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標(biāo)題: 薄壁圓筒彈塑性變形受力分析約束加載的問(wèn)題（ANSYSWorkbench)，請(qǐng)教 [打印本頁(yè)]
作者: 沈石頭    時(shí)間: 2011-10-31 13:50
標(biāo)題: 薄壁圓筒彈塑性變形受力分析約束加載的問(wèn)題（ANSYSWorkbench)，請(qǐng)教
(, 下載次數(shù): 570) (, 下載次數(shù): 535) % v9 B" O6 d6 |; {! n/ s- j( H
如題：薄壁圓筒內(nèi)壁受徑向均勻載荷，圓筒（兩端無(wú)封口，具體說(shuō)是薄壁圓管）徑向變形，已知徑向載荷大小，求徑向位移。圓筒一個(gè)端面受法向約束，徑向無(wú)約束，圓周方向沒(méi)有轉(zhuǎn)動(dòng)，在AWB中，我選了“無(wú)摩擦約束”類型，“固定旋轉(zhuǎn)”約束灰色狀態(tài)無(wú)法選，如此分析之后錯(cuò)誤提示約束過(guò)少。求助該如何添加約束？
7 _8 @! J/ G. I; h9 c
由于忽略端面影響，薄壁圓筒內(nèi)壁受均勻徑向壓力作用，認(rèn)為筒身只有徑向位移，筒體軸向沒(méi)有位移，于是我在另外一個(gè)端面同樣加了“無(wú)摩擦約束”，提示有誤，但能分析出結(jié)果，不過(guò)換了另外一個(gè)筒身軸向截面形狀有變化的薄壁圓筒就分析不出結(jié)果了，提示的錯(cuò)誤類型與原來(lái)限制單個(gè)端面的情況相同。根據(jù)實(shí)際的工況，這里最好能添加一個(gè)圓周不轉(zhuǎn)動(dòng)的約束，不過(guò)這個(gè)選項(xiàng)不能選，而其他約束類型所限制的自由度方向都是存在位移的，只不過(guò)位移大小不同而已。所以我上面用的限制兩個(gè)端面法向位移的約束類型也只是比較接近的做法，并沒(méi)有真實(shí)地反映圓筒實(shí)際受載和約束狀態(tài)。這個(gè)問(wèn)題還是沒(méi)有解決，請(qǐng)大家指點(diǎn)！

" b* x6 v( v( q" T" p) C) C' `
作者: 沈石頭    時(shí)間: 2011-10-31 13:59
本來(lái)這個(gè)問(wèn)題不應(yīng)該發(fā)到機(jī)械論壇來(lái)的，但是這兩天我看到的提問(wèn)和答復(fù)，其質(zhì)量和回復(fù)速度都高，可見這里的高手很多。這個(gè)問(wèn)題我在仿真論壇里提過(guò)，沒(méi)有得到根本性的解決辦法，希望在這里得到高手的指點(diǎn)。
& Q  X; f/ |9 K  b" e2 V　　具體說(shuō)還是塑性變形的問(wèn)題，從理論上計(jì)算鋼材（我這個(gè)零件暫定Q235鋼）塑性變形至進(jìn)入冷作硬化階段，要將應(yīng)力和應(yīng)變量化對(duì)應(yīng)起來(lái)很難，只有幾種很特殊的情況才能進(jìn)行理論計(jì)算。我這里的塑性變形不考慮加載速率，即忽略加載歷史對(duì)鋼材的變形的影響，認(rèn)為是緩慢加載，第一次進(jìn)入塑性狀態(tài)。( f. n# {/ Q! s: W/ A
作者: pgsheng    時(shí)間: 2011-10-31 20:41
太深?yuàn)W了  。我還要好好的學(xué)習(xí)，想前輩請(qǐng)教、學(xué)習(xí)；
作者: chencha    時(shí)間: 2011-10-31 21:21
沙發(fā)一下，坐等高手，學(xué)習(xí)借鑒
作者: 老鷹    時(shí)間: 2011-10-31 22:08
看來(lái)遇到難題了，高手都哪里去了哦。
作者: 吹瓶機(jī)械    時(shí)間: 2011-10-31 22:18
{:soso_e121:}坐等高手，話說(shuō)你這問(wèn)題真有些偏，能回答的人真不多
作者: 沈石頭    時(shí)間: 2011-11-1 08:27
吹瓶機(jī)械 發(fā)表于 2011-10-31 22:18 5 h- i0 a* {( e5 A
坐等高手，話說(shuō)你這問(wèn)題真有些偏，能回答的人真不多
& L; i& B  G" v+ O7 r
薄壁圓筒徑向受力變形的問(wèn)題很多，但是進(jìn)入塑性變形的問(wèn)題，特別是塑性變形階段應(yīng)力應(yīng)變的量化關(guān)系很復(fù)雜，所以想到用軟件來(lái)分析，沒(méi)想到這個(gè)約束問(wèn)題這么困難，還是自己對(duì)ANSYS不夠熟悉，這個(gè)問(wèn)題用ANSYSCLASSIC可以分析，教材上看到過(guò)一個(gè)類似的，不過(guò)命令流的實(shí)在不熟悉。如果workbench解決不了只能回頭好好學(xué)經(jīng)典版本了。謝謝諸位支持～
作者: 打鐵的    時(shí)間: 2011-11-1 08:44
本帖最后由 打鐵的 于 2011-11-1 08:45 編輯 ! l8 h0 ?7 e  V- Z

