ANSYS梁结构的应力及内力后处理PPT18

06-梁结构的的应力及及内力后后处理算例来源源：安世亚亚太公司司算例制作：孟志华算例校核：关键键词：：梁单元、、Beam188、弯矩、、剪力、、内力摘要本算例对对一个支支架结构构的梁几几何模型型，基于于静力分分析的结结果进行行专门的的后处理理探讨。。该支架架结构被被简化为为梁结构构，采用用了Beam188单元。本本算例可可以学习习掌握ANSYS中梁模型型的应力力及弯矩矩、剪力力、轴力力等特殊殊结果的的后处理理方法，，并了解解关于查查看某些些方向、、某些局局部、某某些时刻刻特定结结果的设设置方法法。本例题是是ANSYS中梁单元元结果后后处理的的基本例例题，是是梁结构构分析的的入门题题目。案例描述述本算例对对一个支支架结构构进行静静力分析析，并提提取梁单单元的弯弯矩、剪剪力、轴轴力等结结果，支支架结构构被简化化为梁结结构。支架梁的的结构尺尺寸如下下图，为为三角形形梁结构构。截面面尺寸如如下图，，为焊接接角钢截截面。3.1打开ANSYSWorkbench，打开Mechanical静力分析析模块。。（1） 首先先启动ANSYSWorkbench环境。然然后通过过【File】菜单或快快捷按钮钮，导入入已有的的“梁支支架.wbpj”文件。文文件已经经提供了了梁的几几何模型型和横截截面信息息，并且且梁的连连接节点点已经做做了“共共享拓扑扑”处理理。（2） 在Workbench环境的起起始界面面下，在在项目视视窗【ProjectSchematic】】中，已经经创建了了一个静静力分析析过程项项目A。在项目目A中，双击击【Model】】（也有使使用鼠标标右键弹弹出菜单单），即即可打开开Mechanical模块，在在该模块块内进行行网格划划分、荷荷载施加加、求解解计算、、后处理理。提示：ANSYS已经提供供了静力力分析、、模态分分析、热热分析等等分析流流程的工工具箱，，工程师师可根据据工程需需要，拖拖动所需需流程模模板放置置到项目目流程的的视窗中中。本例例题使用用的静力力分析流流程，从从上至下下包含了了工程材材料数据据、几何何建模、、有限元元模型、、分析工工况设置置、求解解计算、、后处理理等步骤骤，可分分别打开开不同的的模块来来完成不不同的操操作。3.5.静力分析求解解本例题虽然使使用了梁模型型，但仍为常常规的静力、、线性问题，，因此无需进进行更多的求求解控制。但但是，因为梁梁单元的长度度尺寸远大于于截面尺寸的的特点，与实实体单元在后后处理上略有有不同，因此此，一般应找找到左边目录录树【Outlines】-【StaticStructural】-【Solution】，点击，然然后在下方细细节设置面板板中，将【BeamSectionResults】选项设置为为“Yes”。然后，在左边目录录树【Outlines】-【StaticStructural】或者【Solution】位置，点鼠鼠标右键，弹弹出菜单选Solve，进行求解。提示：梁单元截面的应应力应变结果果，默认设置为No，即不计算截截面的应力应应变结果。提示：如果目目录树中的【【Solution】旁边显示绿绿色对勾符号号，表示已经经求解完成，，如果显示为为黄色闪电符符号，则表示示需要邮件弹弹出菜单进行行求解或其他他操作。3.3查看梁的应力结果（1） 插入并查查看VonMises应力结果：计计算完成后，，在左侧目录录树【outline】-【【Solution】位置，鼠标右右键，弹出菜菜单，选择-【insert】-【【stress】-【Equivalentstress/Von-mises】，即可在Solution栏下插入一个个Von-mises应力的结果。。然后继续在在左侧目录树树【outline】-【【Solution】上用鼠标右键键弹出菜单，，选择EvaluateResults，完成结果文文件的数据导导入和图形显显示。