預應力結構ansys的案例
結構動力學中的預應力模態(tài)分析 ——預應力模態(tài) 附模態(tài)應力、頻響應力和PSD應力下載
需要指出的是，這種預應力(pstress)的效果和幾何非線性分析中的“應力剛化”(stress stiffeness)是相同的來源。
以上闡述就是預應力模態(tài)產生的基本原理，讀者可以思考一下：模態(tài)分析在什么情況下需要考慮預應力的效應。
算例
考慮一根簡支梁，兩邊施加拉力和壓力(通過初始應變實現(xiàn))，進行預應力模態(tài)分析，對比二者和無載荷作用時的模態(tài)分析結果。
無預應力模態(tài)分析的結果：
拉預應力模態(tài)分析的結果：
壓預應力模態(tài)分析的結果：
對比無預應力模態(tài)、拉預應力模態(tài)、壓預應力模態(tài)三者的固有頻率結果發(fā)現(xiàn)：前
6階模態(tài)，相比于無預應力工況，拉預應力工況的頻率有所提高，因為拉力載荷使梁的橫向剛度提高了；而壓預應力工況的頻率有所降低，因為壓力載荷使梁的橫向剛度降低了。
前文對預應模態(tài)分析產生的原理進行了較詳細的介紹，對拉/壓預應力模態(tài)進行了分析，并和無預應力模態(tài)分析結果進行了對比。
現(xiàn)以ANSYS為例，結合前文介紹的理論和要點，實現(xiàn)具體分析。在“基于ANSYS的響應譜分析”一文中介紹了APDL和Workbench的特點，在此，本文以APDL為例，同時兼顧Workbench，介紹ANSYS如何實現(xiàn)結構動力學中的預應力模態(tài)分析。
預應力模態(tài)分析
對于薄壁結構，如細長梁和薄板，由于彎曲剛度比軸向拉壓剛度小很多，當結構受外載作用時，由于應力剛化(SSTIF)效應，在進行模態(tài)分析時，一般需要考慮預應力效應的影響，即進行預應力模態(tài)分析。
展開 ANSYS beam梁模態(tài)分析，包括考慮預應力和大變形下的預應力模態(tài)分析 ￥5
一邊固定考慮預應力下的模態(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 預應力索結構相關分析
眾所周知，預應力索結構應用相當廣泛，有索膜、索支結構等等，斜拉橋也是比較常見的預應力結構，那么對于這類大跨度的預應力結構突然出現(xiàn)桿件破斷或者失效時，整體結構有何影響？結構是否會發(fā)生連續(xù)倒塌？對其使用功能還能否保持完整性？都是值得研究的問題。有需要的朋友歡迎留言或者私信。
預應力混凝土結構的概念(Prestressed Concrete)
為了設計的方便，《公路橋規(guī)》又將在作用(荷載)短期效應組合下控制的正截面受拉邊緣允許出現(xiàn)拉應力的部分預應力混凝土構件分為以下兩類：
A類：當對構件控制截面受拉邊緣的拉應力加以限制時，為A類預應力混凝土構件；
B類：當構件控制截面受拉邊緣拉應力超過限值，直到出現(xiàn)不超過限值寬度的裂縫時，為B類預應力混凝土構件。
Arthur H. Nilson et al. (2010) Design of Concrete Structures (14th edition) 813p.
5 預應力混凝土結構的優(yōu)缺點
優(yōu)點: (1) 提高了構件的抗裂度和剛度。(2) 可以節(jié)省材料，減少自重。(3) 可以減小混凝土梁的豎向剪力和主拉應力。(4) 預應力可做為結構構件連接的手段，促進了橋梁結構新體系與施工方法的發(fā)展。預應力還可以提高結構的耐疲勞性能,這對承受動荷載的橋梁結構來說是很有利的。
缺點: 預應力混凝土結構施工工藝較復雜，對施工質量要求甚高，同時需要有專門設備，如張拉機具、孔道壓漿設備等，先張法需要有張拉臺座，因而需要配備技術較熟練的專業(yè)隊伍。預應力混凝土結構主要缺點有：(1) 預應力上拱度不易控制。預制梁存梁時間過久再進行安裝，就可能因預應力作用使上拱度很大，造成橋面不平順。(2) 預應力混凝土結構的開工費用較大，對于跨徑小、構件數(shù)量少的工程，成本較高。
展開 
預應力鋼結構遺傳算法優(yōu)化研究
如題
《預應力結構錨固-接觸力學與工程應用》
9.1 錨墊板設計
9.2 錨下結構的工程分析實例
9.3 某型18孔錨墊板的錨下應力分析實例
9.4 小結
第10章 巖土錨固機理及其工程應用
10.1 巖土錨固內錨固段的數(shù)值計算
10.2 預應力錨桿的錨固機理研究
10.3 預應力錨桿的整體錨固效應研究
10.4 預應力巖土錨固的工程應用
參考文獻
LS-DYNA如何考慮結構自重所產生的預應力
例如在模擬汽車在公路或者機車在軌道上行駛時，此時就需要考慮車輛本身的自重，因為實際情況下車輛是由下面的承載物體支撐的，而咋們建模時機車和軌道是有間隙的或者說零距離接觸~此時就需要考慮結構的自重。。。當然有人會講直接施加重力不就得了，何必整得這么復雜呢？但假設你對車體施加初速度的話，在車體和地面接觸時車體已經走過了一段距離，我想這應該會對后面的結果有一定的影響。。。