# P: ^+ c- s) D$ B2 v9 k沒(méi)用個(gè)這個(gè)分析軟件，按照你的描述看，你沒(méi)有確定固定點(diǎn)在受力點(diǎn)的正對(duì)面，沒(méi)有這個(gè)約束，換了是我都不知道該怎么變形，更別說(shuō)電腦了。你只說(shuō)限制上下端面，沒(méi)有說(shuō)變形的時(shí)候，哪個(gè)點(diǎn)或線是被固定住、沒(méi)有位移的，不知道你用的軟件是如何確定約束的，我想但凡3D軟件，約束方式應(yīng)該大同小異，應(yīng)該是受力點(diǎn)的正對(duì)面少了一個(gè)固定點(diǎn)或一條固定線。
作者: 滾刀魚    時(shí)間: 2011-11-1 08:51
本帖最后由 滾刀魚 于 2011-11-1 08:51 編輯 % m# q2 t- w$ S/ G3 }
0 S/ P* ~/ P. Z& P$ ?7 B
看查看數(shù)就知道，好多人看過(guò)這貼，而且只是看看而已，高手都躲起來(lái)了。
作者: eddyzhang    時(shí)間: 2011-11-1 09:08
個(gè)人觀點(diǎn)：
' b! K! `9 Q, }% L如果理論分析的話，是能得到精確解的，可以參考相關(guān)的薄壁容器的計(jì)算，但是在端板附近是不精確的。
) s$ Y9 K+ u- {/ x9 Q7 h有限元分析的話，同樣道理。
% r- w3 \* G6 L" D* Q可以在取5到10倍直徑長(zhǎng)度，一端全約束，一端對(duì)稱約束。這樣會(huì)在約束的地方有應(yīng)力集中。因?yàn)槭撬苄宰冃危梢栽谇蠼馄鞯脑O(shè)定時(shí)，注意就可以，單元最好是殼單元，材料屬性等等，樓主自己可以搞定了吧。
作者: 滾刀魚    時(shí)間: 2011-11-1 09:12
推薦個(gè)兄弟！用戶名：997949lkk是個(gè)高手！只是不常在線！
% H  K8 C% m7 k幫我整過(guò)一個(gè)案例分析。
作者: 沈石頭    時(shí)間: 2011-11-1 10:43
eddyzhang 發(fā)表于 2011-11-1 09:08
+ _7 R2 {( C/ k$ d, V- H& _個(gè)人觀點(diǎn)：! U3 x2 Z3 d& k  |: ~# f3 l/ r
如果理論分析的話，是能得到精確解的，可以參考相關(guān)的薄壁容器的計(jì)算，但是在端板附近是不精確 ...

