ansys墻體支撐的案例
使用ANSYS Workbench進行復合墻體導熱分析
使用ANSYS Workbench進行復合墻體導熱分析
李安民
分析視頻教程將在2023年6月28日19:30在技術鄰進行直播，歡迎前來觀看以及和作者討論。
1. 建立穩態熱分析
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，本例中使用了結構鋼和鋁。
雙擊第2行Engineering Data，在Engineering Data選項卡中點擊Engineering Data Sources。在Engineering Data Sources表中選擇序號為12的Thermal Materials選項，然后在其下Outline of Thermal Material中選擇8號Aluminum。點擊B列的加號，在C列出現紫色的書的圖標，表示材料在待材料冊中。點擊Engineering Data Sources，查看在冊的材料。最后關閉Engineering Data選項卡。
3.導入模型
右鍵點擊第3行Geometry，Import Geometry->Browse，在彈出的Open中選擇幾何文件，最后單擊打開按鈕導入，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
鋁和鋼的熱傳導率不同，鋁為237.5W/(m?℃)，鋼材為60.5 W/(m?℃)，墻體分為三層，外側為鋼材，內部為鋁材，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
在Workbench中雙擊第3行Model打開Mechanical。
展開 Ansys行業大講堂 | 平臺支撐下的仿真協同與設計優化
Ansys高度可擴展和可配置平臺解決方案可對工程業務進行仿真和優化，推動創新設計探索和產品性能提升，通過多物理場仿真、創建可擴展的仿真環境、以及提高工程協作等維度，極大地改善企業在設計、開發和運營新一代產品的方式。
6月19日，Ansys行業應用大講堂第六講『平臺支撐下的仿真協同與設計優化』將作為該系列的收官之作上線，歡迎大家報名參加！4月底全新開啟的系列Ansys行業應用大講堂——仿真體系建設驅動數字創新，以仿真體系建設為基礎，系統地剖析仿真技術在5G、電氣化、自動駕駛、物聯網等領域的前沿趨勢和成功案例。
第六講：
平臺支撐下的仿真協同與設計優化
主題簡介
仿真技術在產品研發過程被廣泛使用，其應用的深度和廣度都在不斷拓展。在仿真規模不斷擴大的情況下，如何支持數據管理與知識積累，協調仿真與設計、試驗等相關團隊間的數據流轉，規范其業務流程，實現仿真與研發創新過程的真正融合，成為行業領先企業需要探討的方向。企業級仿真平臺作為解決這一系列問題的不二之選，近年來得到了長足的發展。
針對仿真問題本身，面對產品設計日趨智能化/復雜化的挑戰，多物理多維度CAE和CAD軟件并存成為普遍現狀，工程師在軟件接口、技巧學習的時間投入日漸增加，如何實現仿真流程的集成、仿真標準化和自動化、多學科優化成為大家的關注點。
展開 【Ansys行業大講堂】平臺支撐下的仿真協同與設計優化
誠邀您參加Ansys多學科優化大會 （WOST 2020）！
Ansys多學科優化大會暨第十七屆Dynardo用戶大會將于6月25日-26日舉辦，免費注冊報名即可參與，歡迎積極報名參加，成功報名后獲取參會鏈接。
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Warning | 固定支撐約束在ANSYS有限元計算中的三大注意事項
固定支撐是在結構有限元中，大家最常用的一種約束條件。如圖1所示給出了設置固定支撐操作的方法。
圖1 設置固定支撐操作方法
固定支撐約束，可以應用在點，線和面特征上。固定支撐表示被約束為位置為剛性，但是在現實工程結構中，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。在實際計算中，用戶應該注意以下幾點：
固定約束附近的應力不準確，不能作為產品強度評估的依據
這個理論依據是圣維南原理，其實固定約束是一種等效約束，它會約束附近的應力有顯著影響，但是遠離約束位置的應力時可信的。如圖2給出了拉伸載荷作用下的軸的有限元計算模型，該模型的截面積1.2503e-005m^2,軸力為10N，則軸向應力7.99e5Pa。
圖2 拉伸載荷作用下的軸的有限元計算模型
圖3給出了軸向應力云圖，通過計算結果發現，固定約束位置的應力明顯大于理論解答，而遠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，目前還無法通過理論確定，因此在工程應用中，需要進行數據對比確定合理的計算結果。
圖3 軸向應力云圖
固定支撐約束附近不要進行網格細化
因為隨著網格細化，固定支撐約束位置的應力是奇異的。如圖4給出了多次細化后的軸向應力云圖，由圖可知，細化后，固定支撐約束位置的應力迅速上升。
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【實際項目】基于ANSYS某超高層大型深基坑支撐結構內力計算分析
該區域典型地質剖面圖如下：
砂巖原狀斷面特寫圖如下：
本基坑平面較為規則，采用平面框架方法進行支撐結構的內力計算，支撐位置選取第二道支撐，軟件采用ANSYS。
相關結構構件尺寸如下：
環梁：1600mmX800mm
圍檁：1200mmX800mm
立柱：700mmX700mm
連系桿件：400mmX400mm\500mmX500mm
結構采用梁單元beam4進行模擬，邊界平行于XY平面考慮采用土彈簧進行模擬，土彈簧采用combin39,通過對單元關鍵項的設置以及F-D曲線的設置實現單向受壓功能。土彈簧地基反力系數根據經驗取值20MPa。
支撐結構整體平面布置如下所示：
支撐結構所受線荷載最后折算為340KN/m,加載示意圖如下：
結構約束圖：如下
結構內力計算結果
結構彎矩圖：
結構軸力圖：
結構剪力圖
結構位移云圖
從圖中可見，在棧橋與環梁和圍檁相連處桿件所受彎矩和軸力較大，此處桿件應進行加強設計。其余部分桿件可通過后處理提取內力值按構件設計方法進行截面配筋設計。
結語：基坑計算考慮的因素較多，目前尚沒有一套完整的體系來恒定計算結果是否正確，只能根據相應的工程經驗來判定。故在實際工程中，項目經驗尤為重要。
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