接著談談考慮自重產生的預應力的方法，一般有3種方法可以用來考慮結構自重產生的預應力：[p=30, 2, left]1、動態(tài)松弛法：包括explicit_dynamic_relaxation和implicit_dynamic_relaxation兩種；[/p]
[p=30, 2, left]2、顯隱轉換法：就是在顯示分析之前先做一個隱士分析，可以用ANSYS或dyna自帶的隱士求解器，再用dyna自帶的隱士求解器時最后采用雙精度版本；[/p][p=30, 2, left]
[/p][p=30, 2, left]3、阻尼法：就是在顯示分析中施加重力加速度是施加一個大的阻尼，使其動能逐漸趨向于0，待其穩(wěn)定之后將阻尼刪除繼續(xù)下一步分析。[/p]
[p=30, 2, left] 接下來，用一個例子來說明如何用阻尼法來考慮結構自重產生的預應力，如下圖所示，圖中圓柱為50*400的45#鋼，模型采用*simplified_johnson_cook模型，長方體為100*100*15的剛體，兩者之間的距離為0.2mm...[/p][p=30, 2, left]具體分析請見附件[/p][p=30, 2, left]
[/p][p=30, 2, left]
gv.k.rar
LS-DYNA如何考慮結構自重所產生的預應力.pdf
[/p]
展開 機翼簡易模型結構靜力學分析與預應力模態(tài)分析 ￥20
機翼簡易模型結構靜力學分析與預應力模態(tài)分析
●學習目標:如圖7-5所示，本實例為機翼簡易模型結構預應力模態(tài)分析，通過本實例學習預應力模態(tài)
分析的基本操作方法和相關設置。
●起始文件: Ch7/Ch7-1/Airfoil modeling.wbpj。
●結果文件: Ch7/Ch7-1/Airfoil modeling Analysis wbpj。
圖7-5模態(tài)分析網格和振 型云圖
圖7-5模態(tài)分析網格和振 型云圖
1. 分析流程
(1)靜力學分析。
Step1創(chuàng)建分析系統(tǒng)
啟動Workbench 分析程序，瀏覽打開分析起始文件Airfoil modeling wbpj。拖曳分析系統(tǒng)中[ Static
Structural]. [ Modal ]進人項目流程圖(需要共享[ Gcometry ]、[ Engineering Data]、I Model ]單元格內容).
男存工程文件名稱為Airfoil modeling Analysis, 如圖7-6所示。
圖7-6創(chuàng)建工程文件
Step2定義工程材料數(shù)據
雙擊[ Enginering Data(B2)] 單元格，選擇[ General Materials ]材料庫中的[ Aluminum AlloyI.單擊
“+”進行添加。
Step3定義幾何零件行為特性
雙擊項目單元格[ Model(B4)]，進人Mechanical靜力學分析環(huán)境。
展開 部分預應力混凝土結構的受力特性(Partially Prestressed Concrete)
部分預應力混凝土結構的優(yōu)勢之一是改善了結構的性能，特別是采用混合配筋的部分預應力混凝土結構，表現(xiàn)在:
(1) 改善結構性能: 與全預應力混凝土受彎構件相比，部分預應力混凝土受彎構件由彈性變形和徐變變形所引起的反拱度減小,錨下混凝土的局部應力降低。部分預應力混凝土受彎構件,卸荷后，剛度部分恢復，裂縫閉合能力強。
(2) 節(jié)省預應力鋼筋與錨具: 與全預應力混凝土結構比較，可以減小預壓力，因此，預應力鋼筋用量可以減少，相應也減少了張拉預應力鋼筋、設置管道和壓漿等施工工作量，既節(jié)省了建設費用，又方便了施工。
(3) 部分預應力混凝土構件，由于配置了非預應力鋼筋，提高了結構的延性和反復荷載作用下結構的能量耗散能力，這對結構抗震極為有利。
4 附加參考文獻
[1] De Silva, S., Mutsuyoshi, H., Witchukreangkrai, E. and Uramatsu T. (2005). “Analysis of shear cracking behavior in partially prestressed concrete beams.” Proceedings of JCI, 27(2), 865-870.
[2] Witchukreangkrai, W., Mutsuyoshi, H., Kuraoka, M. and Oshiro, T. (2004). “Control of diagonal cracking in partially prestressed concrete beams.” Proceedings of JCI, 26(2), 727-732.