5 Q3 F* j1 A9 s　　薄壁圓筒的塑性理論計(jì)算方法我沒(méi)有找到，找到厚壁的計(jì)算方法。參考書里通過(guò)計(jì)算驗(yàn)證了不同端面條件對(duì)厚壁圓筒彈性極限載荷的影響不大。因?yàn)閺椥詷O限載荷就是塑性變形的門檻，所以我就認(rèn)為在我的薄壁塑性變形中端面附近的徑向位移和其他地方是一樣的。｛參考了兩本書《彈塑性力學(xué)》（科學(xué)出版社，陳明祥著），《應(yīng)用彈塑性力學(xué)》（清華大學(xué)出版社，徐秉業(yè)著)}　　當(dāng)然以上的假設(shè)有兩個(gè)跳躍：厚壁圓筒理論套用的薄壁圓筒能否適用；進(jìn)入塑性變形的硬化階段和未進(jìn)入塑性變形階段的端面影響是否一樣。+ D, ?' ~7 v- `# Q
　　這位大哥介紹的方法是經(jīng)典ANSYS的處理辦法，我在教材中看到過(guò)類似的一個(gè)薄壁圓筒的處理辦法。對(duì)于經(jīng)典的ANSYS分析我沒(méi)有學(xué)習(xí)過(guò)，所以我現(xiàn)在想在WORKbench里面分析這個(gè)問(wèn)題。當(dāng)然您介紹的方法我會(huì)參考，以前因?yàn)榻?jīng)典的學(xué)起來(lái)麻煩想逃開這一步，現(xiàn)在看來(lái)還是得去學(xué)。) E! C% \# s; Z4 p! J
作者: 沈石頭    時(shí)間: 2011-11-1 11:47
eddyzhang 發(fā)表于 2011-11-1 09:08
# G! w/ k+ X7 r9 P+ ]7 t9 ~個(gè)人觀點(diǎn)：5 S; g9 X# k3 K; K4 C( o0 D& E
如果理論分析的話，是能得到精確解的，可以參考相關(guān)的薄壁容器的計(jì)算，但是在端板附近是不精確 ...

* `6 c) ]' A% N( H" L  _( O% f我這個(gè)脹圓過(guò)程，圓筒兩端徑向都是自由的，如果任何一端全約束，都是不符合實(shí)際工況的，如果能夠全約束，這個(gè)在AWB中完全能夠做到，不至于現(xiàn)在找不到合適的約束方式。經(jīng)典版本沒(méi)有接觸過(guò)，所以希望能在AWB中分析。壓力容器一端有封口，端面影響很大，我這個(gè)工況兩端徑向自由，忽略軸向變形。謝謝您指點(diǎn)，我去找些壓力容器的資料來(lái)看看，如果您有推薦更好。
作者: newfengyuan    時(shí)間: 2011-11-1 12:05
我覺(jué)的不一定非要約束圓心位移，可以在桶壁上畫一個(gè)過(guò)圓筒軸心的面，然后只需約束這個(gè)面的三個(gè)方向位移和三個(gè)方向轉(zhuǎn)角，然后加載均勻壓力載荷，雖然形變引起圓心的位移，但你要求的的形變，是不會(huì)被影響的。或者在桶壁上畫兩條平行于軸心且和軸心共面的線，在約束這兩條線。
作者: newfengyuan    時(shí)間: 2011-11-1 12:14
這樣的話，雖然在這兩條線處會(huì)約束壁厚的變化，但壁厚變化本身不會(huì)多大，所以應(yīng)該對(duì)整體變形影響不大。畫這個(gè)線或者面是要在建立幾何模型時(shí)弄，好像叫（imprint faces），教材上叫表面印記。
作者: newfengyuan    時(shí)間: 2011-11-1 12:44
先這么畫兩條線，如圖：4 F. K% e* h$ t9 O
再約束。
作者: 非洲日落    時(shí)間: 2011-11-1 13:18
期待高手解決！{:soso_e123:}
作者: honyo2011    時(shí)間: 2011-11-1 14:20
本帖最后由 honyo2011 于 2011-11-1 14:20 編輯
! C, `  @" _" b
: Z* Z4 S# i$ v* ?我記得上學(xué)的時(shí)候是在材料力學(xué)有這樣的例子的，簡(jiǎn)化的計(jì)算就是把這個(gè)圓環(huán)對(duì)半切開，計(jì)算一個(gè)斷面的應(yīng)力應(yīng)變的，我認(rèn)為這樣做符合實(shí)際情況。在軟件中分析是不是就把人搞糊涂了？
作者: 沈石頭    時(shí)間: 2011-11-1 15:21
newfengyuan 發(fā)表于 2011-11-1 12:44 7 S8 G; f# L0 U
先這么畫兩條線，如圖：
$ a: r: J8 a# V, ?% K1 A再約束。
' U! L, g6 S! S4 d, V7 B4 o
仁兄的思路很有啟發(fā)，剛剛試了試發(fā)現(xiàn)凡是在圓環(huán)周圍上進(jìn)行全約束的限制都是不符合實(shí)際工況的，所以不是約束的位置問(wèn)題而是約束的類型問(wèn)題。要有允許薄壁圓環(huán)的筒壁徑向自由運(yùn)動(dòng)的約束類型才能真正與實(shí)際變形情況相符。
  |! U4 K8 h$ t
作者: WWLL13    時(shí)間: 2011-11-1 15:33
哈哈,發(fā)錯(cuò)地方了, K* E9 B$ R4 h- ]! Q
http://forum.simwe.com/index.php?gid=112
- j( h5 d4 h5 L$ w去那看看,
作者: 沈石頭    時(shí)間: 2011-11-1 15:37
honyo2011 發(fā)表于 2011-11-1 14:20
6 g  b" M! n1 P! i7 ?& l' }8 P$ F% j我記得上學(xué)的時(shí)候是在材料力學(xué)有這樣的例子的，簡(jiǎn)化的計(jì)算就是把這個(gè)圓環(huán)對(duì)半切開，計(jì)算一個(gè)斷面的應(yīng)力應(yīng)變 ...

