ANSYS网格划分精度对薄板结构应力及位移影响分析

1、/夕卜径ei壁厚t=o.00120kN20kN1X10.001(a)(b)ANSYS板壳单元网格划分精度对薄板结构位移及应力影响分析摘要：板壳结构在工程上有着十分广泛的应用，对某些结构采用板壳单元进行分析往往能得到足够的精度和良好的效杲。但不同的网格划分精度对结呆会产生不同的影响。本文依据某实例采用三种不同网格划分精度对薄板结构的应力及位移的影响进行了分析，得出在ansys软件中采用板壳单元shell61对薄板结构进行计算分析时，网格划分类型相同的条件卜，其计算出的最大位移与应力随板壳单元网格划分精度的增人而增大，但增长幅度较小。关键词：ansys；板壳单元；薄板结构：应力位移：影响分析引言搬

2、壳结构在工程上应用十分广泛。例如，航天航空工业中的飞机、火箭、宇宙飞船：石油化工的罐体容器；工程机械起重设备的箱体、臂架结构等。对某些结构采用板壳单元进行分析计算，能得到足够的精度和良好的效果。应用壳单元可以模拟板壳结构，该结构一个方向的尺度（厚度）远小于其它方向的丿t度，并忽略沿厚度方向的应力。板壳结构是指板的厚度t与其他两个方向的尺寸相比小得多。与平面问题的平板不同，板壳结构的板可以是平板，也可以是单曲面或双曲面板。同时，可以承受任意方向的载荷，也就是既有作用在平面内的载荷，又有作用垂直于平面的载荷。一般板壳结构处于三维应力状态。结构是否为板壳问题，需要确定厚度与其它方位尺寸的比值，若介于

3、1/801/10可归结为薄板（壳）问题，若介于1/101/5之间属于厚板（壳）问题，若大于1/5则不属于板壳结构问题。板壳单元的力学模型取为结构单元的中性面，即以各中性面來代表为不同厚度的板或壳单元的组合体。在工程有限元法的软件设计中，常常将板壳结构划分为薄板、厚板以及壳单元。根据以往经验，薄壁实体在ansys中用实体单元进行计算分析往往得到的结果不准确，误差太人，应采用与结构相匹配的单元进行计算分析。本文以薄板结构为例，采用板壳单元shel!61,网格划分类型为计算结果精度较高的四边形进行分析，比较采用板壳单元shell61进行网格划分其网格划分精度对薄板结构最大位移计应力的影响。分析方案2

4、.1分析对象本文以正方形薄壁桶和圆形薄壁桶（图1）为分析对象，利用ansys软件釆用有限单元法对其进分析。其中两桶长均为6m,正方形薄壁桶横截面边长为lm,圆形薄壁桶横截面直径为lm,两桶壁厚均为0004m,远小于其横截面边长和桶长，属于薄板结构。材料：Q235图1.分析对彖2分析方法本文以图1为例，利用ansys对其结构利用有限单元法计算其位移与应力。确定结构为薄板结构，单元类型选为板壳单元shell61,分析网格划分精度为0.05m、0.1m、以及自由划分条件下对结构计算位移与应力的影响。网格划分精度对位移与应力的影响分析该板壳结构选取单元类型为shell61,网格划分类型为四边形，按薄板

5、进行计算。弹性模量为2.1ell,泊松比为0.3,假设重力为0。分别计算薄板结构在不同网格划分精度条件卞产生的位移及应力，将其进行对比分析，从而得出板壳单元采用不同网格划分精度对薄板结构位移与应力的影响。3.1网格划分精度对位移的影响分析选取图1(a)为研究对象，将在网格划分精度为0.05m、0.1m以及自由划分的条件卜产生的最人位移结果云图进行对比分析，得图2、图3、图4。sm-iSCJlTua-iu烦FY3=0nrcc-.01377S3HX=.01377G0003061.006123.00918.01224500L531.004592007653.010?!013?6图2.网格划分精度为0

6、.05m条件卜位移结呆图0030500010900316301ZZ170015270058100763601090137图3.网格划分精度为0.1m条件卞位移结果图D3PALS0L1TTI0USUB-1TIKE-1V5UBF37S-0WG)rax=.015727K-.013727.00305.006101009LS10122020D15Z500-t57GDD7GZG010G770157Z7图4网格划分精度为自由划分条件卜位移结果图由图2、图3、图4可知，在网格划分精度为0.05nuOlin.自由划分的情况卜；其对应的最人位移分别为0.13力6,0.13744,0.13727,三者相差不人。网格

7、划分时，最小划分精度为自由划分，最人划分精度为0.05m,由此可以看出利用ansys对薄板结构进行计算分析时，其最兴位移随板壳单元网格划分精度的增大而增大，但增长幅度较小。3.1网格划分精度对应力的影响分析选取图1(b)为研究对象，将在网格划分精度为0.05m、0.1m以及自由划分的条件卜产生的最人应力结果云图进行对比分析，得图5、图6、图7。KOUXlSTZJ-1SUBTTJXE=13EQ7(XVG)IKX02992KX=6764.63KX.25920965764.6S97E-*08119ZHJ9勿9EM8.L79E-fO9.2391tO9149EP9R9以09269E4O9图5.网格划分精

8、度为0.05m条件卜应力结呆图ITOAlSOLUHttisrzj-iSUB-1TIXE-1SEQ7aVG)nrcc-.029438泗-1.594535EK233m$169453.SL9E-tO81Q4E-IO9.lSSKt-09.2D7E-09.260006?79EKi$.L29E409.16E*J9N33以09图6网格划分精度为0.1m条件卜应力结果图R0DALSOLVTIOUSHTF-1SUB-1TIKE-1SZQV(AVG)MIX-.0209L:OT=09375.1K.Z65ZN900575.1530I-K)01L5M9.177E4O9ZOGXtOS296E43885EP8L4兀P920614-09265OMJ9图7网格划分精度为自由划分条件下应力结果图由图5、图6、图7可知，在网格划分精度为0.05m、0.111K自由划分的情况下，其对应的最人应力分别为2.69E9,2.33E9,2.65E9,三者相差不大。网格划分时，最小划分精度为0.1m,最人划分精度为0.05m,由此可以看出利用ansys对薄板结构进行计算分析时，其最人应力随板壳单元网格划分精度的增人而增人，但增长幅度较小。4结论利用ansys对薄板结构进行计算分析时，不同的网格划分精度板壳产生的最人位移与最人应力不