基于ANSYS的法兰应力分析与评定
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工字梁建模与应力分析所示为一工字钢梁,两端均为固定端,其截面尺寸为,。
试建立该工字钢梁的三维实体模型,并在考虑重力的情况下对其进行结构静力分析。
其他已知参数如下:弹性模量(也称杨式模量)E= 206GPa;泊松比;材料密度;重力加速度;作用力Fy作用于梁的上表面沿长度方向中线处,为分布力,其大小Fy=-5000N 四、步骤(二)单元类型、几何特性及材料特性定义1定义单元类型。
点击主菜单中的“Preprocessor>ElementType >Add/Edit/Delete”,弹出对话框,点击对话框中的“Add…”按钮,又弹出一对话框(图26),选中该对话框中的“Solid”和“Brick 8node 45”选项,点击“OK”,关闭图26对话框,返回至上一级对话框,此时,对话框中出现刚才选中的单元类型:Solid45,如图27所示。
点击“Close”,关闭图27所示对话框。
注:Solid45单元用于建立三维实体结构的有限元分析模型,该单元由8个节点组成,每个节点具有X、Y、Z方向的三个移动自由度。
2.定义材料特性。
点击主菜单中的“Preprocessor>Material Pro ps >Material Models”,弹出窗口如图28所示,逐级双击右框中“Structural\ Linear\ Elastic\ Isotropic”前图标,弹出下一级对话框,在“弹性模量”(EX)文本框中输入:,在“泊松比”(PRXY)文本框中输入:,如图29所示,点击“OK”按钮,回到上一级对话框,然后,双击右框中的“Density”选项,在弹出对话框的“DENS”一栏中输入材料密度:7800,点击“OK”按钮关闭对话框。
最后,点击图2-31所示窗口右上角“关闭”该窗口。
(三)工字钢三维实体模型的建立1.生成关键点。
所示的工字钢梁的横截面由12个关键点连线而成,其各点坐标分别为:1(,0,0)、2(,0,0)、3(,,0)、4(,,0)、5(,,0)、6(,,0)、7(,,0)、8(,,0)、9(,,0)、10(,,0)、11(,,0)、12(,,0)。
Ansys后处理-如何看应力点击数:3091 更新时间:2012-4-20 16:29:47SX:X-Component ofstress;SY:Y-Component of stress;SZ:Z-Component ofstress--X,Y,Z轴方向应力。
SXY:XY Shear stress;SYZ:YZ Shearstress;SXZ:XZ Shear stress--X,Y,Z三个方向的剪应力。
S1:1stPrincipal stress;S2:2st Principal stress;,S3:3st Principalstress--第一、二、三主应力。
区分:首先把一个微元看成是一个正方体,那么假设三个主应力分别是F1F2F3,那么如果三个力中哪个力最大,就是F1,也是最大主应力,也叫第一主应力,第二大的叫第二主应力,最小的叫第三主应力,因此,是根据大小来定的。
SINT:stress intensity--应力强度,是由第三强度理论得到的当量应力,其值为第一主应力减去第三主应力。
SEVQ:Von Mises是一种屈服准则,屈服准则的值我们通常叫等效应力。
Ansys 后处理中'VonMises Stress'我们习惯称Mises等效应力,它遵循材料力学第四强度理论(形状改变比能理论)。
我们分析后查看应力,目的就是在于确定该结构的承载能力是否足够。
那么承载能力是如何定义的呢?比如混凝土、钢材,应该就是用万能压力机进行的单轴破坏试验吧。
也就是说,我们在ANSYS计算中得到的应力,总是要和单轴破坏试验得到的结果进行比对的。
所以,当有限元模型本身是一维或二维结构时,通过查看某一个方向,如plnsol,s,x等,是有意义的。
但三维实体结构中,应力分布要复杂得多,不能仅用单一方向上的应力来代表结构此处的确切应力值——于是就出现了强度理论学说。
材料力学中的四种强度理论1.第一强度理论:最大拉应力强度理论该理论认为,材料破坏的主要因素是最大拉应力,无论何种状态,只要最大拉应力达到材料的单向拉伸断裂时的最大拉应力,则材料断裂。
