ANSYS WorkBench 结构分析中的几种材料模型与对应的分析类型

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匿名
擅长:AUTODYN

用 ANSYS WorkBench 做结构静力学分析时,主要有以下几种:

  • 弹性分析,
  • 极限分析
  • 简化的弹塑性或塑性分析

以压力容器结构分析为例,概述分析的流程及 WorkBench 材料需要哪些参数设置。

弹性应力分析法

分析得出结构的应力分布,对关键位置进行应力线性化,进行应力分类校核。WorkBench 中需设置材料的密度、弹性模量、泊松比,如考虑温度载荷,还需设置导热系数及热膨胀系数等。值得注意的是,通常压力容器更多的是关心应力大小,因而分析中,在所有材料的弹性模量大小一致时,弹性模量的值是否为材料真实值并不影响结构的应力大小及分布,当存在多种材料时,弹性模量不一致的情况下,最好设置为材料本身的值。

极限分析

给定一组比例增长的载荷,通常不包括温度热应力,随着载荷的增加,结构到某一载荷时不再稳定,表现为载荷小增量,变形急剧增大,得到极限载荷。极限分析可以避免对压力容器结构进行应力分类,减少人为失误以及能够充分利用材料。设置时,极限分析使用双线性等向强化模型,剪切模量为 0,屈服强度为许用应力的 1.5 倍,同时设置弹性模量、泊松比及密度。极限分析使用小变形理论,且结构的圆角等细节特征不需详细建立。

塑性分析及简化的弹塑性分析

通常使用该模型进行比较详细的结构应力分析,相对前两种方法,结果更准确,消耗计算资源也更多。材料使用多线性等向强化模型,而 ASME 弹塑性疲劳分析时,对于逐一法使用的是随动强化。使用材料的真实应力应变曲线作为输入,采用大变形理论,开启几何非线性等设置,要求表达结构的详细细节特征。值得注意的是,在 WorkBench 输入的是材料真实 塑性应变——总应力曲线,而 ANSYS APDL 可以选择:真实总应变——总应力 或者 真实塑性应变——总应力 输入。对于简化的弹塑性分析,类似于极限分析的双线性等向强化,不同的是,剪切模量不在为 0,应根据材料的应变强化曲线进行拟合。

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