殼結構分析的案例
梁殼結構模型處理及分析技術培訓
【培訓講師】 上海安世匯智結構專家
【培訓時間】 2023年7 月27日~28日
【培訓費用】 3000元/人
【培訓等級】 中 級
【培訓地點】 上海安世匯智公司，上海市浦東新區平家橋路36號晶耀前灘5號樓9樓
【培訓特色】
—— 精品小班課，資深工程師授課
—— 項目經驗豐富，精準匹配行業
—— 理論與上機結合，教學質量有保障
—— 真實案例教學，貼合企業實際需求
—— 設立分級課程，循序漸進培養仿真能力
—— 安世亞太官方培訓證書，豐富職業履歷
【培訓日程】
時間
具體內容
第一天
? 梁殼結構模型特點及分析概述
? 梁結構建模技術
? 殼結構建模技術
? 梁單元理論簡介
? 梁與實體、梁與殼連接技術
? 梁結果提取（剪力、彎矩）
第二天
? 殼單元理論簡介
? 殼與殼、殼與實體連接技術
? 殼結果提取
? 梁殼結構批量連接技術與技巧
? 子模型技術在梁殼結構中的應用
? 梁殼結構分析案例講解
【報名鏈接】
https://www.wenjuan.com/s/u6F3uaV/
（開課前一周截止報名）
【小貼士】
· 本次課程有上機操作環節，我們會準備好電腦與軟件；若報名人數超額，則需部分學員攜帶自己的電腦，我們會為您裝好試用軟件。
· 本次課程含工作午餐，不含其他食宿費用。
· 關注”上海安世亞太“微^信^公^眾^號，掌握最新資訊。
· 課程報名及咨詢：021-58403100-816（顧女士），E-Mail：sh.marketing@peraglobal.com
展開 【產品】智能結構仿真軟件AIFEM 2023R1新版本功能介紹
圖1 固體傳熱分析案例
熱固耦合分析功能
熱固耦合功能打通了熱固兩個學科之間的仿真數據交互問題，在結構界面可以支持多種方式的溫度數據交互，包括常溫設定、場數據導入、分析方案導入等。用戶可以對溫度場進行時間上的截斷和空間上的差值，以得到精細的耦合模型，結合力學工況設置，最終得到耦合結果。經過對標，其溫度結果和應力結果與參考值保持高度一致。
圖2 熱固耦合分析案例
殼結構分析功能
板殼結構的工程產品非常普遍，廣泛應用于汽車、機械、航空航天等領域。AIFEM2023R1推出了整體板殼分析解算方案，包括對幾何曲面自動修復和清理、生成高質量殼網格、殼屬性設定、快速求解靜力學和動力學等。
在分析過程中，AIFEM新版本充分考慮了用戶的實際需求，對幾何進行快速、規則的清理修復，刪除微小的線面特征并得到較為理想的幾何拓撲，為下一步生成高質量的殼網格打下良好基礎，
對于殼屬性設置，AIFEM新版本也考慮了不同使用人群和場景，支持積分點數量控制和中面參考面選擇。殼結構模態結果與成熟商軟對比，各階的頻率值均保持微小偏差。
圖3 殼結構分析案例
交互與算法提升
AIFEM新版本在界面交互與底層算法上做了諸多改進：
① 提升了幾何模型的導入速度。
展開 從散熱分析上修改燈具散熱殼的散熱結構 ￥1
SWSIMULATION熱力分析：
10顆燈珠，每顆燈珠功率50W（每秒50J）。
對流設置所有外接觸面（選擇對流面時取消內壁），對流系數設置25W/（m^2*k）。對流換熱系數：空氣自然對流：5-25W/（m^2*k）；氣體強制對流：20-300W/（m^2*k）；
環境溫度設為313K，約40攝氏度。
SW設置材料為鋁合金6061，材料熱導率是170W/m^2*K。
ANSYS中設置材料為AL，材料熱導率曲線。
結構1
散熱結構：齒高是13mm;齒厚為1mm；間隙為2mm;
SWSIMULATION分析結果：最高處溫度122℃。
ANSYS分析結果：130.5℃。
結構2
散熱結構：散熱齒上面中間挖槽。挖了10條寬8mm深4.5mm的槽。
SWSIMULATION分析結果：最高處溫度137℃(溫度上升了15℃）。
結構3
散熱結構：散熱齒整體降低4.5mm，散熱齒高度8.5mm。
