等效應力云圖的案例
ANSYS APDL經典版繪制 vonMises（等效）應力云圖提示S數據無效
一、錯誤截圖
其他之前的步驟都沒有任何問題，只是繪制 vonMises（等效）應力云圖的情況下，大概率是這種問題。
可以采用如下的解決方案。
二、錯誤原因
安裝的時候Mechanical APDL Product Launcher中默認選擇了Use Distributed Computing(DMP)
三、解決方案
1.打開Mechanical APDL Product Launcher
2.將DMP改為SMP
3.重新運行程序生成即可
基于AUTODYNA的高速侵徹有限元計算
圖1 高速侵徹計算模型
2.模型的材料
在計算中鋼板采用結構剛，子彈采用非線性結構鋼材料，失效等效塑性應變為1.2，摩擦系數為0.6。
3.邊界條件（工作工況）
在圖1中的A和B位置施加對稱約束，子彈的初始速度為1300m/s。
4.計算結果
圖2最大等效應力與時間的關系
圖3 1.8e-5s時刻的等效應力云圖
圖4 5.8e-5s時刻的等效應力云圖
圖5 1.58e-4s時刻的等效應力云圖
圖6 2e-4s時刻的等效應力云圖
圖7 7.8e-5s時刻的等效應力云圖
圖8 1.685e-4s時刻的等效應力云圖
展開 SimSolid在LNG罐式集裝箱結構強度分析中的應用
圖4.1 框架等效應力云圖
圖4.2 裙座等效應力云圖
圖4.3 外罐體等效應力云圖
圖4.4 內罐體等效應力云圖
圖4.5 內罐體等效應力剖視圖
4.2 載荷工況二應力計算結果
工況二：內壓+自重+沿與運動方向成直角的水平方向、大小為額定質量乘以一倍重力加速度的慣性力；
圖4.6 框架等效應力云圖
圖4.7 裙座等效應力云圖
圖4.8外罐體等效應力云圖
圖4.9 內罐體等效應力云圖
圖4.10 內罐體等效應力云圖剖視圖
4.3 載荷工況三應力計算結果
工況三：內壓+沿垂直向上方向、大小為額定質量乘以一倍重力加速度的慣性力；
圖4.11 框架等效應力云圖
圖4.12 裙座等效應力云圖
圖4.13 外罐體等效應力云圖
圖4.14 內罐體等效應力云圖
圖4.15內罐體等效應力云圖剖視圖
4.4載荷工況四應力計算結果
工況四：內壓+沿垂直向下方向、大小為額定質量乘以兩倍重力加速度的慣性力。
展開 變形體與剛體之間的可傳矩粘接
分析得到的轉動云圖如下所示，可見在粘接處轉動角幾乎為零。
圖 1 考慮傳矩時的轉角云圖
而沒有采用傳彎（扭）矩選項的轉動角明顯不為零，如下圖所示（采用2010版所得結果）：
圖2不考慮傳矩時的轉角云圖
應力結果也由明顯差別，采用傳彎（扭）矩選項得到的中面和頂面的等效應力云圖如圖3、圖4所示。從圖中可見，頂面等效應力明顯比中面高，最高值約為668MPa。沒有采用傳彎（扭）矩選項得到的中面和頂面的等效應力云圖如圖5、圖6所示。從圖中可見，頂面等效應力與中面的應力值略低, 最高應力僅為200MPa左右。
具體分析時是否要選上傳彎（扭）矩要根據實際結構連接情況，接近于鉸接的不能選傳彎（扭）矩選項，而接近于固支連接的則要采用傳彎（扭）矩選項。
圖3 用傳彎（扭）矩選項得到的中面的等效應力云圖
圖4 用傳彎（扭）矩選項得到的頂面的等效應力云圖
圖5 沒有采用傳彎（扭）矩選項得到的中面等效應力云圖
圖6沒有采用傳彎（扭）矩選項得到的頂面等效應力云圖
3 參考信息
模型文件：CarryMom.mud、NoCarryMom.mud
適用版本：Marc 2011及Marc 2011以后版本
展開 
基于SimSolid的快鍛壓機主機強度計算
圖4 預緊力施加
4 計算結果
4.1 變形
如圖5 所示為主機上橫梁、活動梁的變形云圖。上橫梁最大變形為0.89mm，活動梁的最大變形為1.06mm，經計算均符合設計要求。
圖5 上橫梁、活動梁變形云圖
對主機其余部件分析計算均符合設計要求。
4.2 靜強度
整機最大等效應力為105Mpa位于柱塞上，等效應力云圖如圖6所示。
圖6 整機等效應力云圖
