結(jié)構(gòu)強(qiáng)度校核的案例
電機(jī)機(jī)座和法蘭盤的結(jié)構(gòu)靜強(qiáng)度校核
1 分析內(nèi)容和目的
本項目是與某集團(tuán)電機(jī)廠合作對某型電機(jī)機(jī)座和法蘭盤部分進(jìn)行結(jié)構(gòu)靜強(qiáng)度校核。
2 分析方案
應(yīng)用ANSYS Mechanical軟件對法蘭盤和機(jī)座進(jìn)行靜強(qiáng)度分析。在分析中考慮兩個零件是通過螺栓固定在一起，可采用ANSYS提供的接觸綁定的功能將兩個部件進(jìn)行固接。電機(jī)通過法蘭盤的端部的四個螺栓孔水平安裝在機(jī)構(gòu)上，在模擬中可將法蘭盤的端部固定約束。由于安裝的環(huán)境和電機(jī)發(fā)熱的影響，考慮溫度載荷的作用。電機(jī)自重作用可轉(zhuǎn)化為力加到重心上。轉(zhuǎn)矩可相應(yīng)轉(zhuǎn)化到機(jī)座上，通過機(jī)座將轉(zhuǎn)矩傳給法蘭盤。
依據(jù)上述分析思路，具體分析步驟如下：
第一步——零件裝配：基于客戶提供的三維幾何零件模型，在DM中進(jìn)行裝配和編輯。
第二步——網(wǎng)格劃分：對三維幾何模型進(jìn)行網(wǎng)格劃分，采用ANSYS—MESH進(jìn)行自動網(wǎng)格劃分。
第三步——邊界條件設(shè)置：基于網(wǎng)格計算模型，施加各種邊界條件和載荷。
第四步——計算求解：提交上述調(diào)試通過的求解文件，實現(xiàn)求解分析。
第五步——撰寫計算結(jié)果分析報告：利用Workbench后處理功能，對計算結(jié)果文件進(jìn)行各種數(shù)據(jù)處理，對法蘭盤的靜強(qiáng)度進(jìn)行校核。
3 定義材料屬性
在WORKBENCH的Engineering Data 中定義材料HT200屬性，包括楊氏模量和泊松比，以及材料熱膨脹系數(shù)和參考溫度，具體參數(shù)數(shù)值見下表
表5-1 材料參數(shù)
4 零件裝配與網(wǎng)格劃分
將由廠方提供的兩個單體零件在DM中進(jìn)行裝配，可充分利用DM強(qiáng)大的幾何建模和編輯功能，按照兩者的裝配關(guān)系進(jìn)行準(zhǔn)確定位。
展開 如何處理焊接連接結(jié)構(gòu)強(qiáng)度校核？
在機(jī)械結(jié)構(gòu)中，會遇到需考慮鈑金焊接組件承載的情況。
針對這種情況，我的處理方式是，對鈑金件進(jìn)行抽殼處理，同時延長連接或斜面連接，共節(jié)點處理。再根據(jù)結(jié)構(gòu)對外載荷的響應(yīng)，對應(yīng)力較大區(qū)域的焊縫進(jìn)行關(guān)注。
通常情況下，只會有那么幾處應(yīng)力值較大，需要關(guān)注。再根據(jù)應(yīng)力值較大區(qū)域的周邊應(yīng)力情況，進(jìn)一步排除一些區(qū)域，那需要仔細(xì)思考的也只有很少的幾處了。
以一個T字型的連續(xù)角焊縫為例
如上圖的這個模型，兩個厚度5mm的板（Q235），豎板高度100mm,T字型，連續(xù)角焊縫，焊縫高度3mm。對于真實結(jié)構(gòu)來說，不會這么簡單，但是可采取的方法是一樣的。
如結(jié)果如上圖所示，等效應(yīng)力最大值113Mpa，這個結(jié)果肯定是不準(zhǔn)確的，參考值。但上方點取的位置處102Mpa，這個是精度有保障的。當(dāng)然它所校核是豎板的強(qiáng)度。
如果是這樣結(jié)果的區(qū)域，從分析上來說，通常情況下就可以不用管了。畢竟焊縫強(qiáng)度是高于母材的。
如結(jié)果如上圖所示，等效應(yīng)力最大值170Mpa，參考值。但上方點取的位置處157Mpa。其實，很容易看出來，應(yīng)力值主要是彎矩引起，豎直方向的正應(yīng)力，即彎曲應(yīng)力構(gòu)成了等效應(yīng)力。如果根據(jù)現(xiàn)有的點取的157Mpa位置，向下插值，下方的應(yīng)力值預(yù)期能超200Mpa了。
這種情況下，若超過根據(jù)工況類型和基于屈服強(qiáng)度相應(yīng)安全系統(tǒng)下的許用應(yīng)力值，需要考慮下焊縫強(qiáng)度校核。