SWSIMULATION分析結果：最高處溫度160℃(溫度上升了38℃）。
最終得出結果：結構1散熱齒高度最高不挖槽的散熱結構散熱的效果最好。
展開 基于復合材料的殼結構的屈曲分析研究
殼結構的應力分布特點，離結構中心越近，應力越集中，對應也越大
殼結構的變形狀況
殼結構的各階變形分布
殼結構的各階應力分布
結構的變形前后對比
WB14.0水上滑道結構應力分析（殼單元，梁單元在WB中應用）
復件 水上滑道結構應力分析報告.doc
這是我做的一個游樂設施的 仿真分析的報告，由于涉及企業的隱私，刪除了數據和名稱。
報告的關鍵點：殼單元和梁單元在workbench中的應用，殼單元和梁單元是DM建模的顯著特征，在WB中建模，分析，方便，快捷。
探究有限元分析中的網格類型：殼單元、實體網格
有限元分析通過將復雜的結構分解為許多小的單元（即網格），然后通過對每個單元進行數學建模和分析，來模擬實際系統的行為。
1. 殼單元
殼單元是一種用于分析薄壁結構的二維網格類型。這些結構可能包括板、殼等。
殼單元通過將結構分割成許多小的三角形或四邊形單元來建模。
在殼單元中，每個單元代表了結構的一個小區域，其具有自己的厚度和受力特性。
殼單元的數學原理基于薄壁結構的理論，其中厚度方向的變形通常被忽略，從而簡化了模型的建立和求解過程。殼單元適用于考慮板、殼的彎曲、扭曲等變形行為。
2. 實體網格（3D）
實體網格是用于三維模型的網格類型。
它將模型中的幾何體分割成許多小的立方體或四面體單元。這些單元可以是六面體、四面體或其他類型的體元。
實體網格的數學原理基于三維立體幾何和體積力學理論，可以用于模擬各種三維結構的力學行為，如固體力學、熱力學等。
區別和應用
在計算上，殼單元、實體網格各有其優缺點和適用范圍。
殼單元適用于分析薄壁結構的變形行為，適用于工程中許多板、殼等結構的分析。
實體網格適用于對三維結構的力學行為進行綜合分析，包括體積效應和復雜的幾何形狀。
平面網格適用于分析平面結構，例如平板、橋梁等，其計算效率較高，但只適用于忽略結構厚度變化的情況。
歡迎留言批評指正。如果本文存在不夠清晰或準確之處，請您不吝賜教。
個人學習總結，整理不易，未經本人允許請勿搬運。
展開 常見管殼式換熱器的型式與結構介紹
管殼式換熱器是把管子與管板連接，再用殼體固定。它的型式大致分為固定管板式、釜式浮頭式、U型管式、滑動管板式、填料函式及套管式等幾種。根據介質的種類、壓力、溫度、污垢和其他條件，管板與殼體的連接的各種結構型式特點，傳熱管的形狀與傳熱條件，造價，維修檢查方便等情況來選擇設計制造各種管殼式換熱器。
1.固定管板式換熱器
固定管板換熱器的兩端管板，采用焊接方法與殼體連接固定，如圖1和圖2所示。這種換熱器結構簡單；在相同的殼體直徑內，排管最多，比較緊湊；在有折流板的殼側流動中，管程可以分成任一偶數程數。由于兩個管板被換熱管互相支撐，與其他管殼式換熱器相比，管板最薄，不僅造價低而且每根管子內側都能進行清洗。但殼側清洗較難，不能進行機械清洗，所以宜用于不易結垢和清潔的流體。當管束和殼體之間的溫差太大而產生不同的熱膨脹時，常會使管子與管板的接口脫開，從而發生介質泄漏。為此常在外殼上焊一膨脹節，但它僅能減小而不能完全消除由于溫差而產生的熱應力，且在多程換熱器中，這種方法不能照顧到管子的相對移動。由此可見，這種換熱器比較適合用于溫差不大或溫差較大但殼程壓力不高以及殼程結垢不嚴重或能用化學清洗的場合。由于此類換熱器集中了管殼式換熱器的優點，因此應用相當廣泛。
圖1 固定管板換熱器（BJM）
1一防沖板；2一拉桿；3一單弓形折流板；4一分流割板；
5一旁路擋板；6一帶法蘭管板；7一傳熱管
圖2 BEM立式固定管板式換熱器
2.浮頭式換熱器
