槽鋼加筋板的板殼有限元分析PPT16

09-槽鋼鋼加加筋筋板板的的板板殼殼有有限限元元分分析析算例例來來源源：《ANSYSWorkbench有限限元元分分析析實(shí)實(shí)例例詳詳解解》（周周炬炬、、蘇蘇金金英英著著）算例制作作：孟志志華華算例校核核：關(guān)鍵鍵詞詞：：槽鋼鋼、、板板殼殼單單元元、、靜靜力力分分析析、、摘要要本例例題題對(duì)對(duì)一一個(gè)個(gè)加加筋筋的的槽槽鋼鋼板板進(jìn)進(jìn)行行有有限限元元分分析析，，槽槽鋼鋼板板被被簡(jiǎn)簡(jiǎn)化化為為板板殼殼組組成成的的結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)。。在在有有限限元元分分析析中中，，對(duì)對(duì)于于厚厚度度方方向向上上遠(yuǎn)遠(yuǎn)小小于于其其長(zhǎng)長(zhǎng)度度和和寬寬度度的的薄薄板板類類結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)，，非非常常推推薦薦使使用用板板殼殼單單元元來來建建模模并并求求解解分分析析。。相相對(duì)對(duì)于于實(shí)實(shí)體體單單元元模模擬擬薄薄板板，，板板殼殼單單元元將將極極大大地地減減少少計(jì)計(jì)算算資資源源，，并并且且一一般般其其計(jì)計(jì)算算精精度度更更好好于于實(shí)實(shí)體體單單元元。本例例題題可可以以學(xué)學(xué)習(xí)習(xí)掌掌握握ANSYS中對(duì)對(duì)面面（（板板殼殼））模模型型的的網(wǎng)網(wǎng)格格劃劃分分、、荷荷載載施施加加，，以以及及對(duì)對(duì)板板殼殼結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)的的后后處處理理。。案例例描描述述本算算例例對(duì)對(duì)一一個(gè)個(gè)加加筋筋的的槽槽鋼鋼板板進(jìn)進(jìn)行行有有限限元元靜靜力力分分析析，，槽槽鋼鋼板板被被簡(jiǎn)簡(jiǎn)化化為為板板殼殼組組成成的的結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)。。加加筋筋的的槽槽鋼鋼板板結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)形形狀狀如如下下圖圖，，結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)長(zhǎng)長(zhǎng)度度400mm，寬寬度度22.5mm，且且槽槽鋼鋼主主板板厚厚度度5mm，筋筋板板厚厚度度3mm。使使用用ANSYS材料料庫(kù)庫(kù)自自帶帶的的鋼鋼材材料料。。結(jié)構(gòu)構(gòu)頂頂部部翼翼板板收收到到均均布布荷荷載載的的作作用用，，槽槽鋼鋼兩兩端端固固定定，，分分析析其其變變形形量量和和應(yīng)應(yīng)力力。。3.1.打開開ANSYSWorkbench，啟啟動(dòng)動(dòng)幾幾何何建建模模模模塊塊（1）首首先先啟啟動(dòng)動(dòng)ANSYSWorkbench環(huán)境境。。（2）然然后后通通過過【File】】菜單單或或快快捷捷按按鈕鈕，，導(dǎo)導(dǎo)入入已已有有的的““shell.wbpj””文件件。。文文件件已已經(jīng)經(jīng)提提供供了了中中面面抽抽取取完完成成后后的的板板殼殼幾幾何何模模型型，，并并且且已已經(jīng)經(jīng)做做了了““共共享享拓拓?fù)鋼洹薄碧幪幚砝怼?。?）確確認(rèn)認(rèn)靜靜力力分分析析項(xiàng)項(xiàng)目目流流程程已已經(jīng)經(jīng)創(chuàng)創(chuàng)建建：：在在Workbench的環(huán)環(huán)境境下下，，【ProjectSchematic】】區(qū)域域已已經(jīng)經(jīng)創(chuàng)創(chuàng)建建了了一一個(gè)個(gè)靜靜力力分分析析的的項(xiàng)項(xiàng)目目流流程程———而且且，，靜靜力力分分析析的的幾幾何何模模型型，，源源自自于于上上一一個(gè)個(gè)【Geometry】】項(xiàng)目目的的幾幾何何模模型型，，兩兩個(gè)個(gè)項(xiàng)項(xiàng)目目之之間間用用連連線線表表示示模模型型或或數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)的的傳傳遞遞關(guān)關(guān)系系。。