從有限元的分析結(jié)果可以看出，焊縫的外載僅需考慮彎矩作用（可以通過截面獲取焊縫處的力和力矩，當(dāng)然也可以在該處采取接觸）。
展開 換熱器設(shè)計軟件中的扛把子：ExDesigner
換熱器結(jié)構(gòu)強(qiáng)度校核
提供U形換熱器主要部件的結(jié)構(gòu)參數(shù)可視化配置界面與結(jié)構(gòu)強(qiáng)度校核功能。支持用戶通過輸入界面配置殼程筒體、殼程封頭、管箱筒體、管箱封頭、分層隔板、管箱法蘭、管板、換熱管內(nèi)壓、換熱管外壓、筒體法蘭、開孔補(bǔ)強(qiáng)等結(jié)構(gòu)參數(shù)，以GB150、GB151作為依據(jù)完成各部件的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度校核計算，并自動生成換熱器結(jié)構(gòu)強(qiáng)度計算報告。
項目案例：核電換熱器設(shè)計軟件
U型換熱器是核電領(lǐng)域最常用也是最重要的設(shè)備之一，而U型換熱器的設(shè)計過程復(fù)雜，涉及到熱工計算、工藝強(qiáng)度計算、結(jié)構(gòu)設(shè)計等內(nèi)容，每一部分涵蓋眾多的原理知識及方法，設(shè)計分析過程數(shù)據(jù)量大，流程復(fù)雜，這要求設(shè)計人員掌握大量的專業(yè)理論知識。
展開 聲屏障結(jié)構(gòu)設(shè)計之——微弧式聲屏障立柱強(qiáng)度校核仿真APP
</p><p class="ql-align-justify">聲屏障主要由支撐結(jié)構(gòu)、吸聲板及連接構(gòu)件組成。工程上多采用H型立柱作為支撐結(jié)構(gòu)，以確保聲屏障具備良好的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度并便于安裝和維護(hù)。由于聲屏障迎風(fēng)面積大，為保其安全可靠，需進(jìn)行抗風(fēng)計算。其中，支撐結(jié)構(gòu)風(fēng)載荷下的強(qiáng)度與穩(wěn)定性尤為關(guān)鍵，已成為聲屏障設(shè)計的主要內(nèi)容和基本要求。根據(jù)《聲屏障結(jié)構(gòu)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》(GB/T 51335-2018）和《公路聲屏障 第2部分：總體技術(shù)要求》(JT/T 646.2-2016) 的規(guī)定，聲屏障結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)考慮聲屏障材料本身結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度與剛度、支撐結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度與穩(wěn)定性，以及聲屏障連接系統(tǒng)的強(qiáng)度及耐久性。</p><p class="ql-align-justify">傳統(tǒng)的聲屏障結(jié)構(gòu)設(shè)計主要依賴經(jīng)驗公式和理論計算，存在估算較為粗略、主體設(shè)計保守而關(guān)鍵部位設(shè)計不足等缺陷。隨著科技的進(jìn)步，有限元仿真技術(shù)的應(yīng)用使得聲屏障結(jié)構(gòu)計算更加快速、直觀、科學(xué)和準(zhǔn)確，仿真技術(shù)在聲屏障結(jié)構(gòu)形式、材料應(yīng)用、風(fēng)載模擬、抗風(fēng)性能和安全性能分析等方面可以發(fā)揮巨大作用。</p><p class="ql-align-justify">關(guān)于聲屏障立柱強(qiáng)度校核仿真APP的開發(fā)及應(yīng)用，可查看：<a href="https://www.yqgqt.org.cn/post/1958741" rel="noopener noreferrer" target="_blank">https://www.yqgqt.org.cn/post/1958741</a></p><p class="ql-align-justify">以下是<strong>微弧式聲屏障立柱強(qiáng)度校核仿真APP</strong>參數(shù)設(shè)置及部分仿真計算結(jié)果的展示。
