ANSYS分析(特征值屈曲与接触).ppt
ANSYS分析进阶,分析进阶,1.特征值屈曲分析（比如：压杆稳定性，板的稳定性）2.接触分析,【心情】在实际的工程应用中，上述的方法可以解决大部分的问题，但是像疲劳分析，接触等等问题，我们仍需要进一步的学习。以下的内容是个人通过学习网上的资料并经过实际操作总结而来，限于个人的水平，有些地方还需要跟大家一起学习。,分析进阶,对于结构的稳定性计算可以使用特征值屈曲分析,计算过程 Step1：进行静力解析 解析类型默认Soln Controls选项下Analysis Option勾选 Calculate prestress effects选项，OK 定义载荷并求解。载荷大小1（这样施加，在后面得到的特征值就是压杆失稳时的最大载荷），点击菜单列表最后的Finish结束静力计算 Step2：进行特征值分析 解析类型选择Engin Buckling Analysis Option下设置 NMODE设置特征值数1（一般我们只需要第一阶就行，也可填写2，3）Load Step Opts下：Solu Printout中FREQ勾选Every substep DB/Results File中FREQ勾选Every substep,分析进阶_特征值屈曲分析,对于结构的稳定性计算可以使用特征值屈曲分析（续）,ExpansionPass/single Expand/Expand Modes NMODE填1（与的设置数值一样）Elcalc Calculate elem results？Yes(可以查看屈曲变形的云图)求解 Step3：查看结果 General Postproc/Results Summary查看TIME/FREQ值。如果前面的载荷F不是1，在许用最大载荷值=F 查看失稳云图：General Postproc/Read Results/First Set(多阶的可以逐个查看)General Postproc/Plot Results/,Tips：对于受力复杂的模型，由于不是受到一个载荷的作用，需要进行多次调整静力载荷，使最后计算得 到的值 为10.01时，施加的静力载荷即屈曲许用载荷。失稳的云图只显示失稳的状态，其应力值没有意义。,分析进阶_特征值屈曲分析,对于结构的稳定性计算可以使用特征值屈曲分析（实例1）,【已知】材料Q235圆钢，直径100mm，长度2000m，A端固定。计算屈曲载荷Fcr。工况1：B端施加轴向作用力 工况2：B端距轴心偏移200mm施加平行于轴向作用力。,【理论计算】参考机械设计手册的算法工况1：Fcr1=624KN工况2：Fcr2=415KN（经验公式）【ANSYS计算】工况1：Fcr1=622KN工况2：Fcr2=596KN,Tips：对于中心压杆计算来说，采用特征值屈曲计算的结果与理论计算结果相符，但对于偏心压杆其结果则较理论结算偏大（高50%）。,分析进阶_特征值屈曲分析,对于结构的稳定性计算可以使用特征值屈曲分析（实例2）,【已知】H型钢，b=124mm,h=248mm，t=5mm，tf=8mm，长度8000mm。A端固定，B端施加作用力。计算屈曲载荷Fcr。,【理论计算】参考机械设计手册的算法 Fcr=2769N【ANSYS计算】Fcr=3070KN（网格线段长度100）误差11%Fcr=3078KN（网格线段长度20）误差6.3%Fcr=3079KN（网格线段长度10）误差5.9%,分析进阶_特征值屈曲分析,分析进阶_接触分析,结构件连接处作为一体化处理可以解决整体钢结构的应力分析问题，但是如果想要研究连接处的应力情况，则前面提到的方法无法得到准确的结果。例如：通过螺栓连接的表面之间会在外载荷的作用下可能发生相互挤压，或者发生分离。当结构件受到复杂外载荷作用时，在计算之前我们无法预知接触面之间的接触范围。此时我们需要更加智能和精确计算方法-接触分析,接触分析的一般步骤如下：Step1：建立几何模型（与前面的方法相同，略）Step2：设置接触面Step3：计算及查看结果,用螺栓预紧力作用下的分析结果,用螺栓连接的法兰面分析结果（变形方法500倍）,分析进阶_接触分析,接触面设置Step2：Modeling/Contact Pair 弹出Contact Manager对话框,新建接触对,编辑属性,删除接触对,1.点击新建接触对后出现右侧窗口 通过这个窗口设置分析中可能接触的几何体（面，体，节点）,分析进阶_接触分析,接触面设置Step2：Modeling/Contact Pair 弹出Contact Manager对话框,2.选择几何体类型,1.选择接触类型（面-面，节点-面）,3.点击选择接触面,设置接触面,4.点击进入下一步,分析进阶_接触分析,接触面设置Step2：Modeling/Contact Pair 弹出Contact Manager对话框,1.设置接触面摩擦系数,2.设置选项 ANSYS的帮助文件建议：先运行一下计算后，如果出现问题再回来查找是不是需要调整接触的这些参数。,设置接触面,3.点击完成创建接触对,分析进阶_接触分析,接触面设置Step2：Modeling/Contact Pair 弹出Contact Manager对话框,难点：1.进行接触分析首先需要单元在分析开始时恰恰处于“刚好接触”的状态。在ANSYS帮助文件的Mechanical APDL 下的中介绍了调整初始接触状态的几种方法。,当初始状态是模型之间有间隙时（如下图，间隙为0.5mm），计算时会出现下面的警告，导致计算无法进行。在编辑属性的对话框中的Initial Adjustment中的将该选项设置为Close Gap可以解决这个问题。,间隙0.5mm,当间隙过大时的警告内容,分析进阶_接触分析,接触面设置Step2：Modeling/Contact Pair 弹出Contact Manager对话框,难点2.设置螺栓螺栓的处理使用link10单元（只受拉力）连接螺栓连接的两个表面。Link10的实常数中设置初始应变（应变值根据预紧力的大小和螺栓的直径计算的结果作为初始输入值）。由于连接板在初始预紧力的作用下会发生变形，导致link单元在分析中的实际预紧力小于应加的预紧力，所以在施加外载荷之前，先进行一次计算，确定螺栓的折合应变值，使计算结果更加准确。,分析进阶_接触分析,接触面设置Step3：查看结果,结算结果除了Von应力和位移的结果以外，我们还可以查看接触应力等等结果,接触应力,接触间隙,接触状态,分析进阶_接触分析,接触实例-拉板销轴的接触分析,拉力10t 板厚20 销孔直径65mm 拉板外圆直径110mm,Von Stress,接触状态,接触间隙,接触应力,