然后，鼠标点点击目录树中中新插入的EquivalentStress应力，即可看看到应力云图图的显示。在在本例题中，，Von-miese应力最大值为为15Mpa，位置在斜梁梁支撑根部的的角钢下部翼翼缘。3.3查看梁的位移结果（2） 插入并查查看位移结果果：同理，在在后处理的弹弹出菜单中，，选择-【insert】-【【Deformation】-【Total】】，即可插入一一个结构总位位移的结果。。然后继续在在左侧目录树树【outline】-【【Solution】上用鼠标右键键弹出菜单，，选择EvaluateResults，完成结果文文件的数据导导入和图形显显示。该例题的结构构总位移，即即X、Y、Z三方向的位位移矢量和和，为1.46mm。3.4.查看约束支支反力结果果（1）插入并查看支反反力结果：：在目录树树【Solution】的右键弹弹出菜单中中，选择-【insert】-【Probe】-【ForceReaction】，即可插插入一个约约束支反力力的结果。。接下来在在该约束支支反力的细细节设置面面板中，在在【BoundaryCondition】栏上指定定要查看之之前施加的的FixedSupport约束的支反反力。（2）然后继续在左侧侧目录树【【Solution】上用鼠标标右键弹出出菜单，选选择EvaluateResults，完成结果果的运算和和图形显示示。在图形形窗口，显显示了支反反力的方向向，斜向上上。在左下下方的细节节设置面板板、以及右右下方的结结果数据表表格中，都都显示了支支反力的各各个方向分分量数值，，支反力总总值为22350N。提示：读者者也可以一一次性添加加多个后处处理的结果果，然后统统一用EvaluateResults来完成结果果的运算，，而不用每每插入一个个结果后处处理，就运运算一次。。12343.5.利用BeamTools查看梁的组组合应力和和位移结果果ANSYS提供了针对对梁单元后后处理的一一组专门工工具BeamTools，用于查看看梁的拉压压、弯曲及及组合应力力和位移结结果。（1） 在结果果的目录树树中添加BeamTools工具：在目目录树【Solution】的右键弹出出菜单中，，选择-【insert】】-【BeamTool】】-【BeamTool】】，即可在左左侧目录树树中插入一一个BeamTools工具。3.5.利用BeamTools查看梁的组组合应力和和位移结果（续））（2） 查看结结果1：BeamTools工具中自带带了梁的轴轴向拉压应应力、拉弯弯组合应力力的结果。。右键点击击该工具，，并在弹出出菜单使用用EvaluateResults。（3） 点击BeamTool工具的【DirectStress】，将在视图图窗口中显显示轴向拉拉压应力结结果分布如如下图。显显然，上部部的梁是受受拉构件，，拉应力11Mpa，斜撑梁是是受压构件件，压应力力13Mpa。3.5.利用BeamTools查看梁的组组合应力和和位移结果果（续）（4） 查看结结果2：点击目录录树BeamTool工具中的【MaxCombinedStress】】，则显示出出轴向+弯曲的最大大应力组合合分布，代代表。从图图中看到最最大值12Mpa，最小值13Mpa。与轴向的的应力结果果相差很小小，这是因因为本例题题中，三角角支架梁的的弯矩作用用较小，梁梁构件主要要承担轴向向拉压力。。提示示：：如如果果需需要要更更多多的的组组合合方方式式，，则则在在目目录录树树下下的的BeamTool工具具上上再再点点击击右右键键插插入入需需要要的的结结果果。。3.6.查看看梁梁的的弯弯矩矩、、剪剪力力、、轴轴力力结结果果有限限元元分分析析中中，，求求解解的的是是位位移移，，应应力力应应变变根根据据位位移移导导出出。。ANSYS等大型通用软软件，一般只只给出位移、、应力、应变变结果。而对对于梁、壳结结构，在部分分行业中有一一些传统的校校核验算方式式，是通过弯弯矩、剪力、、轴力来计算算的。因此，，在ANSYS中也特别提供供了针对内力力的结果处理理方案。