浮頭式換熱器如圖3所示。浮頭式換熱器針對固定管板式換熱器的缺陷在結構上做了改進，兩端管板只有一端管板與殼體固定，而另一端的管板可以在殼體內自由移動，該端稱為浮頭。這類換熱器殼體和管束對熱膨脹是自由的，故當兩種介質溫差較大時，管束與殼體之間不產生溫差應力。
展開 PPT│管殼式換熱器的結構與設計
編 輯 | 化工活動家
來 源 | 互聯網整理
懇請各位同行，不要不打招呼就“拿走”發到貴公眾號上，感謝！
驅動橋殼一體化結構和制造技術研究現狀及發展趨勢(上)
目前工程中應用的疲勞分析方法有E-N 局部應變法、LEFM 疲勞裂紋擴展法及S-N 名義應力法。E-N局部應變法是將裂紋萌生壽命和擴展壽命相加得出總壽命的一種估算方法，多用于高應力低周疲勞壽命的預測，具有很強的理論性，但在實際應用中需考慮平均應力、零件表面的工藝及表面粗糙度等很多不確定因素的影響。LEFM 疲勞裂紋擴展法主要適用于對于零件結構的損傷容限，以及大型零件結構基于線彈性斷裂力學進行疲勞裂紋擴展的分析。而S-N 名義應力法在分析時數據獲取容易，在工程中實施性高，相較于上述的E-N 局部應變法，此方法適用于低應力高周疲勞壽命預測。
合肥工業大學劉為等人運用有限元分析軟件對某輕型貨車驅動橋殼進行靜力學校核和模態分析，仿真結果顯示該橋殼具有較好的強度、剛度，進而開展了橋殼的疲勞壽命分析，尋找該橋殼相對危險的位置區域；吉林大學李玲玉等人運用有限元仿真分析，得出某裝載機驅動橋殼的強度和剛度，通過計算結果得到了該橋殼各區域的應力、位移變化情況，明確了危險區域的位置，并結合名義應力法的疲勞損傷累計理論，使用有限元軟件進行了橋殼壽命的估算。在橋殼設計的研發階段對其進行疲勞壽命分析，可以減少產品的研發周期和試錯成本，同時也為后期橋殼的結構優化打下堅實的基礎；武漢理工大學潘運平等人針對某款驅動橋殼出現早期疲勞斷裂問題，運用有限元分析橋殼的疲勞壽命，獲得橋殼零件的S-N曲線如圖1 所示。
圖1 S-N 曲線
鄭州科技學院楊曉娜等人根據某輕卡驅動橋殼持續工作導致易變形斷裂的情況，利用有限元仿真對該驅動橋殼進行自由模態分析，計算出自由模態下該輕卡驅動橋殼的振動頻率，這也有助于指導后續的結構優化。
展開 美國陸軍研究3D打印陶瓷防彈衣，模仿鮑魚殼結構
2019年1月22日，南極熊從外媒獲悉，美國陸軍研究實驗室的材料科學家們在鮑魚殼的啟發下進行3D打印陶瓷裝甲。
加利福尼亞大學圣地亞哥分校的ACerS成員和材料科學與工程博士候選人Joshua Pelz設計了基于螺旋鉆的定制擠出機，用于研究帶有漸變的3D打印天線，但是當他開始使用陶瓷化合物時他的項目發生了大轉變： “我開始致力于這個項目，以創建具有分級結構的下一代天線，然后轉變為使用裝甲陶瓷材料，如碳化硼和碳化硅，并嘗試生產具有梯度或內部結構的零件，這是傳統陶瓷成型技術無法生產的。”
Pelz為他的陶瓷打印改進了Lulzbot TAZ 3D打印機。螺旋鉆連接到風扇速度控制器，允許以任何比例混合兩種不同的漿料。陸軍顯然對這項研究充滿熱情，因為陶瓷裝甲自引入以來大大減少了傷亡。
通過在鮑魚殼的設計之后模擬裝甲，理論上裝甲將更耐用并且穿著更舒適，因為它將更自然地包裹在人體的輪廓周圍。期待很快看到3D打印的裝甲原型。
展開 使用等效結構應力法預測殼單元/實體單元焊趾的疲勞壽命
建立了以殼單元和實體單元建模的焊縫模型，并標記了焊趾點位置。
2.在不同的兩個工況天下對模型施加兩種載荷，并計算焊趾處的節點結構應力。
3.提取兩種模型焊趾處的節點力。
4.使用自己編寫的代碼計算兩種模型的焊趾等效結構應力，并計算損傷。
有意咨詢代碼或算法相關問題的可私聊我。
天方地圓結構-梁殼單元建模實例！再次驗證應力奇異的可怕性！