展開 Ls-Dyna對預應力鋼筋混凝土結構的抗爆模擬
Ls-Dyna求解器功能強大，是世界上最著名的顯示動力分析程序，尤其適合求解各種二維、三維非線性結構的碰撞、侵蝕和爆炸沖擊等非線性問題。案例中承受爆炸荷載構件為剪力墻-預應力寬連梁鋼筋混凝土構件，構件有限元模型應用HyperMesh工具處理，鋼筋與混凝土單元共節(jié)點，模型概況，如圖1。本案例采用kg-mm-s單位制。
模擬預應力鋼筋混凝土結構的爆炸沖擊響應，需要分兩步處理：第一步，對構件施加預應力，模擬構件的穩(wěn)態(tài)應力分布；第二步，進行預應力分布穩(wěn)定時的構件抗爆模擬。其中，第二步針對預應力鋼筋混凝土構件進行的爆炸相關設置，見前貼<Ls-Dyna對鋼筋混凝土結構的抗爆模擬>，本文章主要介紹預應力，即預緊力的施加，及重啟動的相關設置。空氣及炸藥網格可用TCE工具處理（TCE使用方法見我的技術鄰免費課程<Dyna求解的工程爆破模擬教程>）。
Part1預緊力的施加-預應力鋼筋混凝土構件建立：
第一步，新建MAIN.k、ALE.K、BlastPoint.k、Boundary.k、EntitySet.k、Mode.k（搭建的模型文件導出Mode.k中）。復制材料卡片（提前寫好，或聯(lián)系博主索要）及計算控制卡片（聯(lián)系博主索要）到計算文件夾中，形成文件內容如圖2。文件解析見前貼<Ls-Dyna對鋼筋混凝土結構的抗爆模擬>。
第二步，將MAIN.k文件導入HyperMesh中（模型搭建如若不會，可以向博主索要學習資料），操作步驟見圖3。
第三步，為模型分配材料及屬性。
本例中構件模型及單元屬性按表1采用，混凝土單元材料模型添加材料侵蝕關鍵字*MAT_ADD_EROSION，材料與屬性需要依照圖4操作圖示，依次完成賦值。
第四步，生成預應力鋼筋截面上幾何點，操作步驟見圖5。
展開 ANSYS workbench機翼預應力模態(tài)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(tài)分析步的建立
3、學習預應力模態(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 飛機機翼預應力模態(tài)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預應力梁橋分析
ANSYS在進行結構分析時，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(shù)進行施加，實常數(shù)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(tài)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(tài)分析，在模態(tài)分析開始同樣需要打開預應力效應開關，設置模態(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：
如果關閉預應力效應，結構的前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，主要是預應力的效應在整體結構中所占的比重不是很大。
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展開 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(tài)可以直接傳遞。而兩個靜力模塊可以傳遞變形后的幾何，但是不能傳遞預應力。
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應力狀態(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(tài)；
第二、板子在預應力狀態(tài)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(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)。兩個夾層面需要設定接觸面進行接觸非線性仿真，經常發(fā)生接觸面穿透現(xiàn)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(xù)進行第二仿真步，傳遞板子的預應力狀態(tài)；
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(tài)分析
本篇文章舉一個在WB中進行有預應力的模態(tài)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(chuàng)建一個帶預應力的模態(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，進入DM,設置長度的單位是米。
創(chuàng)建一個草圖，該草圖是一根直線，長1米。
根據該草圖得到線體
結果如下
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(shù)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(tài)分析
設置分析前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 superxjw原創(chuàng)教程：LMS Virtual.Lab 聲學視頻教程 第十四課 預應力結構模態(tài)分析
在本課中將主要介紹如何在LMS Virtual.Lab中進行預應力結構模態(tài)分析。眾所周知，對于振動噪聲分析來說，做好模態(tài)分析、振動分析是進行噪聲分析的前提。對于普通的結構模態(tài)分析，在視頻教程第一課中已經有了詳細講解，但是對于一些特殊的結構，例如壓力容器、考慮張力的結構（如琴弦）、以及考慮自身重力引起內部應力的結構來說由于預應力的存在將增加結構的整體剛度，從而影響結構模態(tài)，提高模態(tài)頻率。在本課視頻中就詳細講解了如何進行預應力結構的模態(tài)分析。在LMS Virtual.Lab 12中，已經將LMS Samcef結構求解器中的線性結構求解器部分全部融入到了Virtual.Lab平臺，因此LMS Virtual.Lab中的結構求解器進一步加強，包括了線性靜力求解器、模態(tài)疊加、模態(tài)映射、基于模態(tài)映射的聲振耦合、直接NTF計算、瞬態(tài)振動響應求解等全新內容，本課在使用LMS Virtual.Lab自帶結構求解器進行預應力模態(tài)分析的同時，還向大家展示了如何使用LMS Virtual.Lab的前后處理功能，調用Nastran進行分析。LMS Virtual.Lab不僅支持Nastran，還可以對ANSYS、Radioss、LS-DYNA等求解器進行前后處理，極大地方便了用戶。（注意：本視頻課程中第二部分為使用Virtual.Lab調用Nastran進行預應力模態(tài)分析，旨在進行LMS Virtual.Lab 求解器與Nastran求解器的分析結果對比，學習者重點掌握如何使用LMS Virtual.Lab進行預應力模態(tài)分析即可！）
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