桿件
關(guān)注創(chuàng)建者：溫柔的rain 創(chuàng)建時間：2018-06-25
桿件的視頻教程
桿件的實例教程
以下是一個基于workbench的簡單桿件力學(xué)分析：
第一步，通過草繪或者點，建立line concept；并通過設(shè)置sections，來設(shè)置不同桿件的界面；注意：為了可以改變兩個桿件之間的連接關(guān)系，此處沒有把兩個桿件組成在一個part里面：
第二步，進(jìn)入mechanical，劃分網(wǎng)格；此處我設(shè)置了每個桿件劃分的單元個數(shù)，設(shè)置為1
第三步，設(shè)置兩個桿件的連接方式。因為兩個桿件的連接點在同一位置，在設(shè)置需要選擇桿件時，可隱藏其中一個，這樣能保證選擇到正確的兩個點。本例中我設(shè)置為球鉸連接
第四步，施加邊界條件。本例中我固定了兩個桿件的末端，在連接點施加了豎直方向的力：
第五步，設(shè)置需要的輸出結(jié)果并求解。本例輸出了一個總變形和兩個桿件上的軸向力：
展開 顯示截面形狀，得到的幾何模型如下圖
為便于后面的桿件識別，給這幾根桿件重命名
退出DM.
5. 設(shè)置桿件的屬性。
雙擊model，進(jìn)入到mechnical中。
AB是剛體，沒有熱應(yīng)變。
AD是鋼材，有熱應(yīng)變。
BE是銅合金，有熱應(yīng)變。
6.創(chuàng)建連接關(guān)系。
在D處創(chuàng)建AD桿和地面之間的轉(zhuǎn)動副。
在E處創(chuàng)建BE桿和地面之間的轉(zhuǎn)動副。
在C處創(chuàng)建AB桿和地面之間的轉(zhuǎn)動副。
在A處創(chuàng)建AB桿和AD桿之間的轉(zhuǎn)動副。
在B處創(chuàng)建AB桿和BE桿之間的轉(zhuǎn)動副。
創(chuàng)建的5個轉(zhuǎn)動副結(jié)果如下圖
7. 劃分網(wǎng)格。
設(shè)置5mm的單元長度，劃分網(wǎng)格。
8. 設(shè)置溫度載荷
對兩根桿件AD,BE加載升溫30度，達(dá)到52度。
9.求解。
10.后處理。
查看AD桿的軸力。
查看BE桿的軸力
可見，
AD桿軸力的相對計算誤差是：
（6.975-6.68）/6.68*100% = 4.4%
BE桿軸力的相對計算誤差是：
（10.7-10.39）/10.7*100% = 2.9%.
計算精度可以接受。
實際上，可以減少AD桿和BE桿的網(wǎng)格劃分份數(shù)，而增加AB桿的網(wǎng)格劃分份數(shù)。從而得到更高精度的計算結(jié)果。
此外，對于AB桿，設(shè)定大的橫截面積，會進(jìn)一步提高計算精度。這應(yīng)該是提高計算精度的較好的方法。
另外，如果能夠直接設(shè)置AB為剛性物體的話，這是提高精度的最好的辦法。
但是本文就不再贅述，更多的工作，留給朋友們?nèi)プ霭伞?/span>
展開 桿與桿連接地方設(shè)置轉(zhuǎn)鉸，創(chuàng)建相應(yīng)的接觸，給曲柄也就是左側(cè)連桿作為驅(qū)動件，其角速度為50rad/s，分析機(jī)構(gòu)在運動過程中所有桿件上的受力動態(tài)分布情況。
多體動力學(xué)運動結(jié)果動畫（提取運動過程中各桿件中最大應(yīng)力變化）
初始模型
提取輸出節(jié)點力：
通過optistruct對四連桿機(jī)構(gòu)進(jìn)行形狀優(yōu)化，通過hypermorph建立了相應(yīng)的形狀變量，以各桿件在整個運動過程中的應(yīng)力小于許可應(yīng)力，并以質(zhì)量最輕作為目標(biāo)函數(shù)。
形狀優(yōu)化結(jié)果動畫
以最后一個迭代步的結(jié)果作為最終的優(yōu)化結(jié)果。查看形狀優(yōu)化的結(jié)果后綴名為_des.h3d，多體動力學(xué)分析結(jié)果后綴名為.h3d。
展開 2.3
算例
圖2.4 軸向荷載作用下三個桿件示意圖
問題：如圖2.4所示，一個由三根桿組成的結(jié)構(gòu)，被離散成三個桿單元，在節(jié)點4處施加一個軸向荷載P，在節(jié)點1、2處施加鉸接約束，各桿件的橫截面面積為A，彈性模量為E，求個桿件的位移和內(nèi)力。顯然這個問題可以直接采用材料力學(xué)求解，但是在此小編想通過它來說明有限元法的一般求解過程。
