ANSYS三维实体单元与板壳单元的组合建模研究

在实际中经常会遇到三维连续体和薄壁板壳组成的结构,对其进行有限元分析的合理方案是将其分别离散为三维实体单元与板壳单元进行计算.即使这两种单元在交接处有共用节点,但由于节点自由度的不同而存在转动自由度不连续的问题,导致计算结果与实际偏差很大.ANsYs中约束方程法与MPC法都能够实现三维实体单元与板壳单元正确联结,文中分别说明了其原理与步骤,并结合算例的计算结果对两种方法进行了综合比较,得出了在三维实体单元与板壳单元的组合建模中MPC法可取代约束方程法的结论.     

不同有限元建模方法对工程机械举升系统强度分析影响研究

工程机械的举升系统是其最主要的部件,其中有较多的转动连接部分,用有限元法计算其强度时,不同的建模方法对其强度仿真结果的准确性有较大影响。以某型号叉车的举升系统为研究对象,在相同工况下,对举升系统的主要部件和转动连接部位分别采用实体网格单元与梁单元约束、实体网格单元与耦合单元约束、壳单元与梁单元约束三种方案建立有限元模型。通过Ansys软件进行强度仿真分析,得到不同的强度计算结果,并与第四强度理论理论计算值进行比较。结果表明,在同一个工况下,采用四节点实体网格单元与耦合单元约束建立的有限元模型更加贴近实际工况,相对误差较小,提高了实际仿真工作的效率。     

堆内构件上支承组件在事故工况下的应力计算

堆内构件上支承组件采用不同的建模方法,分别采用壳单元和梁单元相组合的建模模式、壳单元和壳单元相组合的建模模式、实体单元建模的模式,对堆内构件上支承组件进行了有限元应力计算,比较了不同建模模式下应力计算的各自特点,堆内构件上支承组件实体单元建模模式应力计算结果精确并能满足RCC-M规范应力评定要求,壳单元和梁单元相组合的建模模式、壳单元和壳单元相组合的建模模式应力计算结果保守且应力评定需等效处理其计算结果。堆内构件上支承组件采用整体实体单元全模型建模的计算方法,计算精确且应力评定简单直接,它可应用于其他工况和不同堆芯堆内构件应力计算及其应力评定。     

不同单元建模的桥式起重机箱形梁有限元分析研究

应用ANSYS Workbench有限元分析软件,将桥式起重机箱形主梁划分为实体单元、壳单元和实体壳单元等不同有限元模型,进行3种不同工况下主梁应力和变形的有限元分析。通过分析结果比较,得出应力和变形结果均符合许用要求。实体壳单元与实体单元模型计算结果基本一致;全壳单元模型计算相对误差较大,但单元数量大大减少,计算时间大大缩短。     

基于ANSYS梁单元与实体单元的组合建模研究

在实际工程中经常会遇到梁和三维连续体组成的复杂结构,对其进行有限元分析的最佳方案是将其分别离散为梁单元与实体单元进行计算。这两种单元的节点自由度不同,因此即使使得两种单元交接处共用节点,同样可能导致计算结果存在较大的偏差。ANSYS中的约束方程法与MPC法均能实现梁单元与实体单元的正确联接,文章以梁单元与实体单元的接触面垂直接触情况为例分别说明了其原理与步骤,并结合算例对两种方法进行了综合比较,得出了梁单元与实体单元组合建模中MPC法可以取代约束方程法的结论。     

体壳混合单元接口方案的研究与应用

为了研究体壳混合单元接口方案对分析计算精度的影响,将计算模型分为连续的和带缺口应力集中的箱型梁结构。对模型离散化时,在接口处分别采用节点耦合法、MPC接触绑定法、RBE3柔性连接法及RBE2刚性连接法4种接口方案进行离散。通过以纯实体单元和纯壳单元两种模型作为对比参照基准,对不同工况下各计算模型接口应力数据进行统计分析,验证接口方案的精度及合理性。在得到最优的接口方案后,将其应用在更为复杂的实际工程结构中做进一步验证。研究表明,RBE2刚性连接方案的精度最好,节点耦合法接口处的应力扰动最大;随着载荷工况变复杂、计算模型存在应力集中时,各方案的精度都有所下降,而所受载荷的复杂程度对接口方案精度影响不大。     

