ANSYS在类似网壳结构分析中如何将构件应力比用云图显示
雪花勇闯天涯
2023年05月24日 09:14:40
来自于ANSYS
只看楼主

今日和各位分享一个后处理小技巧,也即杆梁系结构在ANSYS中如何像设计软件那般显示构件应力比的云图。 用过设计软件诸如3D3S、Midas、YJK的同学都知道,在复核杆件强度和稳定性的时候,这些软件可以一键生成构件应力比云图或者稳定性云图,这样可以非常方便的知道在整个结构体系中哪些杆件处于薄弱,需要适当加强,从而指导后续的结构设计工作。



今日和各位分享一个后处理小技巧,也即杆梁系结构在ANSYS中如何像设计软件那般显示构件应力比的云图。
用过设计软件诸如3D3S、Midas、YJK的同学都知道,在复核杆件强度和稳定性的时候,这些软件可以一键生成构件应力比云图或者稳定性云图,这样可以非常方便的知道在整个结构体系中哪些杆件处于薄弱,需要适当加强,从而指导后续的结构设计工作。
然而对于通用有限元软件来讲,由于没有套我国设计规范,有限元软件只能做整体性结构分析,杆件复核做不到,也即后续的杆件强度、稳定复核需要人工去实现。
水哥这里以某单层网壳结构为例,具体演示如何实现强度应力比云图在ANSYS中的显示。
根据《钢标》,杆件强度复核公式如下:

首先在做完工况分析后,根据上述公式,需要手动提取杆件的轴力、杆件的Mx、My,并按公式8.1.1-2计算杆件应力,两边同时除以f,则可到强度应力比,命令流如下:

!计算构件应力比--强度复核

!单层网壳--梁单元计算

!根据《钢标》3.5.1确定宽厚比等级,截面等级为S1

Rm=1.15

!净截面模量、净面积计算

!325x12

Ab1=(325-12*2)/325

Wn1=3.14*325**3*(1-Ab1**4)/32

An1=3.14/4*325**2*(1-Ab1**2)

!325x10

Ab2=(325-10*2)/325

Wn2=3.14*325**3*(1-Ab2**4)/32

An2=3.14/4*325**2*(1-Ab2**2)

!325x8

Ab3=(325-8*2)/325

Wn3=3.14*325**3*(1-Ab3**4)/32

An3=3.14/4*325**2*(1-Ab3**2)

!=================

esel,s,ename,,188

*get,ele_max,elem,0,count

*dim,Mz_i,,ele_max

*dim,Mz_j,,ele_max

*dim,My_i,,ele_max

*dim,My_j,,ele_max

*dim,Axial_i,,ele_max

*dim,Axial_j,,ele_max

*dim,Stress_ratio,,ele_max  

*dim,Ele_xuhao,char,ele_max

*do,i,1,ele_max

Ele_xuhao(i)=chrval(i)  

!获取单元的实常数编号确定截面类型

*get,Real_num,elem,i,attr,real

*if,Real_num,eq,1,then

An=An1

Wn=Wn1

*elseif,Real_num,eq,2,then

An=An2

Wn=Wn2

*elseif,Real_num,eq,3,then

An=An3

Wn=Wn3

*endif

!获取单元i、j节点 X、Y方向的弯矩

*get,Mz_i(i),elem,i,smisc,3

*get,Mz_j(i),elem,i,smisc,16

*get,My_i(i),elem,i,smisc,2

*get,My_j(i),elem,i,smisc,15

Mzy_i=(Mz_i(i)**2 My_i(i)**2)**0.5

Mzy_j=(Mz_j(i)**2 My_j(i)**2)**0.5

!获取单元的i、j的轴力

*get,Axial_i(i),elem,i,smisc,1

*get,Axial_j(i),elem,i,smisc,14

!计算应力比,注意Q345对应的抗拉强度设计值为305Mpa

fn=305

Stress_ratio_i=abs(Axial_i(i))/An/fn Mzy_i/rm/Wn/fn

Stress_ratio_j=abs(Axial_j(i))/An/fn Mzy_j/rm/Wn/fn

Stress_ratio(i)=max(Stress_ratio_i,Stress_ratio_j)

*enddo

上述数组 Stress_ratio 即为根据单元序号存储的单元强度应力比,接下来需要将该应力比反应到云图当中。

主要思路为:使用命令*vput更改单元表的结果。

命令流如下:

esel,s,ename,,188

etable,ZL,smisc,1

pletab,ZL

*do,i,1,ele_max

*vput,Stress_ratio(i),elem,i,etab,ZL

*enddo

pletab,ZL

上述命令流中,首先定义了一个单元表,这个单元表可随意定义,这里定义的是轴力单元表,然后用vput命令覆盖单元表里面的数据,将原来轴力的数据替换为了计算的应力比,最后重新绘制单元表即可显示的是应力比云图。

没有覆盖之前,轴力云图如下:

覆盖之后,应力比云图如下:

从应力比云图则可清楚的了解杆件的应力分布,最大应力比,最小应力比等,从而对后续的结构优化提供指导意义。

稳定系系数云图的显示工作原理同理,这里就不在单独演示。

jstzfbf
2023年05月24日 17:27:18
2楼

感谢博主提供的资料

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天地不言
2023年05月25日 20:39:44
3楼

感谢楼主的分享,ANSYS是大型通用有限元软件,动力学、热力学均有涉足。本项目应力比仅0.50不到,安全系数很高。

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