主機中各關鍵零部件的等效應力云圖如圖7所示，對主機關鍵零部件應力分析，計算出各零部件的安全系數如表4所示。
圖7 關鍵零部件等效應力云圖
表4 關鍵零部件安全系數
5 對比分析
5.1 應力分布對比
對比分析有限元分析與無網格仿真兩種方式的計算結果，下圖8為兩種計算方式下的等效應力云圖。
展開 DfAM專欄 | “上汽大眾拓撲優化設計大PK”一等獎作品設計技術詳解
圖7 方案一模型
對目前第一次重構后的模型進行仿真分析，所得到的總變形和等效應力如圖8所示，最大變形點在加載區域，從整體來看零件的應力分布不太均勻，最大應力集中在螺栓連接處，部件中心處仍然存在大片應力較小的區域，說明還有許多減重空間。在應力云圖中紅色箭頭指出的位置，可能會發生失穩，所以決定在這個部位增加結構的穩定性，讓結構與工裝用四個螺栓連接。
圖8 方案一總變形與等效應力云圖
進行第二次重構模型，再做進一步的仿真。第二次重構的模型如圖9所示，可以看到對螺栓孔與載荷施加區域進行了更加細致的處理，同時也將零件進行了適當“瘦身”。
圖9 方案二模型
方案二模型的變形云圖和等效應力云圖如圖10所示，從云圖來看變形較小但應力分布依然不均勻，尤其在右圖等效應力云圖中箭頭指向的紅圈位置，應力較小，還有一定的減重空間，對其進行局部優化后進行進一步的仿真來做驗證。
圖10 方案二變形和等效應力云圖
在進行第三次重構后我們所得到的模型如圖11所示，在這次的挖孔減重當中并不是只考慮了圓形孔，同時也考慮到了更適合增材制造的水滴形孔，但是在仿真中的圓形孔應力分布更合理，總變形更小。
圖11 方案三模型
圖12 方案三變形和等效應力云圖
圖12中為重構后方案三變形和等效應力云圖，根據結果對比之前兩版方案可以看出總變形更小，應力分布更合理，部件主承力區應力區間均在20Mpa-50Mpa間，其中應力集中處在螺栓孔根部出現，預判斷裂位置為此位置。
展開 基于Hypermesh和Abaqus的子模型分析
3）支架靜力分析載荷和邊界條件
4）支架等效應力云圖和變形云圖
全局模型等效應力云圖
全局模型變形云圖
子模型等效應力云圖（原有全局模型網格）
子模型變形云圖（原有全局模型網格）
子模型等效應力云圖（細化網格）
子模型變形云圖（細化網格）
文章來源：DeepFEA公眾號
展開 Ansys | 基于熱效應的形狀記憶合金脊柱間隔器仿真分析
不同溫度下間隔器的變形和應力云圖如圖3所示。
圖 3. 不同溫度下的應力云圖
（a）23.85℃ 時的等效應力云圖
（b）51.85℃ 時的等效應力云圖
總結
本仿真演示了如何模擬由形狀記憶合金制成的脊柱間隔器。通過力學加載和溫度變化，模擬了變形過程和形狀恢復過程。
<< 觀看案例視頻教程 >>
Ansys | 基于熱效應的形狀記憶合金脊柱間隔器仿真分析
不同溫度下間隔器的變形和應力云圖如圖3所示。
圖 3. 不同溫度下的應力云圖
（a）23.85℃ 時的等效應力云圖
（b）51.85℃ 時的等效應力云圖
總結
本仿真演示了如何模擬由形狀記憶合金制成的脊柱間隔器。通過力學加載和溫度變化，模擬了變形過程和形狀恢復過程。
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基于經驗公式的不同硬度下橡膠Mooney?Rivlin模型本構參數的確定方法（使用LS-DYNA隱式算法進行準靜態橡膠壓縮數值模擬） ￥12.86
三、仿真分析
單軸壓縮實驗是材料力學性能測試的基礎性試驗，在材料科學和工程領域中具有重要的地位和作用，在材料領域，其可以提供材料在受壓條件下的應力-應變關系，從而幫助了解材料的彈性模量、屈服強度、極限強度等力學性能，這些參數對于材料的設計、選擇和應用具有重要意義；在工程領域，其可以評估材料的承載能力、變形特性以及在不同環境條件下的穩定性，從而確保工程結構的安全可靠。
