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基于ANSYS WORKBENCH的杆件系统的热应力分析.docx

发布时间：2022-06-06 发布人：admin 分类：说明书 资料大小：0.58M 资料格式：docx 举报 版权申诉
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    基于ANSYS WORKBENCH的杆件系统的热应力分析
    基于 ANSYS WORKBENCH 的杆件系统的热应力分析 (2014-11-11 11:40:04) 转 载 ▼ 标签： 分类： CAE ansys 【问题描述】 在下图中，横梁 ACB 的变形可以忽略不计（即 ACB 为刚体）。钢杆 AD 的横截面 积为 100 平方毫米，长度为 330 毫米，弹性模量为 200Gpa，线胀系数为 12.5*10(-6); 铜杆 BE 的相应数据分别为：面积 200 平方毫米，长度 220 毫米，弹性模量 100GPa， 线胀系数为 16.5*10（-6）。如果温度升高 30 度，试求两杆的轴力。 【理论分析】 该问题来自于《材料力学》“轴向拉伸压缩”一章中的“温度应力”一节（P45）。（刘鸿文， 《材料力学》，高等教育出版社，第四版） 设两根杆件的内力为基本未知数，根据热膨胀，计算两根杆件的伸长量与内力的关系，然后基 于变形协调关系，得到内力的大小。 最后计算的结果是：
    上述答案直接拷贝自原教材。 【仿真分析】 1. 这是一个热应力问题。但是并不需要使用耦合系统。直接使用静力学系统可以求解。 2. 对于材料设置，需要创建两种材料：钢和铜，并分别给定其弹性模量，泊松比和线胀系数。 对于 AB 杆，则设置刚性很大（例如弹性模量是钢材的千万倍）的材料。 3.几何建模。分别创建三个线体，分别代表 AB,AD 和 BE。对于 AD 和 BE 赋予矩形截面属性， 保证其横截面积即可。AB 就使用 AD 的横截面属性。 4.属性设置。分别设置三杆的材料属性。 5.划分网格。给定 5 毫米的单元长度划分。 6.连接。所有连接处均使用转动副连接。 7.分析设置。给定参考温度和实际温度。 8.后处理。在后处理中提取梁单元的内力。 【仿真过程】 1.打开 ANSYS WORKBENCH14.5 2.创建项目流程图。 这里创建一个静力学分析系统。
    3.创建两种材料，并设置其属性。 双击 engineering data 单元格，然后创建两种新材料，按照题目的数据设置其弹性模量和线 胀系数。 修改默认钢材属性，得到本题中钢材的属性。 加入铜合金，并修改其属性，得到本题中铜的属性 创建一个新材料，其弹性模量是 2E18,即弹性模量是钢材的千万倍，用于模拟刚体。
    4. 创建几何模型。 双击 geometry，进入到 DM 中，设置长度单位是毫米。 以 A 点为坐标原点，水平向右为 X 轴正方向，竖直向上为 Y 轴正方向，建立坐标系。则各点 的坐标如下。 A(0，0)，B(390，0),C(240，0),D(0，330),E(390，220). 在 DM 中依次创建这 5 个关键点。 从点创建线体。注意 ACB 要成为一个线体，而 AD，BE 则是另外的两个线体，最终得到三个 线体。 得到 3 个线体 其几何图形是
    创建两个截面： AD 杆，AB 杆设置为 10mm*10mm 的截面；而 BE 杆设置 10mm*20mm 的截面。 将上述截面分别给予对应的线体。显示截面形状，得到的几何模型如下图 为便于后面的杆件识别，给这几根杆件重命名
    退出 DM. 5. 设置杆件的属性。 双击 model，进入到 mechnical 中。 AB 是刚体，没有热应变。 AD 是钢材，有热应变。 BE 是铜合金，有热应变。
    6.创建连接关系。 在 D 处创建 AD 杆和地面之间的转动副。 在 E 处创建 BE 杆和地面之间的转动副。
    在 C 处创建 AB 杆和地面之间的转动副。 在 A 处创建 AB 杆和 AD 杆之间的转动副。 在 B 处创建 AB 杆和 BE 杆之间的转动副。
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