基于apdl和workbench的雙金屬簧片直接加載溫度載荷對比

2016-09-02 by:CAE仿真在線來源:互聯(lián)網(wǎng)

1.概述

當(dāng)一個(gè)結(jié)構(gòu)發(fā)生溫度變化,會發(fā)生膨脹或收縮。如果其膨脹或收縮受到限制,或者由于溫度分布不均導(dǎo)致膨脹收縮程度不同,就會產(chǎn)生熱應(yīng)力。ANSYS提供了三種計(jì)算熱應(yīng)力的方法:1)在結(jié)構(gòu)上直接施加溫度載荷;2)間接法;3)直接法。

2.本例方法

本例采用的是直接施加溫度載荷進(jìn)行靜力學(xué)分析,此時(shí)的節(jié)點(diǎn)溫度將作為體載荷,而不是節(jié)點(diǎn)自由度。但需要注意的是:1)在apdl利用bfv在體上施加的節(jié)點(diǎn)載荷,其實(shí)是施加在體上的節(jié)點(diǎn)上的;2)在workbench條件下,所謂的實(shí)體特征是不具備體編號特性的如果利用bfv施加節(jié)點(diǎn)溫度,在workbench計(jì)算條件下將會發(fā)生未知錯(cuò)誤,查閱solution information將會發(fā)現(xiàn)是因?yàn)閎fv命令執(zhí)行時(shí)未進(jìn)行,此時(shí)應(yīng)當(dāng)改為bf命令,這其實(shí)和workbench導(dǎo)入apdl下只有單元是一樣的,喪失了面、線、體特征。

3.雙金屬簧片的結(jié)構(gòu)尺寸和材料屬性

基于apdl和workbench的雙金屬簧片直接加載溫度載荷對比

圖1 雙金屬簧片結(jié)構(gòu)尺寸圖

雙金屬簧片材料屬性如表1所示。

表1 雙金屬材料屬性表

基于apdl和workbench的雙金屬簧片直接加載溫度載荷對比

加載溫度為100攝氏度。

4.理論解
根據(jù)材料力學(xué)知識容易得出簧片自由端的撓度為:
基于apdl和workbench的雙金屬簧片直接加載溫度載荷對比

5.雙金屬簧片的apdl實(shí)現(xiàn)
finish
/clear
/filename,example33

/prep7

et,1,solid186
mp,ex,1,2e11
mp,nuxy,1,0.3
mp,alpx,1,10e-6
mp,ex,2,1.1e11
mp,nuxy,2,0.34
mp,alpx,2,16e-6

block,0,0.04,0,0.0005,0,0.0005 ! Creats a block volume based on working plane coordinates.
block,0,0.04,0.0005,0.001,0,0.0005
vglue,all !transform same order from discrete into contimuum
mshkey,1
mshape,0 !hexahedral-shaped elements when dimension=3-d
esize,0.0005

vatt,1,1,1 !associates element attributes with the selected,unmeshed volumes.
vmesh,3

vatt,2,1,1 !why have the element number changed?vglue

vmesh,1

finish

/solu

da,5,all
da,16,all
bfv,all,temp,100
tref,0
solve
finish
/post1
pldisp,2
finish

6.雙金屬簧片的workbench實(shí)現(xiàn)
(1)模型建立與材料賦予

基于apdl和workbench的雙金屬簧片直接加載溫度載荷對比

材料屬性的賦予,有兩種方式,一種是利用插入命令流(不推薦);另一種是利用Engineering Data(推薦),之所以推薦的原因在于,我們利用wb的原因在于其方便和快捷性,那么如果利用命令流,反而失去其優(yōu)勢,所以還是利用材料屬性圖形界面輸入比較方便。只是,此處存在一個(gè)問題:如果直接利用Static Structural是無法輸入材料的線膨脹系數(shù)的,因而需要利用Engineering Data實(shí)現(xiàn)。

(2)模型建立和網(wǎng)格劃分

模型建立和網(wǎng)格劃分,需要與apdl下的結(jié)構(gòu)尺寸和單元尺寸一致,在這里不再做出贅述。

(3)更改單元類型命令

基于apdl和workbench的雙金屬簧片直接加載溫度載荷對比

(4)約束和求解設(shè)置