! x- |! p: B% ^+ h9 Y　　你這個(gè)分析方式是就是我用的以前老資料的計(jì)算根據(jù)，通過(guò)宏觀的受力平衡得到，如左圖的推導(dǎo)，但是現(xiàn)在的情況是公式中的直徑和應(yīng)力都是未知數(shù)。根據(jù)厚壁圓筒的彈塑性變形理論可以得到應(yīng)力和直徑的代數(shù)關(guān)系，但是能不能用在這里我不能確定。另外我這個(gè)工況有可能出現(xiàn)超載的情況，就是脹圓的圓環(huán)周長(zhǎng)下料過(guò)短時(shí)，要脹到相同的尺寸，顯然短周長(zhǎng)的圓環(huán)鋼板需要更大的張力來(lái)脹圓，鋼板上的應(yīng)力大到進(jìn)入鋼材的拉伸硬化階段，這個(gè)時(shí)候的塑性變形更加復(fù)雜。所以想通過(guò)軟件來(lái)計(jì)算脹力和徑向位移的關(guān)系。' e+ Z6 p2 H& b- r; |
(, 下載次數(shù): 225)
1 O& k4 u1 Y" A9 `+ I
作者: 沈石頭    時(shí)間: 2011-11-1 15:39
WWLL13 發(fā)表于 2011-11-1 15:33 5 h+ U9 w  U' `, D" ~' X
哈哈,發(fā)錯(cuò)地方了
6 ?* F2 V6 h; j; J/ x$ v( Zhttp://forum.simwe.com/index.php?gid=112
3 n, j; u! h9 e' ~- [- a" i去那看看,

/ K6 `8 d6 f6 M. p我是先在那邊發(fā)了，得到的回復(fù)還沒(méi)有這邊的專業(yè)性強(qiáng)，也沒(méi)有這邊的積極。
作者: 超哥曬    時(shí)間: 2011-11-1 16:24
屬于力學(xué)方面的問(wèn)題嗎？
作者: 2266998    時(shí)間: 2011-11-1 16:25
從你的分析圖上看，你在玩機(jī)械擴(kuò)徑機(jī)，而且沒(méi)有任何經(jīng)驗(yàn)，也不知道如何下手，什么管？UOE的？多大直徑的？ ，是在作論文吧？肯定不是在玩實(shí)際東西，有問(wèn)題，最好是說(shuō)玩的什么，說(shuō)說(shuō)前因后果，這樣人家看了就知道你玩什么？有針對(duì)性說(shuō)說(shuō)，否則都是云里霧里瞎扯，你也不知所云，
9 _2 X: g9 B0 ?. H6 N: d
. B. i0 u% E0 m  U擴(kuò)徑機(jī)不是你這么分析的，是將管坯作為彈塑性體，劈出1/4的一個(gè)環(huán)體，其長(zhǎng)度與楔塊是一樣的，設(shè)楔塊為剛性體，計(jì)算那個(gè)1/4環(huán)形劈的應(yīng)力狀態(tài)，只是其后段由于小直徑段的約束而不準(zhǔn)確，
- b1 o& Z" Y- V: F+ A0 q) r7 B& u6 U5 Z" H9 h0 f8 O

