ansys墻體支撐
關(guān)注創(chuàng)建者：王靖雯 創(chuàng)建時(shí)間：2023-03-08
ansys墻體支撐的實(shí)例教程
使用ANSYS Workbench進(jìn)行復(fù)合墻體導(dǎo)熱分析
李安民
分析視頻教程將在2023年6月28日19:30在技術(shù)鄰進(jìn)行直播，歡迎前來(lái)觀看以及和作者討論。
1. 建立穩(wěn)態(tài)熱分析
雙擊Toolbox中的Steady-State Thermal或者將其拖到Project Schematic中，如下圖所示：
2.定義材料參數(shù)，本例中使用了結(jié)構(gòu)鋼和鋁。
雙擊第2行Engineering Data，在Engineering Data選項(xiàng)卡中點(diǎn)擊Engineering Data Sources。在Engineering Data Sources表中選擇序號(hào)為12的Thermal Materials選項(xiàng)，然后在其下Outline of Thermal Material中選擇8號(hào)Aluminum。點(diǎn)擊B列的加號(hào)，在C列出現(xiàn)紫色的書(shū)的圖標(biāo)，表示材料在待材料冊(cè)中。點(diǎn)擊Engineering Data Sources，查看在冊(cè)的材料。最后關(guān)閉Engineering Data選項(xiàng)卡。
3.導(dǎo)入模型
右鍵點(diǎn)擊第3行Geometry，Import Geometry->Browse，在彈出的Open中選擇幾何文件，最后單擊打開(kāi)按鈕導(dǎo)入，幾何模型如下圖所示：
Figure 1. Steel and Aluminum Walls
圖1 墻體中鋼材和鋁材的位置
鋁和鋼的熱傳導(dǎo)率不同，鋁為237.5W/(m?℃)，鋼材為60.5 W/(m?℃)，墻體分為三層，外側(cè)為鋼材，內(nèi)部為鋁材，大家想一下溫度變化梯度是在鋁中更大，還是在鋼材中變化更大。
4.給幾何模型賦予材料本構(gòu)
在Workbench中雙擊第3行Model打開(kāi)Mechanical。
展開(kāi) Ansys高度可擴(kuò)展和可配置平臺(tái)解決方案可對(duì)工程業(yè)務(wù)進(jìn)行仿真和優(yōu)化，推動(dòng)創(chuàng)新設(shè)計(jì)探索和產(chǎn)品性能提升，通過(guò)多物理場(chǎng)仿真、創(chuàng)建可擴(kuò)展的仿真環(huán)境、以及提高工程協(xié)作等維度，極大地改善企業(yè)在設(shè)計(jì)、開(kāi)發(fā)和運(yùn)營(yíng)新一代產(chǎn)品的方式。
6月19日，Ansys行業(yè)應(yīng)用大講堂第六講『平臺(tái)支撐下的仿真協(xié)同與設(shè)計(jì)優(yōu)化』將作為該系列的收官之作上線(xiàn)，歡迎大家報(bào)名參加！4月底全新開(kāi)啟的系列Ansys行業(yè)應(yīng)用大講堂——仿真體系建設(shè)驅(qū)動(dòng)數(shù)字創(chuàng)新，以仿真體系建設(shè)為基礎(chǔ)，系統(tǒng)地剖析仿真技術(shù)在5G、電氣化、自動(dòng)駕駛、物聯(lián)網(wǎng)等領(lǐng)域的前沿趨勢(shì)和成功案例。
第六講：
平臺(tái)支撐下的仿真協(xié)同與設(shè)計(jì)優(yōu)化
主題簡(jiǎn)介
仿真技術(shù)在產(chǎn)品研發(fā)過(guò)程被廣泛使用，其應(yīng)用的深度和廣度都在不斷拓展。在仿真規(guī)模不斷擴(kuò)大的情況下，如何支持?jǐn)?shù)據(jù)管理與知識(shí)積累，協(xié)調(diào)仿真與設(shè)計(jì)、試驗(yàn)等相關(guān)團(tuán)隊(duì)間的數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)，規(guī)范其業(yè)務(wù)流程，實(shí)現(xiàn)仿真與研發(fā)創(chuàng)新過(guò)程的真正融合，成為行業(yè)領(lǐng)先企業(yè)需要探討的方向。企業(yè)級(jí)仿真平臺(tái)作為解決這一系列問(wèn)題的不二之選，近年來(lái)得到了長(zhǎng)足的發(fā)展。