當一個分析設計人躊躇滿志的建完一個模型，施加完載荷邊界條件，并看到求解結果的漂亮云圖的那一刻，我想內心一定是很欣喜和有成就感的，但是我們自以為很完美的整個分析流程中可能隱藏著各種問題和隱患，任何一個環節的小錯誤可能都會對計算結果產生極大的影響，正所謂差之毫厘謬以千里！一個合格的分析設計人必須具備一定的判斷結果合理性和準確性的能力，并通過結果反過來驗證模型的合理性以及載荷邊界條件施加的正確性，進而進一步確認結果的準確性，所以一定的理論知識和經驗積累對一個分析設計人的成長來說是必須具備的！
模型的建立-梁殼單元建模注意事項
▲▲▲
筆者近期遇到了一臺特殊結構的設備，有四段不同截面形式的殼體組成：最上段為矩形截面殼體，第二段為長寬逐漸變小的矩形截面殼體過渡段，第三段為天方地圓結構的過渡段，第四段為圓筒形截面殼體，而且在每一段殼體上外圍都分布有角鋼加強圈。因其結構的特殊性和非規則性，如果以實體單元建模，工作量很大，最重要的是天方地圓結構似乎無法采用實體單元建模，但如果采用梁殼單元建模的話似乎就容易很多，而且可以完美的采用梁單元來建立外壓加強圈，于是梁殼單元的模型如下圖所示：
采用梁殼單元建模的注意事項：
1. 采用線體建梁的時候，需要給線體賦予截面形狀和尺寸；
2. 采用面體的時候，需要給面體賦予厚度屬性；
3. 線體和面體都具有一定的方向，一定要注意方向賦予的正確性；
4. 可通過“view cross section solids”顯示梁的模型，而面的模型只有在網格劃分之后才會顯示，在網格劃分之前無法顯示厚度，所以最終檢查模型的時候，需要劃分一下網格之后再檢查。
展開 ANSYS燈具散熱殼穩態熱分析-主分析文件
---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
結構二：
散熱貼緊面厚度從1.5mm增長到3慢慢厚，得出的計算結果。
最高溫度143℃（溫度增長13℃）。
設置氣體強制對流系數80W/m^2*℃，最高溫度為85℃。
ICEM劃分網格教程——系列1【非結構殼/面網格生成實例系列——2維收縮擴張噴管】
簡單介紹：
噴管外型如下圖所示：（沒有找到特漂亮的那種，勉強看一下吧）
按照圖片的順序依次做就可以成功做出，希望能給大家帶來幫助~
A為沿著軸圓形截面的面積，噴管的外型尺寸滿足: A = 0.1 + x*x (-0.5<x<0.5)
1、創建幾何模型
先建立一個項目，另存為指定的文件夾，步驟見下圖
保存后的界面：
創建點1
創建點2
創建2點的界面：
創建曲點：
創建后的點：
創建線
創建面
依次選擇曲線：
創建后的面：
創建part
創建了的part，顏色會變，如下圖所示：
二、劃分網格：
全局網格設置：
網格尺寸設置：
生成網格：
生成后的網格：
三、導出網格：
先設置單位
我這邊選擇米為單位
選擇網格輸出類型
輸出網格：
成功輸出網格的信息
導入fluent軟件中
在fluent中的網格視圖：
完成！
=======================================================================================================
PS：以上是本人參考 紀兵兵 陳金瓶老師編著的教程來做的
展開 燈具散熱殼的熱力分析
SWSIMULATION熱力分析，設置接觸面熱量500W，對流設置所有面對流25W/（m^2*k）。環境溫度設為313K，約40攝氏度。
對流換熱系數：
空氣自然對流：5-25W/（m^2*k）
氣體強制對流：20-300W/（m^2*k）
按上述條件：最高溫度是113.5℃
（熱量的方向選擇，選擇反向500w的制熱變成了-500w的制冷了。）
如圖，建立分割面，十個小燈珠分別50W熱量計算。
得出的結論：最高溫度能到達844℃。
熱對流面只設置為外表面，得出的結論。
得出結果：最高溫度處都940℃。
就因為從整個面的發熱，分割成幾個小塊兒的發熱環境，最終的溫度就會有很大的差距。
選用50W小燈珠，發熱量在20W左右。采用最后參數，重新計算。
得出的結論：最高溫度能到達361℃。
展開 