項目難點：
1、螺栓球節(jié)點處桿件與球節(jié)點的預(yù)制裝配連接；
2、考慮初始缺陷，拉壓滯回曲線嚴(yán)重非對稱；
3、精細(xì)建模。
若有興趣，可加我QQ2170453510。
QQ技術(shù)交流群810454323。
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桿件的最新內(nèi)容
由這個例子，可以知道，桿件受加壓載荷時，橫向方向剛度隨壓力反比減小，此時如果有一個小的橫向力，將產(chǎn)生大的位移，導(dǎo)致橫向抗外力能力的下降，導(dǎo)致失穩(wěn)彎折。這就是屈曲的本質(zhì)。
比如當(dāng)一根桿被其他桿件打斷時：軟件會認(rèn)為被打斷后的每一段都是獨立的桿件，但實際上，這些段在受力時是相互影響的
如果直接用軟件默認(rèn)值，可能導(dǎo)致設(shè)計偏危險
比如下圖中桿件L22-L32被打斷時，此時SACS軟件默認(rèn)為桿件L22-Z21和Z21-L32的計算長度為幾何長度，和實際不相符。
圖1-1 實際圖1
圖1-2 實際圖2
模型中，經(jīng)線與緯線桿件可自定義采用 BEAM4 或 LINK8 單元，用戶可根據(jù)精度與計算需求自由切換。輸入?yún)?shù)包括矢高、環(huán)數(shù)、徑數(shù)等幾何控制量，修改后模型會自動更新。
最小/最大成員尺寸控制 (MINDIM/MAXDIM):避免過細(xì)的桿件（制造困難，應(yīng)力高）或過大的實體區(qū)域（不利于減重）。
性能約束 (可選但推薦)：
位移約束 (DISP):限制關(guān)鍵點（如輪心）的位移，保證懸架運動學(xué)/彈性運動學(xué)性能。
應(yīng)力約束 (STRESS):在拓?fù)鋬?yōu)化中直接施加全局應(yīng)力約束計算量大且可能不穩(wěn)定，通常作為后續(xù)尺寸/形狀優(yōu)化的約束。
6.
主拱肋及桁架部分采用 BEAM188 單元，用以模擬具有彎曲和剪切變形能力的空間桿件；吊索采用 LINK180 單元，主要承受軸向拉力，計算效率高且穩(wěn)定性好；橋面采用 SHELL181 單元，用以反映組合橋面的彎曲與剪切剛度，實現(xiàn)橋面與主拱的合理協(xié)同。
材料部分采用彈性模型，鋼管混凝土雙單元法理，既保證了分析的合理性，又避免了復(fù)雜的非線性求解過程。
</p><p>3、 預(yù)拉力施加截面有時候非常具有技巧性，例如組合結(jié)構(gòu)中預(yù)應(yīng)力桿件的后注漿構(gòu)造等情況。
鋼支架主要結(jié)構(gòu)桿件，立柱為H型鋼，橫梁及斜撐為工字鋼，主要部件見表2。
現(xiàn)場初步核查除塵器未發(fā)現(xiàn)有改動或加固信息。因此，本次結(jié)構(gòu)分析以電袋復(fù)合除塵器支撐構(gòu)架設(shè)計文件為基礎(chǔ)，鋼支架結(jié)構(gòu)及立柱平面布置見圖1。
圖1鋼支架結(jié)構(gòu)及立柱平面布置圖
鋼支架與支撐主體（除塵器殼體）通過立柱頂端支座傳遞載荷，構(gòu)架設(shè)有8個導(dǎo)向支座、16個萬向支座。
對于受拉和受壓的桿件，還需考慮泊松比的影響。該系數(shù)取值范圍為1至4。
K 靈敏系數(shù)-K系數(shù)
應(yīng)變片的應(yīng)變靈敏度K，是電阻相對變化量ΔR/R0與被測應(yīng)變ε之間的比例系數(shù)：ΔR/R0 =k?ε。應(yīng)變靈敏度為無量綱數(shù)，即靈敏系數(shù)——K系數(shù)。每批應(yīng)變片都會通過實測確定靈敏系數(shù)，并在應(yīng)變片包裝上標(biāo)注帶公差范圍的標(biāo)稱值。不同批次的應(yīng)變片靈敏系數(shù)差異僅在千分之幾以內(nèi)。
仿真結(jié)果對比
兩種軟件在相同工況下的計算結(jié)果如下：
圖1-5 Ansys位移結(jié)果mm
圖1-6 iSolver位移結(jié)果mm
圖1-7 Ansys桿件單元軸應(yīng)力結(jié)果MPa
圖1-8 iSolver
局部破壞：如支撐桿件彎曲、連接件斷裂、覆蓋材料撕裂等。
共振效應(yīng)：若結(jié)構(gòu)自振頻率接近風(fēng)振頻率，可能引發(fā)劇烈晃動，加速疲勞破壞。
如何避免強(qiáng)風(fēng)對結(jié)構(gòu)的影響：
1.