展開 
螺栓連接強(qiáng)度校核
01 螺紋連接分為：螺栓連接，螺柱連接，螺釘連接
02 螺栓組的布置原則
03 螺栓組的工況
橫向力
軸向力
扭矩
彎矩
04 螺桿直徑，螺距，螺桿應(yīng)力截面積，螺桿最小拉力載荷，螺桿保證載荷
05 螺母的保證載荷
06 普通螺栓的強(qiáng)度校核
07 預(yù)緊螺栓的強(qiáng)度校核
08 鉸制孔螺栓的強(qiáng)度校核
工業(yè)水槽強(qiáng)度校核
1、載入模型
2、添加載荷
3、設(shè)置固定約束
4、查看結(jié)果
由于ANSYS計算速度太慢，結(jié)果還未出來，暫時沒有對比結(jié)果。
【原創(chuàng)軟件】機(jī)械設(shè)計強(qiáng)度校核工具v1.0 ￥6
歡迎認(rèn)識《機(jī)械設(shè)計強(qiáng)度校核工具》。
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這是一款面向機(jī)械設(shè)計工程師的強(qiáng)度校核計算軟件，集成常用的材料力學(xué)計算與判定邏輯。
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軟件包含五大模塊：
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1）正應(yīng)力計算：拉伸/壓縮載荷應(yīng)力與強(qiáng)度判定；
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2）剪切應(yīng)力計算：剪切力作用下的應(yīng)力與安全評估；
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3）沖擊載荷計算：動態(tài)沖擊影響與強(qiáng)度校核；
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4）軸扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度計算：軸類零件扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度與變形分析；
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5）彎曲強(qiáng)度計算：梁類構(gòu)件彎曲應(yīng)力與強(qiáng)度校核。
展開 基于SimSolid的壓縮機(jī)支架螺栓預(yù)緊強(qiáng)度校核
螺栓預(yù)緊.rar
基于Workbench的螺栓/螺釘預(yù)緊力仿真及螺栓強(qiáng)度校核的方法 ￥10
施加載荷：結(jié)構(gòu)件2底面施加固定約束，選擇bolt pretention，選中中間通孔螺釘部分進(jìn)行預(yù)緊力施加，坐標(biāo)系更改為剛建立的局部坐標(biāo)系。施加預(yù)緊力1500N進(jìn)行分析，預(yù)緊力加載見圖4.
圖4
3、結(jié)果
提取螺釘螺紋部分的Equivalent（von-mises）stress應(yīng)力，可以看到，第一圈螺紋處應(yīng)力最大，約為447Mpa，一般情況下，我們會用該應(yīng)力與螺釘?shù)那?em>強(qiáng)度或者抗拉強(qiáng)度進(jìn)行對比校核。
圖5 Equivalent（von-mises）stress應(yīng)力
本文提出另一種校核方法，即剪切應(yīng)變能學(xué)說進(jìn)行校核。具體如下（公式倒不進(jìn)來，就截圖了）：
此時，在Workbench中提取螺桿軸向應(yīng)力，即Nomal stress，選取前面建立的局部坐標(biāo)系，選擇Z軸進(jìn)行結(jié)果查看。由結(jié)果可知，軸向應(yīng)力為519Mpa，小于561Mpa，螺釘強(qiáng)度滿足要求。
圖6 Nomal stress應(yīng)力
4、后續(xù)說明
主要介紹三點：
1）上述僅介紹了螺栓預(yù)緊力的施加及螺栓強(qiáng)度校核的方法，在模型中，我們能夠看到，其實螺帽與螺桿交界處比螺桿處應(yīng)力更大，該部分為整個結(jié)構(gòu)的薄弱部位，更應(yīng)該關(guān)心。