某机型货舱门下部连接接头有限元应力分析

连接接头是飞机结构设计中不可缺少的连接件,用来实现不同构件间的连接、传递和载荷分配。在使用过程中,连接接头处容易产生应力集中,导致疲劳破坏。正确分析接头的整体受力特性以及应力分布特征是减小其应力集中的关键。本文根据某机型货舱门下部连接接头的结构特点及受力情况,用MSC.Patran软件进行有限元应力分析,结合全机的应力计算结果,获得货舱门下部梁A与梁B之间连接接头的应力分析边界条件,把边界条件施加于货舱门下部梁A与梁B之间连接接头的细节有限元模型中,计算各工况下所有单元的最大应力,确定该连接接头的危险部位。     

基于GAP单元的滚动轴承应力分析

利用有限元分析软件MSC.Marc/Mentat对某一滚动轴承进行有限元分析,采用GAP单元代替滚动体模拟轴承内外圈间的接触,在某组载荷工况下,计算该简化模型的应力结果;在同组工况下,对比实体轴承模型与GAP单元简化模型的有限元分析结果,对比各自的最大应力值;同时用理论计算方法计算轴承在相同工况下的最大应力值,来验证有限元结果的正确性.结果表明:GAP单元可以有效的模拟滚动轴承内外圈之间的接触,从而为滚动轴承建模及与轴承连接的组合件之间的建模提供了一种简便且有效的方法.     

单元大小对货车车体强度及疲劳有限元分析结果影响研究

对C70敞车车体进行三维几何建模,然后分别使用边长为20 mm和30 mm的壳单元对其进行有限元划分,最后基于铁路相关规范分析计算不同单元大小的敞车车体强度,根据IIW标准对敞车车体进行疲劳寿命评估。计算结果显示,在同种工况下,单元大小的改变对车体强度的计算结果影响较小,对疲劳寿命的计算结果影响较大,即车体强度的计算结果对单元大小不敏感,疲劳寿命的计算结果对单元大小敏感。在使用IIW标准计算疲劳寿命时,为了避免单元大小敏感特性,需要在焊缝处进行单元节点细化,保证疲劳寿命计算结果的稳定性。     

某机型货舱连接接头的疲劳和损伤容限分析

根据某机型货舱连接接头的结构特点和应力有限元分析结果,针对危险点编制符合货舱门下部两梁之间的连接接头的细节应力谱,采用名义应力法计算得出货舱门下部梁1与梁2之间的连接接头的疲劳寿命。根据疲劳寿命计算结果,建立疲劳危险点区域的裂纹扩展分析模型,进行疲劳裂纹扩展寿命分析,最终验证了此连接接头的疲劳寿命和裂纹扩展寿命满足设计要求。     

基于HyperWorks的某轻型汽车前桥有限元分析及疲劳寿命预测

前桥是连接车身与车轮的重要部件,其强度是否可靠直接决定整车的安全性。应用CAE分析方法对某轻型汽车前桥进行有限元分析和疲劳寿命分析。将前桥的三维实体模型进行简化,导入Hypermesh中建立以CHEXA和CTETRA为基本单元的有限元模型,利用具有梁属性的bar单元模拟主销连接,并以RADIOSS为求解器进行前桥的强度和疲劳分析。结果表明,前桥在四种典型工况下最大应力均未超过材料屈服强度,其最低疲劳寿命为99.4万次,满足疲劳寿命的要求,验证了设计的合理性。     

一种考虑载荷周期分解疲劳寿命计算的结构拓扑优化方法

目前结构拓扑优化计算中较少考虑疲劳寿命计算,结合双向单元生长进化拓扑优化算法,给出了一种在优化迭代计算中考虑疲劳寿命计算的结构拓扑优化方法.首先,对连续时域载荷谱进行疲劳计数和周期分解得到不同载荷范围的单元基础载荷周期,将最危险的单元载荷周期作为计算载荷经有限元分析得到应力幅值以及平均应力;其次,根据Morrow修正和...     