3.1.打開開ANSYSWorkbench，啟啟動(dòng)動(dòng)幾幾何何建建模模模塊塊（（續(xù)續(xù)））（4）在在該該靜靜力力分分析析的的項(xiàng)項(xiàng)目目流流程程中中，，雙雙擊擊【Model】】（也也可可使使用用鼠鼠標(biāo)標(biāo)右右鍵鍵彈彈出出菜菜單單）），，即即可可啟啟動(dòng)動(dòng)并并打打開開Mechanical模塊塊，，打打開開該該模模塊塊的的同同時(shí)時(shí)，，槽槽鋼鋼板板模模型型會(huì)會(huì)自自動(dòng)動(dòng)載載入入。。在在Mechanical模塊塊內(nèi)內(nèi)，，將將進(jìn)進(jìn)行行網(wǎng)網(wǎng)格格劃劃分分、、荷荷載載施施加加、、求求解解計(jì)計(jì)算算、、后后處處理理等等工工作作。。3.2.進(jìn)入入Mechanical，進(jìn)進(jìn)行行幾幾何何和和截截面面檢檢查查及及材材料料設(shè)設(shè)置置（1）檢檢查查幾幾何何模模型型：：在在Mechanical模塊塊中中，，左左側(cè)側(cè)目目錄錄樹樹【Outline】】下依依次次找找到到【Project】】-【【Model】】-【【Geometry】】，該該目目錄錄下下為為所所有有導(dǎo)導(dǎo)入入的的幾幾何何模模型型。。提示：因?yàn)樵谠赟paceclaim建模時(shí)使用了了“共享拓?fù)鋼洹钡脑O(shè)置，，所以所有的的“面”被歸歸總到“Geom”的目錄下，通通常這代表在在網(wǎng)格劃分時(shí)時(shí)這些面的邊邊界將形成共共節(jié)點(diǎn)。3.2.進(jìn)入Mechanical，進(jìn)行幾何和和截面檢查及及材料設(shè)置（續(xù)）（2） 檢查槽鋼鋼板的厚度是是否正確：鼠鼠標(biāo)點(diǎn)擊目錄錄樹中列出的的每一個(gè)面，，在各個(gè)面模模型對(duì)應(yīng)的““細(xì)節(jié)設(shè)置面面板”中，檢檢查【Thickness】】厚度是否正確確，槽鋼的翼翼板和腹板厚厚度應(yīng)為5mm，筋板的厚度度應(yīng)為3mm。（3） 檢查槽鋼鋼各板的材料料是否正確：：同樣，在每每個(gè)面的細(xì)節(jié)節(jié)設(shè)置面板中中，【Material】-【Assignment】，檢查是否設(shè)設(shè)為系統(tǒng)缺省省提供的材料料structuralsteel。此處，可以以為每塊板賦賦予材料。提示：由于在在Spaceclaim建模模塊中，，使用了“抽取中面”的方法，可以以自動(dòng)將原實(shí)實(shí)體模型的厚厚度賦予中面面模型，因此此，槽鋼模型型中所有的面面都被自動(dòng)賦賦予了3mm或5mm厚度。3.3.進(jìn)行網(wǎng)格劃分分本例題采用系系統(tǒng)默認(rèn)的網(wǎng)網(wǎng)格尺寸即可可。（1） 完成網(wǎng)格格劃分：直接接在左側(cè)目錄錄樹【Outline】-【【Mesh】】上鼠標(biāo)右鍵點(diǎn)點(diǎn)擊，彈出菜菜單中選擇GenerateMesh，即可完成網(wǎng)網(wǎng)格劃分。提示：劃分完完成后，可以以在目錄樹中中找到【Mesh】】點(diǎn)擊，可在其其細(xì)節(jié)設(shè)置面面板查看網(wǎng)格格質(zhì)量和數(shù)量量。例如，在在【Quality】欄下，可以查查看網(wǎng)格質(zhì)量量，在【Statistics】欄下可顯示節(jié)節(jié)點(diǎn)和單元數(shù)數(shù)量，進(jìn)而評(píng)評(píng)估求解計(jì)算算所需的資源源和時(shí)長(zhǎng)。