針對(duì)仿真問(wèn)題本身，面對(duì)產(chǎn)品設(shè)計(jì)日趨智能化/復(fù)雜化的挑戰(zhàn)，多物理多維度CAE和CAD軟件并存成為普遍現(xiàn)狀，工程師在軟件接口、技巧學(xué)習(xí)的時(shí)間投入日漸增加，如何實(shí)現(xiàn)仿真流程的集成、仿真標(biāo)準(zhǔn)化和自動(dòng)化、多學(xué)科優(yōu)化成為大家的關(guān)注點(diǎn)。
展開(kāi) 誠(chéng)邀您參加Ansys多學(xué)科優(yōu)化大會(huì) （WOST 2020）！
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固定支撐是在結(jié)構(gòu)有限元中，大家最常用的一種約束條件。如圖1所示給出了設(shè)置固定支撐操作的方法。
圖1 設(shè)置固定支撐操作方法
固定支撐約束，可以應(yīng)用在點(diǎn)，線(xiàn)和面特征上。固定支撐表示被約束為位置為剛性，但是在現(xiàn)實(shí)工程結(jié)構(gòu)中，根本不存在完全剛性的約束，因此固定支撐約束是一種理想約束。在實(shí)際計(jì)算中，用戶(hù)應(yīng)該注意以下幾點(diǎn)：
固定約束附近的應(yīng)力不準(zhǔn)確，不能作為產(chǎn)品強(qiáng)度評(píng)估的依據(jù)
這個(gè)理論依據(jù)是圣維南原理，其實(shí)固定約束是一種等效約束，它會(huì)約束附近的應(yīng)力有顯著影響，但是遠(yuǎn)離約束位置的應(yīng)力時(shí)可信的。如圖2給出了拉伸載荷作用下的軸的有限元計(jì)算模型，該模型的截面積1.2503e-005m^2,軸力為10N，則軸向應(yīng)力7.99e5Pa。
圖2 拉伸載荷作用下的軸的有限元計(jì)算模型
圖3給出了軸向應(yīng)力云圖，通過(guò)計(jì)算結(jié)果發(fā)現(xiàn)，固定約束位置的應(yīng)力明顯大于理論解答，而遠(yuǎn)離固定支撐的位置與理論解基本一致，大約為7.96e5Pa，但是目前固定支撐約束的影響范圍，目前還無(wú)法通過(guò)理論確定，因此在工程應(yīng)用中，需要進(jìn)行數(shù)據(jù)對(duì)比確定合理的計(jì)算結(jié)果。
圖3 軸向應(yīng)力云圖
固定支撐約束附近不要進(jìn)行網(wǎng)格細(xì)化
因?yàn)殡S著網(wǎng)格細(xì)化，固定支撐約束位置的應(yīng)力是奇異的。如圖4給出了多次細(xì)化后的軸向應(yīng)力云圖，由圖可知，細(xì)化后，固定支撐約束位置的應(yīng)力迅速上升。
展開(kāi) 該區(qū)域典型地質(zhì)剖面圖如下：
砂巖原狀斷面特寫(xiě)圖如下：
本基坑平面較為規(guī)則，采用平面框架方法進(jìn)行支撐結(jié)構(gòu)的內(nèi)力計(jì)算，支撐位置選取第二道支撐，軟件采用ANSYS。
相關(guān)結(jié)構(gòu)構(gòu)件尺寸如下：
環(huán)梁：1600mmX800mm
圍檁：1200mmX800mm
立柱：700mmX700mm
連系桿件：400mmX400mm\500mmX500mm
結(jié)構(gòu)采用梁?jiǎn)卧猙eam4進(jìn)行模擬，邊界平行于XY平面考慮采用土彈簧進(jìn)行模擬，土彈簧采用combin39,通過(guò)對(duì)單元關(guān)鍵項(xiàng)的設(shè)置以及F-D曲線(xiàn)的設(shè)置實(shí)現(xiàn)單向受壓功能。土彈簧地基反力系數(shù)根據(jù)經(jīng)驗(yàn)取值20MPa。
支撐結(jié)構(gòu)整體平面布置如下所示：
支撐結(jié)構(gòu)所受線(xiàn)荷載最后折算為340KN/m,加載示意圖如下：
結(jié)構(gòu)約束圖：如下
結(jié)構(gòu)內(nèi)力計(jì)算結(jié)果
結(jié)構(gòu)彎矩圖：
結(jié)構(gòu)軸力圖：
結(jié)構(gòu)剪力圖
結(jié)構(gòu)位移云圖
從圖中可見(jiàn)，在棧橋與環(huán)梁和圍檁相連處桿件所受彎矩和軸力較大，此處桿件應(yīng)進(jìn)行加強(qiáng)設(shè)計(jì)。其余部分桿件可通過(guò)后處理提取內(nèi)力值按構(gòu)件設(shè)計(jì)方法進(jìn)行截面配筋設(shè)計(jì)。
