搜索Ansys Workbench中变截面壳体的实现:壳单元厚度函数
2016-08-22 by:CAE仿真在线 来源:互联网
问题背景
1、首先在APDL中的解决方案:采用APDL和壳单元厚度函数
实际应用中,某些板壳结构中存在厚度不均匀的壳体,在ansys中必须利用实常数定义壳的厚度,如果厚度按照某种规律变化,就意味着每个壳单元必须采用一个独立的实常数,并且每个壳单元的各个节点具有不同的厚度。这个工作人工定义完成非常不现实,所以必须采用APDL和壳单元厚度函数的功能来完成。
本例中是一个10X10的巨型面划分20X20的shell63网格,其厚度按照如下规律分布:
thich(x,y)=0.5+0.2x+0.02y^2
下图为变厚度壳体有限元模型及APDL命令流。
FINISH
/clear
/prep7
et,1,63
rect,,10,,10
eshape,2
esize,,20
amesh,1
eplot
mxnode=ndinqr(0,14)
*dim,thick,,mxnode
*do,node,1,mxnode
*if,ndinqr(node,1),eq,1,then
thick(node)=0.5+0.2*nx(node)+0.02*ny(node)**2
*else
thick(node)=0
*endif
*enddo
node=
mxnode=
rthick,thick(1),1,2,3,4
/eshape,1.0
/user,1
/dist,1,7
/view,1,-0.75,-0.28,0.6
/ang,1,-1
/foc,1,5.3,5.3,0.27
eplot
用同样的方法建立变厚度直管模型如下,读者可以尝试。
其次、Ansys Workbench的实现:与APDL一样,设置壳体单元变厚度函数
以下图简单模型为例,介绍如何在Ansys Workbench中实现变截面壳体:
截面尺寸如图1所示,梯形短边长10mm,长边长20mm,高50mm:
图1-1 截面尺寸
将截面拉伸100mm,得到所需模型,如图2所示。
图1-2 例子模型
对梯形长边面施加固定约束,顶端矩形面施加向下压力5Mpa,分别采用实体solid186单元,实体壳单元solsh190,壳体单元shell181进行模型。
2实体单元(solid 186)
2.1网格
图2-1
图2-2
2.2结果
图2-3
图2-4
3实体壳单元(solsh 190)
3.1网格
图3-1图3-2
图3-3
3.2结果
图3-4
图3-5
4壳体单元(shell 181)
4.1网格
图4-1
图4-2
图4-3
图4-4
4.2结果
图4-5
图4-6
5结果对比
通过结果对比可知,三种单元所得位移几乎一致,壳体单元并不能考虑应力集中,所得应力值偏低,实体单元最接近实际情况,实体壳单元其次,工程应用中在误差允许内可采用实体壳单元直接模拟,节省计算时间。
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