結構剛強度分析的案例
《汽車結構剛強度及疲勞分析》專業教材
本教程包含了結構分析的相關知識要點，從網格劃分開始，到線性分析、非線性分析、疲勞分析等。前處理使用了ANSA(僅網格劃分)、HyperWorks(網格劃分、NASTRAN、ABQUS)、ABAQUS、nCode相關CAE分析軟件。其中針對汽車CAE結構開發中的分析要求進行了匯總整理，隨著時間推移其中一些分析方法有可能已更新，但還是有參考價值。雖然使用HyperWorks中的ABAQUS能夠解決汽車結構分析的很多問題，但是直接使用ABAQUSCAE能夠更明確其中的原理，建議在HyperMesh完成前處理，在ABAQUSCAE中完成分析模型搭建。僅僅完成分析是不夠的，同時需要具備堅實的理論基礎和試驗經驗。本教程的首要目的是積累學習過程中的知識點，方便于后續查閱，其次幫助自己梳理知識架構，能夠對整體進行把控，最后是讓自己養成一個習慣。以上也是每個人學習過程中都要經歷的過程，單純看看或者是隨手記一下，均有可能會遺忘、丟失。所以系統的歸納是必須的。本教程能夠讓剛入門的工程師快速進入到結構分析工作中，雖然試驗是必要的，但是對于CAE從業人員來說，快速掌握CAE分析技術、技巧也是頭等大事。
大概的目錄請見下文，了解內容詳情和詳細目錄請加VX。注：無法開發票，介意者就不要考慮了；因為無法開發票要求便宜點的，也不要考慮了；我是學生要求便宜點的，也不要考慮了，我被坑了幾次了。畢竟積累這些知識是需要大量的時間的，所以也請尊重知識付費。
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展開 你不知道的CAE小常識（六）
你不知道的CAE小常識（六）
Ansys復合材料結構分析總結
分析篇
下面就我對碳纖維增強復合材料壓力容器分析過程中所做的工作，從復合材料材料參數轉化、復合材料強度準則、結構剛強度分析幾方面寫些我的心得，與大家共同探討。
1． 復合材料材料參數的轉化
單向纖維增強復合材料（也稱單向板）是指纖維按照同一方向平行排列的復合材料，是構成層合板和殼的基本元素，可認為是一種正交各向異性材料，也是一種橫觀各向同性材料（存在一個各向同性面），在進行有限元計算時，必須知道復合材料的彈性特性參數，并由彈性特性參數來計算正交各向異性材料的9個參數（在ANSYS程序中定義材料時所需3個彈性模量、3個泊松系數和3個剪切模量），單向復合材料特性的計算有許多種方法，主要的方法有Halpin-Tai的彈性力學方法，這種方法根據彈性理論將復雜的纖維與樹脂間的關系用一組方程來表示，通過求解方程組，解得彈性參數，我們使用的9個彈性參數的計算是通過單向復合材料的剛度矩陣轉化得到。
2． 復合材料強度準則
復合材料結構的受力及應力應變情況非常復雜，并要考慮各種應力應變的耦合和相互影響，復合材料強度破壞準則基于結構的宏觀破壞，一般來說復合材料的二次蔡-吳強度破壞準則較為精確。有興趣的朋友可以參考科學出版社出版的蔡為侖先生的《復合材料設計》這一本書。
3． 復合材料結構剛強度分析
一般說來，復合材料結構總是受到空間力的作用，其應力分布是三維的，因此，復合材料結構的剛強度分析一般不宜采用復合材料的板殼理論（這種理論僅考慮板殼面內的應力和橫向剪切應力，而忽略法向應力），同時，對于簡單的結構（如板、殼），可以得到彈性力學的一般解，而對于大多數結構來說，則必須用數值的方法計算，三維有限元分析是最常用的方法。
展開 剛強度靜力學分析理論
如何將有限元理論和軟件界面操作，理論和工程中的相關參數的區別與聯系理解清楚可以觀看相關介紹課程，課程鏈接為：
http://www.yqgqt.org.cn/college/video/c15358
汽車下擺臂剛強度分析仿真APP
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</figure>
</div><p>汽車下擺臂剛強度分析APP針對汽車下擺臂建立分析模型，預測下擺臂在工作狀態下考慮不同載荷（側向力、垂向力、制動力）作用下的變形和受力情況；本APP支持調整擺臂下板的厚度、擺臂材料參數以及載荷，用于評估不同設計方案對下擺臂的剛強度的影響。根據不同車型的性能和設計需求，可以開發上擺臂、下擺臂剛強度分析APP，考察不同的擺臂材料、上/下板厚度等對其剛強度的影響。</p><div contenteditable="false" width="100%">
<figure class="figure-image" data-img="https://img.jishulink.com/202501/attachment/cf64b4b0236d4ebcb5b60dd9c3c25e55.png" style="text-align: center">
<img src="https://img.jishulink.com/202501/attachment/cf64b4b0236d4ebcb5b60dd9c3c25e55.png" data-mobile-src="https://img.jishulink.com/202501/attachment/cf64b4b0236d4ebcb5b60dd9c3c25e55.png?
