[原創(chuàng)]薄壁圓筒在彎扭組合變形下主應(yīng)力測定實(shí)驗(yàn)與ANSY分析

2017-03-07 by:CAE仿真在線來源:互聯(lián)網(wǎng)

導(dǎo)讀:薄壁圓筒在彎扭組合變形下的主應(yīng)力,如何使用電測法進(jìn)行測試?怎樣使用ANSYS進(jìn)行分析計(jì)算?ANSYS計(jì)算得出的數(shù)值解,與理論解和測試值對比,誤差大么?

一、問題描述

AB段為薄壁圓筒,在扇臂AC的端部C點(diǎn)受集中力P作用,分析薄壁圓筒L1和L2處的主應(yīng)力。

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二、實(shí)驗(yàn)測試

本實(shí)驗(yàn)名稱是“薄壁圓筒在彎扭組合變形下主應(yīng)力測定實(shí)驗(yàn)”,用電測法測定平面應(yīng)力狀態(tài)下主應(yīng)力的大小及方向。

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材料力學(xué)多功能實(shí)驗(yàn)架

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薄壁圓筒測試點(diǎn)

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接線方式

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接線方式

三、實(shí)驗(yàn)測試值、解析解和ANSYS解

表中ANSYS解和實(shí)驗(yàn)測試值,是與解析解比較的誤差。請分析實(shí)驗(yàn)誤差產(chǎn)生的原因。

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四、理論計(jì)算

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五、GUI步驟

1.進(jìn)入ANSYS

程序→ ANSYS → ANSYS Product Launcher → 改變working directory到指定文件夾 → 在jobname輸入:file→ Run。

2.定義單元屬性

(1)定義單元類型:MainMenu >Preprocessor >Element Type >Add/ Edit/ Delete →Add →在左列表框中選擇Beam,在右列表框中選擇2 node 188→OK。

(2)定義截面:MainMenu >Preprocessor >Sections >Beam >Common Sections →ID:1,在Sub-Type下拉框選擇圓形截面:Ri:17.9;Ro:20;N:40 → Meshview →OK。

(3)設(shè)置材料屬性:MainMenu > Preprocessor > Material Props > Material Models → Structural→ Linear → Elastic → Isotropic → EX:2.06E5(彈性模量);PRXY:0.26(泊松比) → OK。

3.建立幾何模型

(1)生成關(guān)鍵點(diǎn):MainMenu >Preprocessor >Modeling >Create >Keypoints >In Active CS →依次輸入關(guān)鍵點(diǎn)的編號和坐標(biāo):1 (0,0,0),2(190,0,0),3(240,0,0),4(300,0,0)→OK。關(guān)鍵點(diǎn)2和3是對應(yīng)的兩個(gè)截面。

(2)創(chuàng)建直線:MainMenu> Preprocessor> Modeling> Create> Lines> Lines> Straight Line →依次拾取關(guān)鍵點(diǎn)1和2,2和3,3和4,創(chuàng)建3條直線→OK。

4.劃分網(wǎng)格

(1)設(shè)置線的單元屬性:MainMenu >Preprocessor >Meshing >Mesh Tool →在ElementAttributes下方選擇Lines Set→ 拾取線1→OK→選擇MAT:1,TYPE:1,SECT:1→OK。

(2)設(shè)置單元尺寸:MainMenu >Preprocessor >Meshing >Mesh Tool →在SizeControls下方選擇Global Set →SIZE:20→OK。

(3)劃分梁單元:Main Menu>Preprocessor >Meshing >Mesh Tool →Mesh:Lines→ Mesh → Pick All。

(4)打開梁單元的單元形狀:UtilityMenu >PlotCtrls >Style >Size and Shape →[/ESHAPE]: On。

(5)顯示單元:UtilityMenu > Plot > Element。

5.施加邊界條件

(1)施加約束:Main Menu> Solution> Define Loads> Apply> Structural> Displacement> On Keypoints → 拾取關(guān)鍵點(diǎn)4 → OK → Lab2:All DOF→ OK。

(2)施加載荷:Main Menu> Solution> Define Loads> Apply> Structural> Force/Moment> On Keypoints → 拾取關(guān)鍵點(diǎn)1 → OK → Lab:MX;VALUE:100*250 →Apply,拾取關(guān)鍵點(diǎn)1 → OK → Lab:FY;VALUE:-100→ OK。

(3)求解前保存模型:UtilityMenu > Files > Save as → 輸入Load.db→ OK。

6.求解

(1)求解:Main Menu > Solution > Solve > Current LS → File > Close → Solve Current Load Step → OK → Solution is done → Close。

(2)保存結(jié)果文件:UtilityMenu > Files > Save as → 輸入Solve.db→ OK。

7.后處理

(1)查看m截面的的應(yīng)力

①畫線:Utility Menu>Plot>Line。

②選擇線:Utility Menu>Select >Entities→ 見下圖 →OK →拾取線L1→ OK。

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③選擇線之下:Utility Menu>Select> Everything Below> Selected Lines。線之下包括線和關(guān)鍵點(diǎn),還有由線生成的單元和節(jié)點(diǎn)。

④顯示單元:UtilityMenu >Plot >Elements。

⑤查看應(yīng)力:MainMenu >General Postproc >Plot Results >Contour Plot >Nodal Solution>Stress

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→X-Componentof stress。彎矩引起的正應(yīng)力。結(jié)果是在在單元坐標(biāo)系,軸向?yàn)?/span>X軸。

→XYShear stress或者XZ Shear stress。扭矩引起的切應(yīng)力。XY切應(yīng)力的說明:X表示與X軸垂直的面內(nèi)(m截面),沿Y方向的切應(yīng)力。

→1stPrincipal stress。第1主應(yīng)力。

→3rdPrincipal stress。第3主應(yīng)力。

⑥查詢薄壁圓筒表面的主應(yīng)力:Main Menu >General Postproc >Query Results> Subgrid Solu> Stress> 3rd principal S3> OK →勾選Generate 3D Anno→ OK→ 拾取上表面的點(diǎn)→ OK。

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