2）在工程結(jié)構(gòu)設(shè)計時，我們更關(guān)心：給螺釘施加某一預(yù)緊力或者某一個范圍的預(yù)緊力時，螺釘即不會發(fā)生松動也不會發(fā)生破環(huán)。也就是得到螺釘?shù)淖畲箢A(yù)緊力及最小預(yù)緊力。該部分需要結(jié)合連接結(jié)構(gòu)件的材料特性、外載荷、振動、溫度環(huán)境等多種環(huán)境最終確定最適預(yù)緊力，后續(xù)可逐步介紹。其中螺栓、螺母的仿真與該部分內(nèi)容類似，這里不再介紹。
3）預(yù)緊力與工程扭矩如何換算，如有需要，后續(xù)也可進(jìn)行介紹。
展開 Mesh Free-眼鏡剛強(qiáng)度校核計算，附Abaqus計算結(jié)果對比
采用Mesh Free對某品牌眼鏡整體剛度、強(qiáng)度進(jìn)行校核，如下圖所示，Mesh Free支持在不用做幾何清理的前提下進(jìn)行計算分析，導(dǎo)入模型部件可以包含細(xì)節(jié)特征，比如螺釘上的倒角。
眼鏡定義了5種線彈性材料：鏡架主體采用鈦合金；眼鏡片采用樹脂；螺釘?shù)冗B接件采用鋼；鼻托和鏡片扎線采用兩種不同的尼龍材料。
眼鏡腿一只固定，另一只向上掰，加力1N，模擬分析此種工況下眼鏡整體結(jié)構(gòu)的剛度、強(qiáng)度。
Mesh Free所有接觸面定義為完全剛性連接，Abaqus作同樣處理，不考慮非線性因素，對比二者的線性計算結(jié)果。
Mesh Free給出的眼鏡最大變形為23.92mm，Abaqus的結(jié)果為23.46mm。
Mesh Free給出的眼鏡最大應(yīng)力為303.4MPa，Abaqus的結(jié)果為308.3MPa。
談?wù)凪esh Free使用感受：
雖然我常用ABQ，但是不得不說，對于包含細(xì)節(jié)幾何特征的復(fù)雜裝配結(jié)構(gòu)建模分析，Mesh Free真的要比Abaqus高效的多。
據(jù)我了解Mesh Free的非線性也在大力的開發(fā)之中，目前已經(jīng)支持經(jīng)典塑性材料非線性、邊界條件非線性也可以設(shè)置滑動和一般的摩擦接觸。
對不熟悉常規(guī)有限元操作的結(jié)構(gòu)設(shè)計人員來說，不用幾何清理、不用劃網(wǎng)格是極好的體驗。
關(guān)鍵是Mesh Free的結(jié)果也確實很準(zhǔn)，目前的CAE無非是追求更準(zhǔn)的基礎(chǔ)上算的更快，這兩點Mesh Free無疑是滿足的。
Mesh Free
Abaqus
展開 【iSolver案例分享61】基于EN 15227的列車排障器強(qiáng)度校核
引言
iSolver為一個完全自主的面向工程應(yīng)用的通用結(jié)構(gòu)有限元軟件，對標(biāo)Nastran、Ansys、Abaqus設(shè)計和實現(xiàn)，具備結(jié)構(gòu)有限元常用分析類型和單元、材料、載荷等基礎(chǔ)算法組件，精度和Abaqus一致。本文以排障器強(qiáng)度校核為例，演示iSolver的分析流程，并將iSolver和Abaqus計算結(jié)果進(jìn)行對比。
2. 案例背景
排障器是軌道車輛用于排除前方諸如石塊、積雪等障礙物，避免輾過路軌上的障礙物后把物體卷入車輛底部而造成運(yùn)行障礙甚至導(dǎo)致出軌的一種裝置。作為列車防碰撞主要部件之一，排障器保證了列車的行駛安全，發(fā)生列車與障礙物正面相撞事故時，沒有裝排障器的列車在相撞后，底架懸掛的設(shè)備可能受到破壞，而裝上排障器后可減少甚至避免設(shè)備受到破壞。
3. 有限元模型介紹
排障器模型采用殼單元模擬，模型共包括殼單元55952個。排障器有限元模型如下：
圖1 排障器有限元模型
排障器采用碳鋼材料，材料屬性如下：
圖2 材料屬性
分析步設(shè)置如下：
圖3 分析步設(shè)置
EN 15227標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了軌道車輛排障器需滿足的計算要求，以確保其在受到碰撞過程中能保證車輛底架設(shè)備等的安全，排障器靜強(qiáng)度計算工況如表1所示：
表1
工況1、2載荷示意圖如下所示：
圖4 工況1載荷設(shè)置 圖5 工況2載荷設(shè)置
4.