3.4.施加荷載及約約束提示：ANSYS提供了豐富的的荷載和約束束條件類型，，可以模擬工工程中各種工工況和固定方方式，讀者應(yīng)應(yīng)結(jié)合例題和和幫助，嘗試試并深入理解解每一個(gè)荷載載和約束條件件，結(jié)合工程程實(shí)際靈活運(yùn)運(yùn)用。設(shè)置符符合實(shí)際的荷荷載和約束，，是做好有限限元分析的關(guān)關(guān)鍵一步，務(wù)務(wù)必重視。（1） 施加均布布力荷載：在在目錄樹【Outline】-【【StaticStructural】上鼠標(biāo)右鍵點(diǎn)點(diǎn)擊，在彈出出菜單中使用用【Insert】-【Pressure】，即添加一個(gè)個(gè)均布力荷載載。然后在該該P(yáng)ressure荷載的細(xì)節(jié)設(shè)設(shè)置面板中，，設(shè)置加載位位置、方向、、數(shù)值。具體操作是，，第一步，在在細(xì)節(jié)設(shè)置面面板中的【Geometry】，選中槽鋼的的頂面作為加加載部位，并并點(diǎn)擊Apply確認(rèn)。最后，，在面板中的的【Magnitude】】輸入1Mpa。均布力荷載載，系統(tǒng)默認(rèn)認(rèn)正值為壓，，負(fù)值為拉，，ANSYSWorkbench提供了強(qiáng)大和和方便的模型型可視性，讀讀者可以通過過GUI窗口自行檢查查。3.4.施加荷載及約束（續(xù)）（2） 施加槽鋼鋼兩端固定約束束：在目錄樹【Outline】-【【StaticStructural】上鼠標(biāo)右鍵點(diǎn)點(diǎn)擊，在彈出出菜單中使用用【Insert】-【FixedSupport】，即添加一個(gè)個(gè)固定約束。。在該FixedSupport約束的細(xì)節(jié)設(shè)設(shè)置面板中，，設(shè)置約束的的對(duì)象（槽鋼鋼兩端的邊線線）。具體操操作是，按住住Ctrl鍵，一次性選選中槽鋼板兩兩端的6條邊線，點(diǎn)擊擊Apply確認(rèn)。提示：選擇邊線時(shí)，，使用頂部快快捷工具欄的的選擇工具，，即在點(diǎn)、線線、面、體的的選擇按鈕中中切換為“線”，再進(jìn)行選擇擇操作。3.5.靜力分析求解解本例題雖然使使用了板殼模模型，但仍為為常規(guī)的靜力力、線性問題題，因此無需需進(jìn)行更多的的求解控制。。在左邊目錄錄樹【Outlines】-【StaticStructural】或者【Solution】位置，點(diǎn)鼠標(biāo)標(biāo)右鍵，彈出出菜單選Solve，進(jìn)行求解。。3.6.應(yīng)力/位移結(jié)果后處處理本例題求解約約1分鐘完成。（1） 插入并查查看VonMises應(yīng)力結(jié)果：計(jì)計(jì)算完成后，，在左側(cè)目錄錄樹【outline】-【【Solution】位置，鼠標(biāo)右右鍵，彈出菜菜單，選擇-【insert】-【【stress】-【Equivalentstress/Von-mises】，即可插入Von-mises應(yīng)力的結(jié)果。。新插入的入入Von-mises應(yīng)力的結(jié)果上上用鼠標(biāo)右鍵鍵彈出菜單，，選擇EvaluateResults，完成結(jié)果文文件的數(shù)據(jù)導(dǎo)導(dǎo)入和圖形顯顯示。在本例題中，，Von-miese應(yīng)力最大值為為172Mpa，在槽鋼板兩兩端固定位置置。（2） 插入并查查看位移結(jié)果果：同理，在在后處理的彈彈出菜單中，，選擇-【insert】-【【Deformation】-【Total】】，即可插入一一個(gè)結(jié)構(gòu)總位位移的結(jié)果。。然后繼續(xù)在在左側(cè)目錄樹樹【outline】-【【Solution】上用鼠標(biāo)右鍵鍵彈出菜單，，選擇EvaluateResults，完成結(jié)果文文件的數(shù)據(jù)導(dǎo)導(dǎo)入和圖形顯顯示。該例題的結(jié)構(gòu)構(gòu)總位移，即即X、Y