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基于SimSolid的蜂窩鋁板抗壓剛、強度分析
基于SimSolid的蜂窩鋁板抗壓剛、強度分析
sandwich.zip
1 引言
蜂窩板是由蜂窩芯和兩塊蒙皮復合而成。蜂窩芯有正六邊形、正方形、矩形等不同的形式。蜂窩板具有輕質、抗壓、減震、阻燃、保溫等一系列優點，因此被廣泛用于軍工、航天等行業。
2 傳統有限元蜂窩板仿真難點
傳統有限元針對蜂窩板仿真一般有兩種處理方式：
1. 抽中面，簡化成殼網格
該方式的難點在于抽中面，20*20六面體單包蜂窩板抽中面，中面嚴重破損。
2. 直接創建實體網格，四面體或者六面體
六面體單胞避免狹窄，使用實體網格網格數量將無法估量。
常規的做法是創建一個單包，然后陣列成整塊蜂窩板，但是這樣做同樣工作量巨大。
3 SimSolid的蜂窩鋁板抗壓剛、強度分析
3.1模型導入
600*600*60mm正六面體單胞夾芯蜂窩板。
3.2添加材料
鋁制蜂窩板，添加默認鋁材料。
3.3載荷與約束
添加一個靜態分析。底部全約束，頂部施加1000N載荷(合100Kg)。
3.4精度控制
3.5仿真結果
4 結論
這次SimSolid試用對鋁制蜂窩板進行了仿真分析，從模型導入到獲得結果不足5分鐘，效率非常高。傳統仿真針對蜂窩板仿真沒有理想的處理方式，可以使用SimSolid進行該類仿真。
展開 Ansys復合材料結構分析總結（分析篇）
復合材料強度準則
復合材料結構的受力及應力應變情況非常復雜，并要考慮各種應力應變的耦合和相互影響，復合材料強度破壞準則基于結構的宏觀破壞，一般來說復合材料的二次蔡-吳強度破壞準則較為精確。有興趣的朋友可以參考科學出版社出版的蔡為侖先生的《復合材料設計》這一本書。
3． 復合材料結構剛強度分析
一般說來，復合材料結構總是受到空間力的作用，其應力分布是三維的，因此，復合材料結構的剛強度分析一般不宜采用復合材料的板殼理論（這種理論僅考慮板殼面內的應力和橫向剪切應力，而忽略法向應力），同時，對于簡單的結構（如板、殼），可以得到彈性力學的一般解，而對于大多數結構來說，則必須用數值的方法計算，三維有限元分析是最常用的方法。采用ANSYS程序對復合材料進行剛強度分析的步驟如下：
（1） 建立結構的幾何模型
由于復合材料分析單元一般都是六面體單元，因此，在建立幾何時要特別考慮到網格劃分的方便。
（2） 建立材料模型
根據復合材料材料參數建立單向復合材料材料模型，我所采用的是碳纖維增強復合材料，有兩種建立方法。
a. 若選擇單元為各向異性單元，則根據單向復合材料的剛度矩陣或柔度矩陣建立各向異性材料模型；
b. 若選擇層合單元，則可以建立相關的材料模型，如單向復合材料則可以建立正交各向異性材料模型
（3） 選擇單元類型并設置相關屬性
根據結構特征和計算要求，選擇不同的單元類型并設置單元屬性（各種單元的選擇依據請參考概述篇或ANSYS幫助文件）
（4） 網格劃分
在建立的幾何實體上進行網格劃分，對于復合材料，選擇六面體三維實體單元，定義單元屬性，分別指定不同的材料屬性，并保證材料坐標一致，運用有限元網格生成器進行網格劃分。
（5） 定義邊界條件
根據實際情況定義邊界條件。
展開 ANSYS知識普及12——如何分析復合材料（3）（ANSYS專家編輯，非原創，歡迎轉摘）
復合材料強度準則
復合材料結構的受力及應力應變情況非常復雜，并要考慮各種應力應變的耦合和相互影響，復合材料強度破壞準則基于結構的宏觀破壞，一般來說復合材料的二次蔡-吳強度破壞準則較為精確。有興趣的朋友可以參考科學出版社出版的蔡為侖先生的《復合材料設計》這一本書。
