ANSYS workbench板杆模型仿真测试及验证
展开全部
一、实验目的
1、测试ANSYS workbench进行板杆有限元模型建模相关功能的可行性;
2、通过与ANSYS APDL的计算结果进行对比,验证仿真计算结果的正确性。
二、算例说明
1、单元类型
点击Type 1 MASS21->Options,将K3更改为3-D w/o rot iner。如下图所示。
点击Type 4 MPC184->Options,将K1更改为Rigid Beam。如下图所示。
2、实常数设置
选择MASS21单元,设置质点的重量为0.01kg。如下图所示。
3、材料属性设置
这里我们使用两种材料,这两种材料的弹性模量均为2E11Pa,泊松比均为0.3,而材料1的密度设置为7850kg/m³,材料2的密度设置为0 kg/m³。材料2用于MPC单元,其余单元均使用材料1。设置如下图所示。
4、截面形状设置
梁单元的截面形状为实心圆,半径为0.05米,SHELL单元的厚度为0.02米。
5、几何建模
6、网格划分
首先对几何元素赋单元类型、材料和截面形状等属性。之后对质点对应的两个KeyPoint绘制网格,然后对梁和面绘制网格(每条线上均为6个单元),网格划分结果如下图所示。
划分好网格之后,还需要定义梁和两个面的MPC,在Modeling->Creat->Contact Pair中创建。在Basic选项卡中的Contact algorithm设置为MPC algorithm。
7、定义边界条件
约束左下方端点的所有自由度。
8、求解设置
Solution->Analysis->New Analysis中更改为Modal。
Solution->Analysis->Analysis Options中设置求解的模态的数量。
点击Solve->Current LS进行求解。
9、计算结果
加入MPC无法计算,去除MPC之后的结算结果为:
模态振型:
将质点的重量改为10时的计算结果为:
三、基于ANSYS workbench的计算
计算结果:
模态振型:
将质点的重量改为10时的计算结果为:
可以看出ANSYS workbench的计算结果与APDL吻合得很好。
1、线与面有相交的地方不同的处理方式(共用节点和建立接触)对最后模态分析的频率结果有不小的影响,尤其是刚体模态的频率。所以最好采用共用节点的方式,具体操作时Mesh Edit->Node Merge,在进行这一步操作之前可能需要Node Move功能将面上一个节点移动到很接近线端点的位置。
2、对于质点的问题,需要注意的是质点依附于的几何元素最好是点,所以在进行几何建模的时候应该提前预留端点用于质点的定义。
其余结论:还可以尝试使用Finite element modeler模块来引入其他软件的有限元模型来作为结构分析的输入,但是我使用CDB文件进行输入MPC被忽略了,并且ANSYS 2019R1中移除了该模块。该模块还支持bdf文件的输入,具体效果如何未进行试验。
1、测试ANSYS workbench进行板杆有限元模型建模相关功能的可行性;
2、通过与ANSYS APDL的计算结果进行对比,验证仿真计算结果的正确性。
二、算例说明
1、单元类型
点击Type 1 MASS21->Options,将K3更改为3-D w/o rot iner。如下图所示。
点击Type 4 MPC184->Options,将K1更改为Rigid Beam。如下图所示。
2、实常数设置
选择MASS21单元,设置质点的重量为0.01kg。如下图所示。
3、材料属性设置
这里我们使用两种材料,这两种材料的弹性模量均为2E11Pa,泊松比均为0.3,而材料1的密度设置为7850kg/m³,材料2的密度设置为0 kg/m³。材料2用于MPC单元,其余单元均使用材料1。设置如下图所示。
4、截面形状设置
梁单元的截面形状为实心圆,半径为0.05米,SHELL单元的厚度为0.02米。
5、几何建模
6、网格划分
首先对几何元素赋单元类型、材料和截面形状等属性。之后对质点对应的两个KeyPoint绘制网格,然后对梁和面绘制网格(每条线上均为6个单元),网格划分结果如下图所示。
划分好网格之后,还需要定义梁和两个面的MPC,在Modeling->Creat->Contact Pair中创建。在Basic选项卡中的Contact algorithm设置为MPC algorithm。
7、定义边界条件
约束左下方端点的所有自由度。
8、求解设置
Solution->Analysis->New Analysis中更改为Modal。
Solution->Analysis->Analysis Options中设置求解的模态的数量。
点击Solve->Current LS进行求解。
9、计算结果
加入MPC无法计算,去除MPC之后的结算结果为:
模态振型:
将质点的重量改为10时的计算结果为:
三、基于ANSYS workbench的计算
计算结果:
模态振型:
将质点的重量改为10时的计算结果为:
可以看出ANSYS workbench的计算结果与APDL吻合得很好。
1、线与面有相交的地方不同的处理方式(共用节点和建立接触)对最后模态分析的频率结果有不小的影响,尤其是刚体模态的频率。所以最好采用共用节点的方式,具体操作时Mesh Edit->Node Merge,在进行这一步操作之前可能需要Node Move功能将面上一个节点移动到很接近线端点的位置。
2、对于质点的问题,需要注意的是质点依附于的几何元素最好是点,所以在进行几何建模的时候应该提前预留端点用于质点的定义。
其余结论:还可以尝试使用Finite element modeler模块来引入其他软件的有限元模型来作为结构分析的输入,但是我使用CDB文件进行输入MPC被忽略了,并且ANSYS 2019R1中移除了该模块。该模块还支持bdf文件的输入,具体效果如何未进行试验。
已赞过
已踩过<
评论
收起
你对这个回答的评价是?
推荐律师服务:
若未解决您的问题,请您详细描述您的问题,通过百度律临进行免费专业咨询