本文采用LS-DYNA中的隱式算法對橡膠材料進行準靜態壓縮仿真研究，以進一步確定較優的Mooney?Rivlin模型的材料系數。橡膠試件尺寸按照美國測試與材料協會頒發的橡膠壓縮性能的標準試驗方法中設置[1]，圓柱狀測試樣件直徑設為28.6mm，厚度設為12.5mm，載荷加載速率設置為12mm/min。
具體的仿真設置可參見付費文件，文件包含DYNA隱式準靜態壓縮的K文件、參考文獻PDF及本文內容文檔。
本例采用表1中Mooney?Rivlin模型的材料系數進行了硬度為50和70， C2/C1 分別為0.05、0.25和0.5時的硅橡膠壓縮仿真，所得到的等效應力云圖和最大主應變云圖如圖1和圖2。
圖1 等效應力云圖
圖2 最大主應變云圖
提取仿真結果中的載荷和變形曲線，如圖3所示，無論橡膠硬度50還是70，在變形低于1.5mm時，三組系數的計算結果幾乎無差異；變形較大時，所進行的三組MR系數中均是 C2/C1 為0.25時在其余兩組曲線中間，因此選定比值為0.25作為MR系數的計算參考是較為合適的參數，可盡可能減小誤差，適用于大多數橡膠材料的仿真計算。
展開 設計仿真 | 利用Marc模型部件功能進行多個模型分析結果比較
可以分別查看一下各個模型的分析結果，確認是否合理，如圖3、圖4所示，可見高階單元模型的最高應力會大一些，但不能放在一個窗口中比較，會有不便。
圖 2 模型部件創建設置
圖3 低階單元模型的等效應力云圖
圖4 高階單元模型的等效應力云圖
2） 一旦創建了所需的所有模型部件，就可以在新的Mentat數據庫中導入模型部件，并將它們放置/定位在不同的位置。然后，用戶將能夠比較增量0中不同模型的結果。具體操作如下：
創建新數據庫tet_comb_msect.mud，使用“幾何和網格>模型部件>新建”按鈕導入已經產生的模型部件：
? tet4_job1_stage00.sec.gz
? tet10_job1_stage00.sec.gz（見圖5）
圖5 模型部件的導入
注意，在導入模型部件2時可以給模型部件指定一個新位置，讓它往+X方向移動6，避免兩個模型重疊，設置如圖6所示。
圖6 模型部件2的導入設置
然后，創建一個新的分析任務（不需任何分析工況）并運行它。打開后處理結果文件后，用戶即可以很方便地比較增量步0中不同模型分析得到的結果。可以先查看等效應力，可見在高應力區高階單元（位于圖形區左側）模型的結果較大一些，如圖7所示；另外也可以比較其它一些分析結果，比如位移，也可以看出兩個模型的差別，如圖8所示。
圖7 等效應力結果比較
圖8 位移結果比較
Marc中的模型部件的功能是一個比較有用的高級功能，不但可以用于多工步的工程問題分析，也可以用于不同模型的結果比較，為用戶帶來很多便利。
展開 
CAD/CAE在大型汽輪 發電機設計研發中的應用
圖12 壓圈和齒壓片的裝配模型
圖13 壓圈和齒壓片的CAE模型
進行靜力分析后，壓圈、熱軋反磁鋼和硬鋁板齒壓片的等效應力云圖分別如圖14圖15，其最大等效應力均小于對應材料的屈服強度，故壓圈和齒壓片設計均能滿足發電機運行要求。
圖14壓圈等效應力云圖
圖15齒壓片等效應力云圖
3.5 400MW等級燃機離心式風扇強度計算分析
400MW等級燃機采用離心式風扇。這種整體鑄造的離心式風扇，雖然效率較高，但由于采用三元流場設計，流道扭曲，風扇的葉片為不規則扭轉曲面，結構形式較為復雜；且風扇和轉子之間是過盈配合，必須先將風扇進行熱膨脹，熱套后讓其自然冷卻從而抱緊轉子，該接觸屬于典型的高度非線性接觸問題。因此，采用Ansys有限元分析軟件對風扇的強度進行校核。
為了模擬風扇與轉子之間的過盈接觸，用Pro/E構造出轉子模型的一段，并在轉子與風扇的接觸面上加入0.6mm的過盈量。對風扇與轉子進行裝配，詳細裝配件模型示意圖如圖16所示。
材料參數
風扇： 彈性模量 E=190GPa ；泊松比 γ=0.26 ；密度 ρ=7.3×10-6kg/mm3。
轉子： 彈性模量 E=210GPa ；泊松比 γ=0.28 ；密度 ρ=7.7×10-6kg/mm3。
有限元模型