3． 復合材料結構剛強度分析
一般說來，復合材料結構總是受到空間力的作用，其應力分布是三維的，因此，復合材料結構的剛強度分析一般不宜采用復合材料的板殼理論（這種理論僅考慮板殼面內的應力和橫向剪切應力，而忽略法向應力），同時，對于簡單的結構（如板、殼），可以得到彈性力學的一般解，而對于大多數結構來說，則必須用數值的方法計算，三維有限元分析是最常用的方法。采用ANSYS程序對復合材料進行剛強度分析的步驟如下：
（1） 建立結構的幾何模型
由于復合材料分析單元一般都是六面體單元，因此，在建立幾何時要特別考慮到網格劃分的方便。
（2） 建立材料模型
根據復合材料材料參數建立單向復合材料材料模型，我所采用的是碳纖維增強復合材料，有兩種建立方法。
a. 若選擇單元為各向異性單元，則根據單向復合材料的剛度矩陣或柔度矩陣建立各向異性材料模型；
b. 若選擇層合單元，則可以建立相關的材料模型，如單向復合材料則可以建立正交各向異性材料模型
（3） 選擇單元類型并設置相關屬性
根據結構特征和計算要求，選擇不同的單元類型并設置單元屬性（各種單元的選擇依據請參考概述篇或ANSYS幫助文件）
（4） 網格劃分
在建立的幾何實體上進行網格劃分，對于復合材料，選擇六面體三維實體單元，定義單元屬性，分別指定不同的材料屬性，并保證材料坐標一致，運用有限元網格生成器進行網格劃分。
（5） 定義邊界條件
根據實際情況定義邊界條件。
展開 流體仿真計算、結構強度計算、ANSYS有限元分析，仿真分析培訓，流體、結構類輔材供應
業務方向：流體仿真計算、結構強度計算、ANSYS有限元分析，仿真分析培訓，流體、結構類輔材供應。
聯系電話：王經理 15900979745
對某除塵設備進行有限元熱力分析，使用ABAQUS對整體結構強度及熱膨脹變形值進行分析，指導結構加固及膨脹節選型 ￥15
煙道結構
煙道壁厚5mm，圖1為煙道結構及其支座示意圖、除塵器支座設置示意圖。
圖1 袋除塵煙道結構及其支座、除塵器支座設置示意圖
建立模型
由于進氣煙道與殼體之間沒有膨脹節，因此需要考慮殼體的熱膨脹對煙道的影響，殼體已經過計算滿足要求，本模型無需建立加強筋等部件，如圖2所示。出氣煙道與除塵器之間設置有膨脹節，故單獨建立出氣煙道模型，如圖3所示。
圖2 建立進氣煙道及除塵器殼體幾何模型
圖3 建立出氣煙道幾何模型
約束條件
進氣煙道支座及除塵器支座約束如圖4所示，其中標記的為固定約束，未標記的除塵器支座及煙道支座均為滑動約束。出氣煙道支座約束如圖5所示。
圖4 進氣煙道及除塵器支座約束
圖5 進出氣煙道支座約束
載荷：
（1）自重；
（2）經過多次計算后得出的進氣煙道口載荷限值（方向按照幾何模型坐標系）：載荷如下：FX=-15000N，FY=8000N，FZ=-15000N，MX=136125N.m，MY=117975N.m，MZ=90750N.m。載荷添加如圖6所示。
圖6 進氣煙道口載荷添加（集中力及彎矩）
（3）經過多次計算后得出的煙道口載荷限值（方向按照幾何模型坐標系）：載荷如下：FX=-33000N，FY=18000N，FZ=-33000N，MX=136125N.m，MY=117975N.m，MZ=90750N.m。載荷添加如圖7所示。
展開 斯姆勒 5.21-24 西安 | ANSYS工程結構強度、剛度、非線性分析及結構優化工程應用高級培訓
四、課程亮點和創新點分析
(1) 在授課專家選擇上，授課專家為從事多年CAE工程經驗的博士學位專家授課，能夠從仿真理論、項目工程經驗等多維度進行詳細和深度講解；