混合单元建模研究

介绍了有限元建模中梁、板、实体的混合单元建模问题,并通过梁单元的偏置和RSSCON Surf—vol方法,利用MSC.PATRAN建立了舱体端面的局部模型。对整个模型进行分析计算,得出相应的计算结果,能为该类结构有限元强度分析提供一种方法参考。     

海洋平台起重机转台焊缝多轴疲劳寿命评估方法研究

由于海洋腐蚀环境的影响,服役多年的海上平台起重机转台焊缝腐蚀严重,威胁作业安全。基于多工况下的壳一实体混合模型有限元分析技术,确定了转台危险点应力分布;以等效热点应力为评定应力,结合多轴疲劳寿命评估方法修正沃勒曲线法,对不同工况下的转台焊缝进行了多轴疲劳寿命计算,可用于指导海洋平台起重机的维保工作。     

基于混合单元的压缩机覆盖件的固有频率分析

基于柳州某移动式压缩机生产调试和老化试验中出现门板因震动产生的噪声和焊接件变形开裂等问题。在结合有限元理论基础上提出利用有限元仿真软件对体单元、壳单元及壳梁单元三种不同的网格单元的门板结构固有频率进行分析计算,并采取实验手段对仿真结果分析比较。得出不同网格划分时门板结构在有限元分析中的运算特点,从数据的对比可以看出壳梁混合单元算法是解决此类门板结构件固有频率的最合理的算法。此方法为后续类似结构的有限元分析找到合理的网格划分依据,从而节省设计与分析的时间提高设计效率。     

梁、壳、实体单元相结合的环氧乙烷罐式集装箱结构分析计算

本文对梁、壳和实体单元的连接问题进行了分析,应用于罐式集装箱结构分析计算,得出了合理的结果.     

机匣静叶耦合振动分析的有限元建模方法研究

悬臂静子叶片连同机匣是航空发动机静子系统的典型结构.应用有限元法分析结构周向弯曲振动的模态频率和振型,分别采用实体单元建模、梁壳单元建模、质量单元取代叶片的三种建模方法建立结构的有限元模型.通过对比分析三种有限元模型的计算结果和计算规模,结构的梁壳有限元模型有较好的计算精度并减小计算规模;在分析低阶模态中用质量单元取代叶片的建模方法满足计算精度,有限元的计算规模大为减小.     

某型低速柴油机蓄压单元法兰螺栓疲劳分析

某型低速柴油机的分配块蓄压单元法兰泵压工装在设计时,需要对螺栓进行疲劳分析。本文结合工程实例,利用ANSA/BAQUS/FEMFAT等有限元计算软件,对该设计工装的螺栓进行计算和分析,确定其应力状态及安全性。并根据应力计算结果推导出螺栓的高周疲劳和低周疲劳结果。最终选用合适的评判标准得出了不同螺栓的最小疲劳寿命。     

基于Abaqus的体壳单元组合建模研究

在体壳单元组合有限元模型中,由于实体元与壳元的自由度不同,使得转动自由度不连续,计算结果往往与实际偏差很大。 Abaqus中提供了一种多点约束法来实现三维实体元与壳元正确联接,阐述了其原理,并通过实例对两种单元联接参数设置的不同进行结果对比,给出了合理的处理方法,为有限元分析中体壳单元耦合及模型简化提供指导与借鉴。     

基于ANSYS单元表的康明斯柴油机连杆疲劳分析

利用PRO/E建立了连杆组件的复杂三维有限元分析模型,然后将其导入有限元分析软件ANSYS中分析疲劳问题;提出了一种方便有效的计算安全系数的方法,即利用ANSYS软件中的单元表（elementtable）来计算出各单元的疲劳安全系数,据此得出整个连杆的疲劳安全系数,并以云图的方式显示在构件上,以便于查询。