ANSYS压力容器应力分析中,列表应力名称问题1.** MEMBRANE **代表 PL?2.** BENDING **代表 PB?3.** MEMBRANE PLUS BENDING **代表 PL+PB?4.** PEAK **代表 F?5.** TOTAL **代表?注:(因为 JB4732中规定,判定各种应力许用极限的参数有一次总体薄膜应力强度 SⅠ(由 Pm 算得);一次局部薄膜应力强度 SⅡ(由 PL 算得);一次薄膜加一次弯曲应力强度 SⅢ(由 PL+PB 算得);一次加二次应力强度 SⅣ( 由 PL+PB+Q 算得 );峰值应力强度 SⅤ( 由 PL+PB+Q+F 算得 )Pm 是一次总体薄膜应力,PL 是一次局部薄膜应力;PB 是一次弯曲应力;Q是二次应力;F是峰值应力)Pm 是一次总体薄膜应力,PL 是一次局部薄膜应力;PB 是一次弯曲应力;Q是二次应力;F是峰值应力)1.** MEMBRANE **代表 PL?2.** BENDING **代表 PB?3.** MEMBRANE PLUS BENDING **代表 PL+PB?4.** PEAK **代表 F?5.** TOTAL **代表?ANSYS 后处理应力线性化得到的结果中:**MEMBRANE ** 代表薄膜应力,可能是一次总体薄膜应力也可能是一次局部薄膜应力。
**BENDING ** 代表弯曲应力,可能是一次弯曲应力也可能属于二次应力。
** MEMBRANE PLUS BENDING ** 根据前 2 者可能是一次薄膜 + 一次弯曲( 1.5kSm ),也可能是一次 + 二次应力( 3 kSm )ANSYS 只能把应力根据平均应力、线性化应力和非线性化应力来区分薄膜应力弯曲应力和峰应力,而不能分出总体薄膜应力和局部薄膜应力,一次应力还是二次应力。
这需要你根据JB4732和ASME VIII-2的标准自己去判断** MEMBRANE **,** BENDING **,** MEMBRANE PLUS BENDING **的类别。
ansys最大主应力中间主应力最小主应力应力三轴度在工程领域中,了解材料的受力情况对于设计和分析至关重要。
其中,应力是一个关键的概念。
应力的理解有助于我们对材料行为和结构表现进行更深入的研究。
而一个常见的应力分析工具就是ANSYS软件。
本文将针对ANSYS中的最大主应力、中间主应力和最小主应力以及应力的三轴度进行详细探讨,并分享一些我个人对这些概念的理解和观点。
1. 最大主应力:最大主应力是在材料中发生的最大应力值。
在使用ANSYS时,最大主应力可以通过应力云图或应力分布图来获得。
最大主应力是应力张力和压缩的最大值,对于材料的破坏和变形具有关键影响。
在进行结构设计或工程分析时,最大主应力的理解至关重要。
通过确定最大主应力的位置和值,我们可以判断出结构中的高应力区域,从而进行相应的优化和改进。
在工程实践中,最大主应力往往用于确定结构的安全边界和疲劳寿命。
2. 中间主应力:中间主应力是指在材料中发生的第二大的应力值。
它是最大主应力和最小主应力之间的中间值。
在ANSYS中,中间主应力可以通过应力云图或应力分布图来观察和分析。
中间主应力在材料的破坏和变形中起着重要的作用。
通过了解中间主应力的分布情况,我们可以判断结构中的应力状态,并进一步推导出其对材料性能和结构行为的影响。
当中间主应力接近零时,材料更容易发生塑性变形;而当中间主应力值较大时,材料更容易发生开裂和破坏。
3. 最小主应力:最小主应力是在材料中发生的最小应力值。
它是应力张力和压缩的最小值。
最小主应力的了解对于材料的变形和疲劳行为具有重要意义。
最小主应力通常用于判断材料的变形和疲劳寿命。
当最小主应力值较小时,材料具有较低的应力集中和变形能力,因此更容易达到寿命极限。
通过对最小主应力的分析,我们可以预测结构中可能出现的疲劳破坏点,并进行适当的设计改进。
4. 应力三轴度:应力三轴度是指材料中应力状态的三个独立参数。
在ANSYS中,应力三轴度可以通过应力场或应力分布图来观察和分析。
ansys后处理该看的那些应力应力材料发生形变时内部产生了大小相等但方向相反的反作用力抵抗外力.把分布内力在一点的集度称为应力(Stress),应力与微面积的乘积即微内力.或物体由于外因(受力、湿度变化等)而变形时,在物体内各部分之间产生相互作用的内力,以抵抗这种外因的作用,并力图使物体从变形后的位置回复到变形前的位置。
我们分析后查看应力,目的就是在于确定该结构的承载能力是否足够。
那么承载能力是如何定义的呢?比如混凝土、钢材,应该就是用万能压力机进行的单轴破坏试验吧。
也就是说,我们在ANSYS计算中得到的应力,总是要和单轴破坏试验得到的结果进行比对的。
所以,当有限元模型本身是一维或二维结构时,通过查看某一个方向,如plnsol,s,x等,是有意义的。
但三维实体结构中,应力分布要复杂得多,不能仅用单一方向上的应力来代表结构此处的确切应力值——于是就出现了强度理论学说。
回顾–材料力学中的四种强度理论1、第一强度理论:最大拉应力强度理论该理论认为,材料破坏的主要因素是最大拉应力,无论何种状态,只要最大拉应力达到材料的单向拉伸断裂时的最大拉应力,则材料断裂。
其中,某点的最大拉应力数值,就是其第一主应力数值。
2、第二强度理论:最大拉应变理论该理论认为,引起材料破坏的主要因素,是最大拉应变。
