(UY)
dk,2,,,,,ux,uy !對關(guān)鍵點2約束(UX,UY)
bfl,28,temp,-yjl/(xzxs*egjx*agjx) !對鋼絞線施加溫度
bfl,38,temp,-yjl/(xzxs*egjx*agjx) !對鋼絞線施加溫度
solve !求解
finish
/post1
plnsol,s,z,0,1 !繪制Z方向的應(yīng)力
etable,sigi,ls,1 !定義鋼筋單元數(shù)據(jù)表
plls,sigi,sigi,1 !繪制上述應(yīng)力
!finish
!/exit,nosav
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展開 ansys經(jīng)典apdl 曲線拱 箱梁橋建模 預(yù)應(yīng)力 實體建模 ￥99
ansys經(jīng)典apdl 曲線拱 箱梁橋建模 預(yù)應(yīng)力 實體建模
ANSYS 高速旋轉(zhuǎn)輪盤考慮離心載荷引起的預(yù)應(yīng)力的模態(tài)分析
本問題是對某高速旋轉(zhuǎn)的輪盤進(jìn)行考慮離心載荷引起的預(yù)應(yīng)力的模態(tài)分析。該輪盤安裝在某轉(zhuǎn)軸上以12000轉(zhuǎn)/分的速度高速旋轉(zhuǎn)。其材料為鋼，相關(guān)參數(shù)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(zhuǎn)輪盤考慮離心載荷引起的預(yù)應(yīng)力的模態(tài)分析.txt
分析結(jié)果如圖所示：
ANSYS Corner| ANSYS Workbench中一種螺栓預(yù)緊力施加方法
ANSYS Corner| ANSYS Workbench中一種螺栓預(yù)緊力施加方法