) L# h' h3 k- `你按阿拉上面說(shuō)的，拆一個(gè)1/4的環(huán)形，加約束，就可以計(jì)算那個(gè)內(nèi)應(yīng)力，很簡(jiǎn)單的問(wèn)題，不必勞神，幾分鐘就解決了，試試看吧，
作者: newfengyuan    時(shí)間: 2011-11-1 16:35
外徑表面上畫那條的直線全約束，內(nèi)徑上的另一條直線只能在筒壁厚度變化方向上移動(dòng)，其他五個(gè)自由度約束，這樣就完全符合工況了，受力跟變形和固定圓心是等效的。另外我覺(jué)得把圓筒拉長(zhǎng)的做法也是可取的，拉的足夠長(zhǎng)不就行了，而且用有限單元法求解本身就有誤差。
作者: houbaomin0620    時(shí)間: 2011-11-1 22:21
坐等高手解決                                   
作者: 沈石頭    時(shí)間: 2011-11-2 08:19
newfengyuan 發(fā)表于 2011-11-1 16:35
# D3 C2 v9 ?- q& {外徑表面上畫那條的直線全約束，內(nèi)徑上的另一條直線只能在筒壁厚度變化方向上移動(dòng)，其他五個(gè)自由度約束，這 ...
3 q7 H2 g# b6 j6 |- ~0 j0 I
全約束的意思就是外徑上的這點(diǎn)就不能動(dòng)了，受力變形后形狀是個(gè)橢圓，跟我脹形的實(shí)際情況徑向位移均勻相等的情況不符合。所以圓周方向上的全約束這樣的約束方式就不用考慮了。
作者: 沈石頭    時(shí)間: 2011-11-2 09:49
2266998 發(fā)表于 2011-11-1 16:25
7 E  h, E, D- V7 Z+ b# N從你的分析圖上看，你在玩機(jī)械擴(kuò)徑機(jī)，而且沒(méi)有任何經(jīng)驗(yàn)，也不知道如何下手，什么管？UOE的？多大直徑的？  ...

5 F8 K; z: I$ a4 X高手，在ANSYSｗｏｒｋｂｅｎｃｈ中取分段分析時(shí)，邊界面上的對(duì)稱位移約束如何設(shè)定的？
- @: Z( C% V+ Q% q3 E
作者: eddyzhang    時(shí)間: 2011-11-6 12:46
建議用非線性分析軟件分析吧，ANSYS的非線性處理還是有些弱。進(jìn)入塑性階段，要考慮硬化問(wèn)題的話，估計(jì)ANSYS的解還不如手工求解的準(zhǔn)確些。另外，從一些書籍上面，應(yīng)該能找到些思路吧。彈性階段，可以得到一些關(guān)系。進(jìn)入塑性階段，只要材料不破壞，也應(yīng)該能得到一個(gè)關(guān)系。
作者: 舍、得:    時(shí)間: 2011-11-20 22:30
貌似這個(gè)問(wèn)題大部分涉及材料學(xué)方面吧。拿到這里不是打擊人么？
作者: zouyuanyang    時(shí)間: 2011-11-29 15:27
你的徑向壓力是怎么施加上的，如果是軸或輪轂的話，你可以畫個(gè)軸或是輪轂，然后在這上面施加約束，就能得出相應(yīng)的結(jié)果。你是不是在做脹套的設(shè)計(jì)啊。
作者: hejun502    時(shí)間: 2014-12-26 17:03
您好，我現(xiàn)在也在搞一些彈塑性相關(guān)的研究，但是有好多問(wèn)題不太懂，我能加你嗎？謝謝
5 `8 z) y3 M" J* k



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