展開 
利用ANSYS/CivilFEM中的規(guī)范對結(jié)構(gòu)進(jìn)行配筋計算和校核
利用ANSYS/CivilFEM，通過ANSYS的求解器精確模擬分析大跨及復(fù)雜建筑物，張拉膜結(jié)構(gòu)，塔樓，砌體結(jié)構(gòu)?？蓪?em>結(jié)構(gòu)進(jìn)行靜力分析、諧波響應(yīng)分析、地震分析、整體穩(wěn)定分析等，也可將工程感興趣的細(xì)部單獨建模，形成子模型，將結(jié)構(gòu)整體分析的結(jié)果引入子模型，得到更精確的計算結(jié)果?？捎肁NSYS/CivilFEM中的規(guī)范對結(jié)構(gòu)進(jìn)行配筋計算和校核；
PATRAN在船舶整船CAE設(shè)計中的應(yīng)用
各國的船級社都針對船舶結(jié)構(gòu)設(shè)計開發(fā)出自己的結(jié)構(gòu)設(shè)計軟件，這些軟件具有從船舶結(jié)構(gòu)的初步設(shè)計到構(gòu)件強(qiáng)度校核等一系列功能。但這些軟件都是針對各種成熟船型，不能完全滿足那些特殊用途的特種船舶（例如雙體船、小水線面船舶等）的設(shè)計與強(qiáng)度校核的需要。因此，在對這些特殊船型船舶進(jìn)行結(jié)構(gòu)強(qiáng)度計算和動態(tài)特性分析時，往往求助于其他更為成熟的、結(jié)果能夠得到專家認(rèn)可的通用有限元分析軟件。
MSC.Patran是工業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用非常廣泛的有限元前、后處理軟件，是一個開放式、多功能的三維MCAE軟件包，具有集工程設(shè)計、工程分析、和結(jié)果評估功能于一體的、交互圖形界面的CAE集成環(huán)境，可為多個解算器提供實體建模、網(wǎng)格劃分、分析設(shè)置及后處理，其中包括 MSC Nastran、Marc、Abaqus、LS-DYNA、ANSYS 及 Pam-Crash。
因其方便快捷的前后處理功能，與其相連的有限元解算器 MSC.Nastran功能的全面性、求解問題結(jié)果的準(zhǔn)確性，得到了許多設(shè)計單位的青睞，成為進(jìn)行船舶整船結(jié)構(gòu)設(shè)計與強(qiáng)度校核的有力的輔助工具。采用 MSC.Patran 系列軟件進(jìn)行船舶結(jié)構(gòu)的設(shè)計與強(qiáng)度校核時，首要問題是對目標(biāo)結(jié)構(gòu)進(jìn)行合理的有限元模型化。船舶結(jié)構(gòu)是大型的板－梁復(fù)合結(jié)構(gòu)，為了保證船舶特別是特殊用途船舶的整體性能，許多船舶具有比較特殊的外觀結(jié)構(gòu)；同時，船舶結(jié)構(gòu)內(nèi)部因為裝載、穩(wěn)性和人員工作等需要，劃分了許多艙室，每個艙室都有可能在一些局部因特殊目的而具有特殊結(jié)構(gòu)特點。這些結(jié)構(gòu)上的復(fù)雜性使船舶整船建模繁瑣而困難。其次，船舶工作時所處的環(huán)境復(fù)雜，本身裝載條件也是不斷變化，造成進(jìn)行船舶結(jié)構(gòu)強(qiáng)度校核時對于結(jié)構(gòu)載荷與邊界條件處理上的困難。
展開 FlowVision HPC航天類工程案例研析