結(jié)語(yǔ)：基坑計(jì)算考慮的因素較多，目前尚沒(méi)有一套完整的體系來(lái)恒定計(jì)算結(jié)果是否正確，只能根據(jù)相應(yīng)的工程經(jīng)驗(yàn)來(lái)判定。故在實(shí)際工程中，項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)尤為重要。
展開(kāi) 
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1. 建立穩(wěn)態(tài)熱分析
雙擊Toolbox中的Steady-State Thermal或者將其拖到Project Schematic中，如下圖所示：
2.定義材料參數(shù)，本例中使用了結(jié)構(gòu)鋼和鋁。
雙擊第2行Engineering
固定支撐是在結(jié)構(gòu)有限元中，大家最常用的一種約束條件。如圖1所示給出了設(shè)置固定支撐操作的方法。
圖1 設(shè)置固定支撐操作方法
固定支撐約束，可以應(yīng)用在點(diǎn)，線(xiàn)和面特征上。固定支撐表示被約束為位置為剛性，但是在現(xiàn)實(shí)工程結(jié)構(gòu)中，根本不存在完全剛性的約束，因此固定支撐約束是一種理想約束。在實(shí)際計(jì)算中，用戶(hù)應(yīng)該注意以下幾點(diǎn)：
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仿真技術(shù)在產(chǎn)品研發(fā)過(guò)程被廣泛使用，其應(yīng)用的深度和廣度都在不斷拓展。在仿真規(guī)模不斷擴(kuò)大的情況下，如何支持?jǐn)?shù)據(jù)管理與知識(shí)積累，協(xié)調(diào)仿真與設(shè)計(jì)、試驗(yàn)等相關(guān)團(tuán)隊(duì)間的數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)，規(guī)范其業(yè)務(wù)流程，實(shí)現(xiàn)仿真與研發(fā)創(chuàng)新過(guò)程的真正融合，成為行業(yè)領(lǐng)先企業(yè)需要探討的方向。企業(yè)級(jí)仿真平臺(tái)作為解決這一系列問(wèn)題的不二之選，近年來(lái)得到了長(zhǎng)足的發(fā)展。
此次在線(xiàn)研討會(huì)吸引了眾多觀眾在線(xiàn)觀看
為加快數(shù)字化轉(zhuǎn)型，客戶(hù)需要將仿真和優(yōu)化與更廣泛的產(chǎn)品生命周期流程相結(jié)合。為此，他們必須解決整個(gè)開(kāi)發(fā)過(guò)程中不同工具、數(shù)據(jù)和流程管理、高性能計(jì)算 (HPC) 集成、可追溯性和結(jié)果可訪問(wèn)性等復(fù)雜難題。Ansys高度可擴(kuò)展和可配置平臺(tái)解決方案可對(duì)工程業(yè)務(wù)進(jìn)行仿真和優(yōu)化，推動(dòng)創(chuàng)新設(shè)計(jì)探索和產(chǎn)品性能提升，通過(guò)多物理場(chǎng)仿真、創(chuàng)建可擴(kuò)展的仿真環(huán)境、以及提高工程協(xié)作等維度，極大地改善企業(yè)在設(shè)計(jì)、開(kāi)發(fā)和運(yùn)營(yíng)新一代產(chǎn)品的方式
基坑工程的開(kāi)挖與支護(hù)一直是一個(gè)綜合性的工程難題，涉及各個(gè)領(lǐng)域的知識(shí)和技術(shù)，具有安全儲(chǔ)備小、風(fēng)險(xiǎn)性搞、制約因素多、區(qū)域性墻、環(huán)境效益明顯、影響大、計(jì)算理論不完善、經(jīng)驗(yàn)性強(qiáng)等諸多特點(diǎn)。其中一個(gè)尤為突出的特點(diǎn)便是理論與實(shí)踐并重，稍有不慎，便會(huì)引起巨大的工程事故，下列為近幾年比較典型的基坑工程事故。
深基坑支護(hù)體系包括土體、圍護(hù)結(jié)構(gòu)以及支撐結(jié)構(gòu)，是一個(gè)保護(hù)影響域內(nèi)建筑物等的空間動(dòng)態(tài)體系