无论何种状态,只要最大拉应变达到材料拉伸断裂时的最大应变值,则材料断裂。
此时,形式上将主应力的某一综合值与材料单向拉伸轴向拉压许用应力比较,这个综合值就是等效应力——equivalent stress。
相关公式:3、第三强度理论:最大切应力理论该理论认为,引起材料屈服的主要因素是最大切应力,不论何种状态,只要最大切应力达到材料单向拉伸屈服时的最大切应力,则认为材料屈服。
4、第四强度理论:畸变能理论该理论认为,弹性体在外力作用下产生变形,荷载做功、弹性体变形储能,称之为应变能(分为畸变能和体积的改变能)。
引起材料屈服的主要因素是畸变能密度,无论何种状态,只要畸变能密度达到材料单向拉伸屈服时的畸变能密度,材料就屈服。
ansys中的应力与屈服准则ansys后处理该看的那些应力应力材料发生形变时内部产生了大小相等但方向相反的反作用力抵抗外力(把分布内力在一点的集度称为应力(Stress),应力与微面积的乘积即微内力(或物体由于外因(受力、湿度变化等)而变形时,在物体内各部分之间产生相互作用的内力,以抵抗这种外因的作用,并力图使物体从变形后的位置回复到变形前的位置。
我们分析后查看应力,目的就是在于确定该结构的承载能力是否足够。
那么承载能力是如何定义的呢,比如混凝土、钢材,应该就是用万能压力机进行的单轴破坏试验吧。
也就是说,我们在ANSYS计算中得到的应力,总是要和单轴破坏试验得到的结果进行比对的。
所以,当有限元模型本身是一维或二维结构时,通过查看某一个方向,如plnsol,s,x等,是有意义的。
但三维实体结构中,应力分布于是要复杂得多,不能仅用单一方向上的应力来代表结构此处的确切应力值——就出现了强度理论学说。
回顾–材料力学中的四种强度理论1、第一强度理论:最大拉应力强度理论该理论认为,材料破坏的主要因素是最大拉应力,无论何种状态,只要最大拉应力达到材料的单向拉伸断裂时的最大拉应力,则材料断裂。
其中,某点的最大拉应力数值,就是其第一主应力数值。
2、第二强度理论:最大拉应变理论该理论认为,引起材料破坏的主要因素,是最大拉应变。
无论何种状态,只要最大拉应变达到材料拉伸断裂时的最大应变值,则材料断裂。
此时,形式上将主应力的某一综合值与材料单向拉伸轴向拉压许用应力比较,这个综合值就是等效应力——equivalent stress。
相关公式:3、第三强度理论:最大切应力理论该理论认为,引起材料屈服的主要因素是最大切应力,不论何种状态,只要最大切应力达到材料单向拉伸屈服时的最大切应力,则认为材料屈服。
4、第四强度理论:畸变能理论该理论认为,弹性体在外力作用下产生变形,荷载做功、弹性体变形储能,称之为应变能(分为畸变能和体积的改变能)。
基于ANSYS的带孔薄板拉应力分析目录1. 问题描述: (2)2. 有限元建模: (2)3. 网格划分 (4)4. 载荷及求解设置: (5)5. 计算结果与分析: (6)6. 多方案比较: (8)1. 问题描述:本文通过ANSYS计算,来研究带偏心孔的薄板受力情况。
薄板为典型的平面应力问题,所以在ANSYS中通过2D的平面应力模型来进行仿真模拟。
薄板尺寸如下图示,其中左端固定,右端加载均布拉力15KN。
有限元是将结构进行离散化以后进行分析,那么离散化的程度必然对计算结果由影响,也就是说不同的网格数量对计算结果会有影响,本文基于ANSYS有限元分析,对如下结构采用不同的网格数量划分,以及不同的网格形状划分来研究网格对计算结果的影响。
除此以外,单元类型对有限元而言也很重要,因为不同的单元类型决定这个形函数不同,也就是最终构建的位移函数会有区别,那么不同单元类型对计算结果会有多大的影响呢,本文也通过几种常用的单元类型进行分析对比,讨论计算结果。
尺寸单位为mm,薄板许用应力为230MPa。
图1 薄板几何尺寸2. 有限元建模:该仿真采用平面应力进行模拟,所以采用单元类型为Plane183,该单元为高阶2维8节点单元,即网格带有中间节点,这样可以提供有限元的计算精度。
在ANSYS中单元分为低阶和高阶两种,其中低阶不带中间节点,即节点与节点之间的应力只能是线性插值计算,而带有中间节点的单元,其节点与节点之间的应力可以通过二次项拟合,即呈现非线性,所示说一般情况下高阶单元的应力计算结果要比低阶的精度高。
图2 Plane183单元类型选取菜单Utility Menu→Preprocessor→Element Type→Add/Edit/Delete,弹出【Element Types】对话框,单机Add按钮,弹出【Library of Element Types】对话框,设置下面选项:左边列表框中选择Soild;右边列表框中选择8 node 183;图3 单元类型设置本文采用平面应力的方向进行分析,如图3所示,点击单元类型的Options,修改实常数,软件默认实常数K3为平面应力,默认即可。