氣動特性計算是裝備設(shè)計過程中非常重要的一個環(huán)節(jié),其精度將直接影響到彈道計算、總體參數(shù)驗證、結(jié)構(gòu)強(qiáng)度校核和可靠性分析等后續(xù)工作的結(jié)果。FlowVision HPC針對某型設(shè)計過程中的氣動特性計算,采用SGGR網(wǎng)格技術(shù),減少用戶工作量,極大地提高了設(shè)計效率。在此給出了飛行速度Ma=1.74在迎角5°條件下表面壓強(qiáng)系數(shù)(Cp)的變化。結(jié)果表明計算結(jié)果與實驗數(shù)據(jù)吻合良好,精度滿足設(shè)計要求,計算的氣動數(shù)據(jù)可以為初步設(shè)計提供參考和依據(jù)。
Mach number分布（Ma=1.74)
壓強(qiáng)系數(shù)沿表面的變化趨勢（Ma=1.74)
【8月16-19日 北京】焊接、螺栓連接結(jié)構(gòu)與過盈裝配結(jié)構(gòu)有限元計算研修班
工程實例-6：螺栓連接梁柱結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度校核
焊接結(jié)構(gòu)強(qiáng)度校核與安全性評價方法
1.概述 2.點焊連接
3.焊縫連接 4.對焊焊縫的構(gòu)造、設(shè)計與計算
5.角焊縫的構(gòu)造、設(shè)計與計算 6.點焊結(jié)構(gòu)失效模擬
工程實例：1點焊連接結(jié)構(gòu)有限元計算
工程實例：2焊縫連接結(jié)構(gòu)有限元計算
工程實例：3點焊結(jié)構(gòu)失效計算
過盈配合結(jié)構(gòu)
有限元計算
1.過盈配合工藝 2.過盈配合計算公式
3.基于有限元方法過盈配合計算原理
4.過盈配合計算中主要參數(shù)及其關(guān)系
工程實例-1：過盈配合結(jié)構(gòu)的最大軸向力、最大扭矩計算
工程實例-2：結(jié)構(gòu)冷、熱裝配過盈配合模擬
工程實例-3：工程壓入法過盈裝配模擬
螺栓、焊接連接結(jié)構(gòu)與過盈裝配結(jié)構(gòu)
非線性分析
1.材料本構(gòu)模型
2.結(jié)構(gòu)材料非線性
2.1屈服準(zhǔn)則 2.2流動準(zhǔn)則
3.幾何非線性 4.非線性有限元控制方程
5.非線性有限元控制方程求解方法 6.載荷步/子步/平衡迭代步
7.收斂準(zhǔn)則
8.ANSYS WB非線性計算設(shè)置技巧
工程實例-1：螺栓連接鋼結(jié)構(gòu)梁柱構(gòu)件的彈塑性分析
工程實例-2：點焊結(jié)構(gòu)彈塑性分析
工程實例-3：橡膠過盈安裝的裝配應(yīng)力分析
螺栓連接結(jié)構(gòu)的
蠕變分析
1.蠕變模型簡介 2.蠕變曲線
3.顯式蠕變與隱式蠕變 4.常用蠕變模型
工程實例
展開 結(jié)構(gòu)強(qiáng)度校核的相關(guān)專題、標(biāo)簽、搜索
結(jié)構(gòu)強(qiáng)度校核ansys結(jié)構(gòu)強(qiáng)度校核結(jié)構(gòu)強(qiáng)度校核ansysansys校核結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度焊接連接結(jié)構(gòu)強(qiáng)度校核強(qiáng)度校核 結(jié)構(gòu)仿真水工結(jié)構(gòu) abaqus結(jié)構(gòu)強(qiáng)度校核結(jié)構(gòu)剛強(qiáng)度校核機(jī)翼結(jié)構(gòu)強(qiáng)度校核ansys結(jié)構(gòu)強(qiáng)度校核結(jié)構(gòu)剛度強(qiáng)度校核ansys機(jī)翼結(jié)構(gòu)強(qiáng)度校核
