CAE软件操作技巧ABC

精品文档-下载后可编辑CAE软件操作技巧ABC1在ANSYS中如何显示梁截面

通过输入/eshape命令行即可.需要说明的是,一般的梁杆单元都可以通过/eshape命令显示截面,但是其截面均为根据输入的实常数所换算出的等效矩形截面,只有诸如beam44之类的单元可以保存通过Sections定义的截面形状并通过/eshape显示出来.

2ANSYS中梁的铰接处理

通常,梁单元之间通过公用节点使得相邻的单元表现为固接形式,相当于在公用节点处约束全部自由度,而对于铰接的表现形式(约束平动自由度和释放转动自由度),可以通过在铰接处建立2个keypoint,使得网格划分时在1点存在2个重合节点,而后在2个节点处通过Preprocessor>CouplingCeqn>CoupleDOFS指定所有平动自由度相互耦合(释放了转动自由度),这样即可模拟铰接.

3ANSYS中梁问题的弯矩图绘制

在用ANSYS分析梁问题时,无法通过GeneralPostproc>PlotResults>ContourPlot查看弯矩结果,但可以通过定义etable实现.

首先需要明确想要查看的结果对应于所使用单元的编号(help中各单元信息的ItemandSequenceNumbers表格),然后在GeneralPostproc>EiementTable中定义相应的单元表,item为smisc,在箭头所示框内加入smisc中的项目编号.注意help中的x,y,z方向为单元局部坐标.最后在GeneralPostproc>PlotResults>ContourPlot>LineElementRes中分别选择I,J节点的elementtable,即可绘制弯矩图.

4ANSYS梁问题截面方向定义

在分析梁问题时,有时需要定义梁截面的方向,可以在Preprocessor>Meshing>MeshAttributes中定义,选择其中的PickOrientationKeypoint(s),点击确定后可以通过选择Keypoint定义网格划分后的截面方向.

5使用完全积分单元时的剪力自锁问题及其解决方法

梁弯曲的基本特征见图1.当梁受弯时,轴向应变在厚度方向(竖直方向)上呈线性变化,厚度方向上无应变,也没有剪应变.如图2所示,1阶完全积分4节点四边形单元弯曲时,轴向应变通过积分点的水平长度变化,厚度方向应变通过积分点的垂直长度变化,而剪应变则是水平线与垂直线之间夹角的变化.单元中存在的剪应变与实际情况明显不符,这是由单元的数学描述而产生的.单元边不能弯曲使得原本不存在的剪应力出现,且使得单元变形表现为剪切变形而非弯曲变形,称为剪力自锁现象.

ね1梁弯曲基本特征图2完全积分单元剪力自锁剪力自锁问题只影响受弯曲载荷的完全积分线性单元,这些单元功能在受直接或剪切载荷时没有问题.只有能确定在所分析的模型中载荷只会使结构产生小弯曲时,才可以采用完全积分线性单元.如果载荷产生的位移中包含较大的弯曲部分或不能确定其类型,则应该采用不同的单元类型.

由于2阶单元的边界可以弯曲(见图3),没有剪力自锁问题,因此在分析一般问题时较接近理论值.但是,在复杂应力状态下,完全积分二次单元也可能发生锁死.此时需要采用其他的解决方法.

图3受弯曲的完全积分二次单元的变形

针对完全积分单元剪力自锁现象的解决方法如下:

(1)使用减缩积分单元;

(2)使用扩充节点的单元,例如原来使用4节点四边形单元,可改为8节点四边形单元;

(3)单元形状尽可能规则,长宽比、斜度、锥度以及翘曲等都应得到控制以减少和避免自锁.

6使用减缩积分单元时的沙漏现象及其解决方法

减缩积分单元与完全积分单元相比,在每个方向上少用1个积分点,因而1阶(线性)减缩积分单元只在单元中心有1个积分点.只有四边形和六面体单元才能采用减缩积分,而所有其他四面体和三角形采用完全积分,然而这2类单元可以同时使用.采用减缩积分单元可以解决剪力自锁问题,然而减缩积分单元在使用中又会产生沙漏问题.

沙漏问题是指减缩积分单元在弯曲时出现如图4所示的形状类似沙漏的不正常应变,因而得名.这是因为单元在变形时,通过积分点的水平和垂直线长度以及两者夹角均没有变化,单元单个积分点上所有的应力分布都为0.由于单元扭曲产生应变能,所以这种弯曲的变形模态是零能量模式.在较粗的网格中,这种零能量模式可以通过网格扩展,从而产生无意义的结果.

图4减缩积分单元的沙漏问题

如果分析对象中有多个此类单元沿厚度方向排列,则分析对象的变形情况计算结果见图5.在厚度方向上可测得正确的轴向应变,剪应变为0.因此,只要低阶减缩积分单元足够精细(在厚度方向至少4个单元),可以用此类单元模拟弯曲问题.

图5低阶减缩积分单元模拟弯曲时变