读者者应认真掌握握该处理方法法。（1） 在目录树树中添加轴力力结果：在目目录树【Solution】的右键弹出菜菜单中，选择择-【insert】-【【BeamResults】-【【AxialForce】，即可在左侧侧目录树中插插入一个梁的的轴力分布结结果。右键点点击目录树下下的该结果，，在弹出菜单单使用EvaluateResults，可以完成结结果的运算和和显示。3.6.查看梁梁的弯弯矩、、剪力力、轴轴力结果（（续））（2）在在目录录树中中添加加弯矩矩云图图的结结果：：在目目录树树【Solution】的右键键弹出出菜单单中，，选择择-【insert】】-【【BeamResults】-【BendingMoment】】，即可可在左左侧目目录树树中插插入一一个梁梁的弯弯矩分分布结结果。。右键键点击击目录录树下下的该该结果果，在在弹出出菜单单使用用EvaluateResults，可以以完成成结果果的运运算和和显示示。3.6.查看梁梁的弯弯矩、、剪力力、轴轴力结结果（（续））在目录录树中中添加加“支支架水水平梁梁”的的弯矩矩内力力图结结果：：再次次在目目录树树【Solution】的右右键弹弹出菜菜单中中，选选择-【insert】-【BeamResults】-【BendingMoment】，即即可在在左侧侧目录录树中中插入入一个个梁的的弯矩矩结果果。然后，，特别别注意意，要要在该该结果果的下下方细细节设设置面面板中中，将将【Geometry】栏修修改为为指定定要显显示弯弯矩图图的梁梁构件件，即即，先先选中中“支支架的的水平平梁””构件件，并并点击击Apply确认。。接下来来，特特别注注意，，如下下图，，在目目录树树的该该结果果位置置点右右键，，在弹弹出菜菜单中中首先先选择择【ConverttoPathResults】，然然后再再使用用【EvaluateAllResults】进行行结果果运算算和显显示。。该【【ConverttoPathResults】操作作，是是将指指定梁梁构件件的弯弯矩，，沿梁梁的轴轴线显显示为为弯矩矩图的的形状状。然后，，查看看结果果，即即可看看到视视图窗窗口中中，上上半部部分图图形为为弯矩矩的云云图分分布，，下半半部分分的【【Graph】窗口口，显显示横横坐标标为沿沿梁长长度、、纵坐坐标为为弯矩矩值的的“弯矩内内力图图”。提示：：弯矩内内力图图给出出的结结果，，与弯弯矩云云图显显示的的结果果，数数值是是一致致的，，只是是表现现形式式不同同。3.6.查看梁的的弯矩、、剪力、、轴力结结果（续续）（4） 同理理，请读读者自行行再添加加水平梁梁构件的的剪力图图、轴力力图，并并使用【ConverttoPathResults】】的处理方方法，将将结果显显示为云云图和内内力图两两种形式式。提示：在在显示内内力或应应力的结结果时，，可以在在相应的的下图中中细节设设置面板板中，更更详细的的指定需需要查看看X、Y、Z等方向的的结果，，也可以以查看整整个时间间步或某某个时刻刻的结果果，也可可以查看看整体模模型或者者某个零零件或几几何点的的结果。。读者自自行修改改这些设设置加以以练习。。3.7.调整网格格尺寸，，观察结结果的变变化情况况有限元分分析中，，网格划划分的尺尺寸大小小，对计计算结果果的精度度影响较较大。对对该例题题的梁单单元，采采用了Beam188铁木辛柯柯单元。。Beam188单元虽然然功能更更全面计计算更稳稳定，但但比传统统的Beam4欧拉伯努努利梁单单元要求求更密的的网格，，才能获获得更精精确的结结果。一一般建议议，使用用188单元，单单根梁的的单元数数建议在在10个以上，，或者是是采用带带中节点点的Beam189单元，才才可以获获得较好好的求解解精度，，并得到到较为准准确的弯弯矩图最最大值。请读者自自行用本本题目进进行测试试，把目目录树【Mesh】下的网格格尺寸Sizing，从现有有的200mm，修改为为100、400、8