采用十節點四面體單元的網格類型對實體模型進行自由網格劃分，單元的控制尺寸為30mm。為了提高有限元模型的精度，對模型的接觸面和風扇葉片處的網格進行細化，采用10mm的單元控制尺寸。整個結構的有限元模型如圖17。
約束及載荷
轉子前后斷面上施加軸向約束，前后圓柱面上施加cylinder support。對結構整體施加3600rmp的角速度。
展開 基于CATIA的舵桿CAD/CAE一體化設計
圖5 實心舵桿等效應力云圖
圖6 舵桿變形云圖
表1 不同內徑舵桿的應力和變形計算結果
圖7 舵桿最大等效應力隨舵桿內徑的變化曲線
舵桿最大等效應力隨舵桿內徑的變化曲線見圖7。當舵桿內徑為110 mm時，最大等效應力已超過許用應力。綜合考慮應力、變形、重量和加工等各種因素，舵桿內徑最終選擇90 mm, 相比實心舵桿方案，重量減小12.5%,減重效果明顯。
4 結 語
采用CAD/CAE一體化設計方法，在CATIA平臺中實現舵桿設計模型與有限元模型數據的無縫集成，避免因數據轉換引起的精度損失和重復建模等問題[6]。通過參數化建模直接驅動舵桿力學性能仿真計算，在滿足結構強度要求的條件下，優化后舵桿的重量相比優化前減小12.5%,極大地提高了設計和分析效率。
參考文獻
[1] 楊曉東.基于CATIA V5的割縫篩管參數化建模與有限元分析[J].機械工程師，2012(10):39-41.
[2] 任浩楠，王曉東.基于CATIA和ANSYS Workbench的水工結構CAD/CAE一體化系統[J].水利規劃與設計，2018(2):92-94.
[3] 陳明，鄧矢斧，朱睿，等.基于CATIA平臺的CAD/CAE集成[J].計算機輔助設計與圖形學學報，2006(7):1078-1082.
[4] 王桂錄.基于Pro/E的直齒圓柱齒輪的CAD/CAM/CAE一體化技術研究[J].機電工程技術，2011(7):33-35.
[5] 王新敏.ANSYS工程結構數值分析[M].北京：人民交通出版社，2007.
[6] 謝飛，宋傳學，王建華，等.基于CATIA的差速器直齒圓錐齒輪參數化建模與有限元分析[J].機械傳動，2008(4):20-22.
文章來源：傳播與海洋工程
展開 設計仿真 | 利用Marc模型部件功能進行多個模型分析結果比較
可以分別查看一下各個模型的分析結果，確認是否合理，如圖3、圖4所示，可見高階單元模型的最高應力會大一些，但不能放在一個窗口中比較，會有不便。
圖 2 模型部件創建設置
圖3 低階單元模型的等效應力云圖
圖4 高階單元模型的等效應力云圖
2） 一旦創建了所需的所有模型部件，就可以在新的Mentat數據庫中導入模型部件，并將它們放置/定位在不同的位置。然后，用戶將能夠比較增量0中不同模型的結果。具體操作如下：
創建新數據庫tet_comb_msect.mud，使用“幾何和網格>模型部件>新建”按鈕導入已經產生的模型部件：
? tet4_job1_stage00.sec.gz
? tet10_job1_stage00.sec.gz（見圖5）
圖5 模型部件的導入
注意，在導入模型部件2時可以給模型部件指定一個新位置，讓它往+X方向移動6，避免兩個模型重疊，設置如圖6所示。
圖6 模型部件2的導入設置
然后，創建一個新的分析任務（不需任何分析工況）并運行它。打開后處理結果文件后，用戶即可以很方便地比較增量步0中不同模型分析得到的結果。可以先查看等效應力，可見在高應力區高階單元（位于圖形區左側）模型的結果較大一些，如圖7所示；另外也可以比較其它一些分析結果，比如位移，也可以看出兩個模型的差別，如圖8所示。
圖7 等效應力結果比較
圖8 位移結果比較
RESULT
{ 小結 }
Marc中的模型部件的功能是一個比較有用的高級功能，不但可以用于多工步的工程問題分析，也可以用于不同模型的結果比較，為用戶帶來很多便利。
展開 過盈裝配結構有限元分析
4.計算結果
圖2過盈配合結構的等效應力云圖
圖3 過盈配合結構的變形云圖
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