(2) 在內容設計上，該課程基本涵蓋了工程結構強度、剛度分析的應用各個方面，包括有限元計算基本原理、工程結構建模方法、強度和剛度分析技巧和評價標準，裝配體結構的非線性分析方法和技巧，大自由度結構分析技巧，螺栓、彈簧及間隙/過盈等接觸等裝配體分析技巧，分項載荷組合設計方法分析，也涵蓋了工程結構輕量化設計和優化設計等高級應用；
(3) 在授課方式上，課程培訓采用理論和軟件案例操作相結合的方法，全面細致地講解工程結構強度和剛度分析等應用問題，讓培訓學員既掌握學科理論，又具備工程問題的解決能力，幫助科研院所、企業在工程結構應用上解決“魚”和“漁”問題。
五、培訓大綱
六、培訓安排
1、培訓時間
2021年5月21日-2021年5月24日
（第一天報道，上課三天）
2、培訓地點
西安（住宿可統一安排，費用自理）
3、培訓費用
（1）3980元/人,住宿可統一安排，費用自理。
（2）持本人學生證或教師證享有9折優惠；一個單位同時報名2人享有9折優惠； 一個單位同時報名3人以上（含）享有8.5折優惠。
展開 結構強度分析成長之路，我的有限元分析“4321理論”
如有限元方法、材料力學、傳熱學、機械原理、振動相關理論、實驗模態分析、數字信號處理、疲勞理論、機械設計手冊、機械加工工藝師手冊、各大質量工具與管理流程等。
30%精力將仿真數據與實驗，進行對標驗證與校準。如拉伸實驗、疲勞實驗、模態測試、溫度測試等；
20%精力對產品設計、制造、裝配、使用等方面的了解。如各種設計規范、檢驗檢測規范、工藝評定文件、裝配作業指導書、人機工效學等；
10%的仿真軟件操作，如各種公開出版的教程與視頻等。將是一個相對有效的比例。
筆者從事汽車行業四年來編制的各種文件
以上是建立在，已經完成體系化的，知識地圖架構的積累之上的最終目標。而為了實現以上目標。在最開始階段，建議從仿真軟件的熟悉和簡單案例操作開始。
這樣做是為了快速建立信心和了解仿真流程，從而降低入門的門檻。有一個好消息是，最新版ANSYS軟件的Workbench平臺以及AIM平臺以及Life平臺等，都擁有官方中文界面，可極大的降低相對其他軟件，在初學者階段的英文門檻限制。
學習第一步-調整心態
初學者階段，不要嘗試復雜計算，不要挑戰高難度問題。先將大部分基礎操作與案例熟悉并掌握，即可成功一半。
初學者往往害怕嘗試，害怕失敗。仿真技術的好處是，計算機虛擬操作，即使一次做失敗了，成本與損失也非常有限。這就給人相對實際造出東西，更多的嘗試可能性與機會。
So，放手去做不要怕，這瓜保熟。
筆者在哈爾濱空調股份有限公司做機械設計時期的照片
單純的學習軟件操作后，將會陷入不知道為什么這樣，以及為什么不這樣的窘境。滿腦子都是小朋友我還沒上車的問號。
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一動態游樂設備的剛柔耦合校核計算（多圖）
分享一個幾年前做的某游樂設備的校核計算書，包括多體動力仿真和各零部件在風載荷及正常運行時的結構剛強度分析，其中有一些剛柔耦合的分析。其中用到了ANSYS、CATIA、ADMAS等軟件，技術含量不高，旨在給做類似設備分析的鄰友提供一些參考。
底盤結構件強度分析 ￥5
1 任務來源
2 分析目的
3 前懸模型分析
3.1 模型簡化
3.2 前懸模型簡介
4 前懸分析工況介紹
4.1 最大鉛垂力工況（1.75 倍靜載）
4.2 最大制動工況
4.3 最大側向力工況
5 前懸分析結果
6 后懸分析模型化
6.2 后橋模型簡介.
