一个材料力学问题的workbench仿真计算

Agoni

材料力学问题理论求解

workbench仿真计算步骤

workbench模拟计算：
第一步：根据题目给定的尺寸建立模型。
    由于题目中图形非常简单，所以很多种方法建立模型，可以直接在WB中建立，也可以利用自己熟悉的三维CAD软件绘制。本人比较习惯solidworks建模所以利用该软件建模导出至workbench。在此过程中要注意的地方是：在solidworks建模时切忌不要选择合并，因为此处的铝圆柱与钢套管是两个实体，一旦合并就变成了一个实体，导入workbench就会变成一个part。另外，由于钢套管厚度相对铝圆柱直径很小，所以当solidworks导出IGS至workbench里面时会产生face-solid，这样就是默认的去画成壳单元，为了避免这点，此处选择导出x-t格式。（说明：为了避免加载区域与约束区域的影响，适当把模型的长度取大，以便提取的结果更为准确，此处取400mm计算）建立模型如下：

第二步：材料定义

第三步：导入模型

第四步：求解前设置

    接触设置说明：根据题目的意思铝圆柱与钢套管是不分离的，且是开始是两个完全的独立实体，当铝圆柱受轴向压力的时，铝圆柱压缩导致向外膨胀，这样就会造成对钢套管内表面形成挤压，因此钢套管的受力就类似了上面理论计算中提到的薄壁圆筒受内压作用。所以此处bond应改为no separation. 该两种接触设置的区别在于：bond相当于完全固定在一起，在此处若在采用此设置可以理解为当铝圆柱受轴向压力时外面的钢套管也在受轴向压力和铝圆柱压缩膨胀导致的内压力，显然不符合题目的意思。而若采用no separation，钢套管只受铝圆柱压缩膨胀导致的内压力，这是因为no separation表示不分离可以滑动。利用经典ANSYS中的耦合理解为：bond将两接触体的节点自由度的所有方向都耦合了，而no separation则只是耦合二者接触面的法线方向。

注意：此处只能对铝圆柱进行加载和约束，钢套管自由，其受力是根据前面设置的接触产生的。
4.7结果：
1. 铝圆柱的轴向应力（理论值：31.8MPa；有限元值：如图标签,差不多31.84MPa,误差：0.125%)

2.钢套管的周向应力（理论值为:28MPa；有限元值如图标签，差不多27.70MPa：误差为：1.07%）

说明：周向应力提取方法：

转自：http://blog.sciencenet.cn/home.php?mod=space&uid=646659&do=blog&id=567552