ANSYS分析特征值屈曲与接触.pptx

1.特征值屈曲分析（比如：压杆稳定性，板的稳定性）特征值屈曲分析（比如：压杆稳定性，板的稳定性）2.接触分析接触分析【心情心情】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。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。的水平，有些地方还需要跟大家一起学习。分析进阶第1页/共14页对于结构的稳定性计算可以使用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 计算过程计算过程 Step1：进行静力解析：进行静力解析 解析类型默认解析类型默认Soln Controls选项下选项下Analysis Option勾选勾选 Calculate prestress effects选项，选项，OK 定义载荷并求解。定义载荷并求解。载荷大小载荷大小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），（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点击菜单列表最后的Finish结束静力计算结束静力计算 Step2：进行特征值分析：进行特征值分析 解析类型选择解析类型选择Engin Buckling Analysis Option下设置下设置 NMODE设置特征值数设置特征值数1 （一般我们只需要第一阶就行，也可填写（一般我们只需要第一阶就行，也可填写2，3）Load Step Opts下：下：Solu Printout中中FREQ勾选勾选Every substep DB/Results File中中FREQ勾选勾选Every substep 分析进阶_特征值屈曲分析第2页/共14页对于结构的稳定性计算可以使用特征值屈曲分析（续）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填填1（与（与的设置数值一样）的设置数值一样）Elcalc Calculate elem results？Yes(可以查看屈曲变形的云图可以查看屈曲变形的云图)求解求解 Step3：查看结果：查看结果 General Postproc/Results Summary查看查看TIME/FREQ值值。如果前面的载荷如果前面的载荷F不是不是1，在许用最大载荷值，在许用最大载荷值=F 查看失稳云图：查看失稳云图：General Postproc/Read Results/First Set(多阶的可以逐个查看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，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，使最后计算得使最后计算得 到的到的值值 为时，施加的静力载荷即屈曲许用载荷。为时，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。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_特征值屈曲分析第3页/共14页对于结构的稳定性计算可以使用特征值屈曲分析（实例对于结构的稳定性计算可以使用特征值屈曲分析（实例1）【已知已知】材料材料Q235圆钢，直径圆钢，直径100mm，长度，长度2000m，A端固定。计算屈曲载荷端固定。计算屈曲载荷Fcr。工况工况1：B端施加轴向作用力端施加轴向作用力 工况工况2：B端距轴心偏移端距轴心偏移200mm施加平行于轴向作用力。施加平行于轴向作用力。AB【理论计算理论计算】参考机械设计手册的算法参考机械设计手册的算法工况工况1：Fcr1=624KN工况工况2：Fcr2=415KN（经验公式）（经验公式）【ANSYS计算计算】工况工况1：Fcr1=622KN工况工况2：Fcr2=596KNTips：对于中心压杆计算来说，采用特征值屈曲计算的结果与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（高偏大（高50%50%）。）。分析进阶_特征值屈曲分析第4页/共14页对于结构的稳定性计算可以使用特征值屈曲分析（实例对于结构的稳定性计算可以使用特征值屈曲分析（实例2）【已知已知】H型钢，型钢，b=124mm,h=248mm，t=5mm，tf=8mm，长度，长度8000mm。A端固定，端固定，B端施加作用力。计算屈曲载荷端施加作用力。计算屈曲载荷Fcr。AB【理论计算理论计算】参考机械设计手册的算法参考机械设计手册的算法 Fcr=2769N【ANSYS计算计算】Fcr=3070KN（网格线段长度（网格线段长度100）误差）误差11%Fcr=3078KN（网格线段长度（网格线段长度20）误差）误差6.3%Fcr=3079KN（网格线段长度（网格线段长度10）误差）误差5.9%分析进阶_特征值屈曲分析第5页/共14页分析进阶_接触分析接触分析 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。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-接触分析接触分析接触分析的一般步骤如下：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）：建立几何模型（与前面的方法相同，略）Step2：设置接触面：设置接触面Step3：计算及查看结果：计算及查看结果用螺栓预紧力作用下的分析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用螺栓连接的法兰面分析结果（变形方法（变形方法500倍）倍）第6页/共14页分析进阶_接触分析接触分析 接触面设置接触面设置Step2：Modeling/Contact Pair 弹出弹出Contact Manager对话框对话框新建接触对新建接触对编辑属性编辑属性删除接触对删除接触对1.点击新建接触对后出现右侧窗口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，通过这个窗口设置分析中可能接触的几何体（面，体，节点体，节点）1.选择几何体类型选择几何体类型2.选择几何体性质选择几何体性质（柔性，刚性（柔性，刚性）3.点击选择目标面点击选择目标面 （中键确认）（中键确认）设置目标面设置目标面4.进入下一步进入下一步第7页/共14页分析进阶_接触分析接触分析 接触面设置接触面设置Step2：Modeling/Contact Pair 弹出弹出Contact Manager对话框对话框2.选择几何体类型选择几何体类型1.选择接触类型选择接触类型（面（面-面，节点面，节点-面）面）3.点击选择接触面点击选择接触面设置接触面设置接触面4.点击进入下一步点击进入下一步第8页/共14页分析进阶_接触分析接触分析 接触面设置接触面设置Step2：Modeling/Contact Pair 弹出弹出Contact Manager对话框对话框1.设置接触面摩擦系数设置接触面摩擦系数2.设置选项设置选项 ANSYS的帮助文件建议：的帮助文件建议：先运行一下计算后，如果出现先运行一下计算后，如果出现问题再回来查找是不是需要调问题再回来查找是不是需要调整接触的这些参数。整接触的这些参数。设置接触面设置接触面3.点击完成创建接触对点击完成创建接触对第9页/共14页分析进阶_接触分析接触分析 接触面设置接触面设置Step2：Modeling/Contact Pair 弹出弹出Contact Manager对话框对话框难点：难点：1.进行接触分析首先需要单元在分析开始时恰恰进行接触分析首先需要单元在分析开始时恰恰处于处于“刚好接触刚好接触”的状态。的状态。在在ANSYS帮助文件的帮助文件的Mechanical APDL 下的中介绍了调整初始接触状态的几种方法。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，当初始状态是模型之间有间隙时（如下图，间隙为），计算时会出现下面的警告，导致计间隙为），计算时会出现下面的警告，导致计算无法进行。算无法进行。在编辑属性的对话框中的在编辑属性的对话框中的Initial Adjustment中的将该选项设置为中的将该选项设置为Close Gap可以解决这个问题。可以解决这个问题。间隙当间隙过大时的警告内容第10页/共14页分析进阶_接触分析接触分析 接触面设置接触面设置Step2：Modeling/Contact Pair 弹出弹出Contact Manager对话框对话框 难点难点2.设置螺栓螺栓的处理设置螺栓螺栓的处理使用使用link10单元（只受拉力）连接螺栓连接的两个表面。单元（只受拉力）连接螺栓连接的两个表面。Link10的实常数中设的实常数中设置初始应变置初始应变（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）。（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，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。使计算结果更加准确。板的变形板的变形第11页/共14页分析进阶_接触分析接触分析 接触面设置接触面设置Step3：查看结果：查看结果结算结果除了结算结果除了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应力接触间隙接触间隙接触状态接触状态第12页/共14页分析进阶_接触分析接触分析 接触实例接触实例-拉板销轴的接触分析拉板销轴的接触分析 拉力拉力10t 板厚板厚20 销孔直径销孔直径65mm 拉板外圆直径拉板外圆直径110mmVon Stress接触状态接触状态接触间隙接触间隙接触应力接触应力第13页/共14页感谢您的观看！第14页/共14页