7 后懸分析工況介紹.
7.1 最大鉛垂力工況（1.75 倍靜載）
7.2 最大制動力工況
7.3 最大側向力工況
8 后懸分析結果
9 結論
1 任務來源
根據 QQ 車型設計開發協議書及相關輸出要求，QQ 車型要求對其前后懸架進行強度分析。
2 分析目的
QQ 的前后懸架多為借用，且 QQ 現在已經加重，需要對前后懸架在新設計的 QQ 上的強度進行計算，分析其強度條件是否滿足。
3 前懸模型分析
3.1 模型簡化
QQ 車前懸是麥弗遜式懸架，根據各部件之間的聯接關系對模型進行相應的簡化。簡化后的前懸模型由以下幾個部件組成，分別是：左右減震器外筒、轉向節、下擺臂、轉向橫拉桿，縱向推力桿，減震器安裝支架等。在 ABAQUS 中建立有限元仿真模型。
3.2 前懸模型簡介
由于前懸中的部分部件形狀較為復雜，比如轉向節、縱梁推力桿等，對于六面體分網有一定難度。為保證項目進度，且又不失仿真結果的精確性，對這些部件采用了比較密集的四面體網格劃分，且在 ABAQUS 中，賦予 C3D10M 二次四面體修正單元。該類型單元可以用于接觸等分析類型，且精度較高。其他部件采用六面體分網，賦予 C3D8I 非協調六面體單元。該類型單元同樣具有較高的仿真精度，同時不存在沙漏現象。各部件之間的聯接關系按照實際情況，同時也參考了 ADAMS 中麥弗遜懸架各部件間的運動學關系。
展開 飛機結構疲勞強度分析
1、飛機結構靜強度與結構可靠性計算: 結構靜強度計算方法有多種，但結構靜強度計算仍是結構設計的基礎，主要體現在下列三個階段。
1）飛機總體設計中的結構布局和結構形式的確定
2）對結構連接部位、開口區、復合材料鋪層等細節進行設計計算
3）結構靜強度校核階段
2、機翼和機身的強度估算：一般采用有限元方法，但在結構初步設計和結構強度分析時，常采用薄壁結構力學方法。
3、結構可靠性概念：可靠性是指結構在規定條件下和規定時間內，完成規定功能的能力。結構可靠性定義的要素是三個“規定”(“規定條件”、“規定時間”、“規定功能”）
結構在規定的條件下和規定的時間內，完成規定功能的概率稱為可靠度。
結構在規定的條件下和規定的時間內，喪失規定功能的概率稱為不可靠度或失效概率。
作為飛機結構的可靠性問題，從定義上可以理解為：“結構在規定的使用載荷/環境工作下及規定的時間內，為防止各種失效或有礙正常工作功能的損傷，應保持其必要的強剛度、抗疲勞斷裂以及耐久性能力。”可靠度則應是這用能力的概率度量。
4、1）結構靜強度可靠性是指結構元件或結構系統的強度大于工作應力的概率；
2）結構安全壽命可靠性是指結構的裂紋形成壽命小于使用壽命的概率；
3）結構損傷容限可靠性則一方面指結構剩余強度大于工作應力的概率，另一方面指結構在規定的未修使用期內，裂紋擴展小于裂紋容限的概率。
4）其它可靠度度量方法：
結構的失效概率F(t)，指結構在t時刻之前破壞的概率；
失效率λ(t)，指在t時刻以前未發生破壞的條件下，在t時刻的條件破壞概率密度；
平均無故障時間MTTF(Mean Time ToFailure)，指從開始使用到發生故障的工作時間的期望值。
5、飛機結構承受的疲勞載荷：
1）機動載荷：它是由于飛機在機動飛行中，過載的大小和方向不斷改變而使飛機承受的氣動交變載荷。
展開 基于ABAQUS壓力容器結構強度分析 ￥5
近期的計劃就是做一些結構仿真的案例供大家學習，本案例主要是在ABAQUS中完成整個壓力容器結構強度仿真分析，通過本案例的學習幾乎可具備使用ABAQUS分析一般的工程應用。下一個案例就是同樣對該壓力容器進行結構強度分析，采用的軟件是Hyperworks+ABAQUS，前處理是在Hyperworks中完成，求解計算在ABAQUS中完成。
掃略網格，旋轉360度，結果：
詳細過程見附件。
