ANSYS網(wǎng)格劃分精度及類型對(duì)鋼片位移及應(yīng)力影響分析

1、ANSYS網(wǎng)格劃分精度及類型對(duì)鋼片位移及應(yīng)力影響分析摘要:Ansys為大型通用的有限元分析軟件，在結(jié)構(gòu)、流體、電場(chǎng)、磁場(chǎng)、聲場(chǎng)等方面有著廣泛地應(yīng)用。在利用ansys進(jìn)行分析計(jì)算時(shí)，需要對(duì)已建好的模型劃分網(wǎng)格，進(jìn)而求解計(jì)算。網(wǎng)格劃分精度與類型不同，直接影響著計(jì)算結(jié)果。本文依據(jù)某實(shí)例，分別計(jì)算鋼片在平面與實(shí)體下不同網(wǎng)格尺寸、類型，以及假定鋼片為平面或?qū)嶓w劃分網(wǎng)格的條件下產(chǎn)生的位移與應(yīng)力進(jìn)行對(duì)比分析，得出不同的網(wǎng)格劃分精度剛片產(chǎn)生的最大位移與最大應(yīng)力不同，且應(yīng)力相差較大，最大位移與最大應(yīng)力和網(wǎng)格劃分精度間無明顯關(guān)系；在進(jìn)行厚度不大的鋼片平面應(yīng)力問題計(jì)算時(shí)，應(yīng)把鋼片看作平面結(jié)構(gòu)進(jìn)行計(jì)算，不可看成實(shí)體結(jié)

2、構(gòu)；進(jìn)行網(wǎng)格劃分時(shí)一定要根據(jù)網(wǎng)格劃分規(guī)則選擇合適的精度，否則結(jié)果相差很大。關(guān)鍵詞ANSYS；網(wǎng)格；網(wǎng)格精度；對(duì)比分析。1.引言Ansys為大型通用的有限元分析軟件，在結(jié)構(gòu)、流體、電場(chǎng)、磁場(chǎng)、聲場(chǎng)等領(lǐng)域有著廣泛地應(yīng)用。在利用ansys進(jìn)行分析求解時(shí)，需要對(duì)已建好的模型進(jìn)行網(wǎng)格劃分網(wǎng)格劃分主要包括四種方法延伸劃分、映像劃分、自由劃分和自適應(yīng)劃分。延伸網(wǎng)格劃分可將一個(gè)二維網(wǎng)格延伸成一個(gè)三維網(wǎng)格；映像網(wǎng)格劃分允許用戶將幾何模型分解成簡(jiǎn)單的幾部分，然后選擇合適的單元屬性和網(wǎng)格控制，生成映像網(wǎng)格；自由網(wǎng)格劃分可對(duì)復(fù)雜模型直接劃分，避免了用戶對(duì)各個(gè)部分分別劃分然后進(jìn)行組裝時(shí)各部分網(wǎng)格不匹配帶來的麻煩；自適應(yīng)

3、網(wǎng)格劃分是在生成了具有邊界條件的實(shí)體模型以后，用戶指示程序自動(dòng)地生成有限元網(wǎng)格，分析、估計(jì)網(wǎng)格的離散誤差，然后重新定義網(wǎng)格大小，再次分析計(jì)算、估計(jì)網(wǎng)格的離散誤差，直至誤差低于用戶定義的值或達(dá)到用戶定義的求解次數(shù)。不同網(wǎng)格劃分方法或者網(wǎng)格劃分精度與類型的不同對(duì)計(jì)算結(jié)果的準(zhǔn)確性影響如何作為一個(gè)ansys初學(xué)者，這是必須要理解知曉的以便以后遇到復(fù)雜的insys分析時(shí)，懂得如何使用正確的網(wǎng)格劃分。2.分析方案2.1分析對(duì)象本文以兩片長為8m的具有一定厚度不同開孔形式的正方形鋼板為分析對(duì)象用有限單元法對(duì)其進(jìn)分析。其中一片鋼板中間摳去長為m的正方形，另一片摳去長為4m四角為半徑1M的倒角鋼片假定為實(shí)體結(jié)構(gòu)

4、時(shí)，5=0.01m異孔mm84115kN4mBma）（b）圖1.分析對(duì)象2.2分析方法本文以圖1為例，利用ansys對(duì)其結(jié)構(gòu)利用有限單元法計(jì)算其位移與應(yīng)力r析鋼片假定為平面結(jié)構(gòu)時(shí)網(wǎng)格劃分精度為）.05m0.1m、自由劃分以及網(wǎng)格劃分類型為三角形、四邊形的條件下對(duì)位移與應(yīng)力的影響，分析鋼片假定為實(shí)體結(jié)構(gòu)時(shí)各邊劃分精度相同、各邊劃分精度不同、自由劃分以及網(wǎng)格劃分類型為三角形的條件下對(duì)位移與應(yīng)力的影響。同時(shí)分析了鋼片在網(wǎng)格劃分精度01m網(wǎng)格劃分類型為三角形的條件下分別假定為平面結(jié)構(gòu)與實(shí)體結(jié)構(gòu)的條件下對(duì)位移與應(yīng)力的影響。3.網(wǎng)格劃分精度對(duì)位移與應(yīng)力的影響分析分別計(jì)算鋼片在不同網(wǎng)格劃分精度、網(wǎng)格劃分類型

5、以及假定為平面問題或?qū)嶓w問題的條件下產(chǎn)生的位移及應(yīng)力，將其進(jìn)行對(duì)比分析，從而得出網(wǎng)格劃分精度及類型的不同對(duì)位移與應(yīng)力的影響。3.1鋼片假定為平面結(jié)構(gòu)鋼片假定為平面結(jié)構(gòu)時(shí)選取單元類型為lane82厚度較薄可視為平面應(yīng)力問題彈性模量為2.1ell,泊松比為0.3，鋼片密度為7800。3.1.1網(wǎng)格劃分類型為三角形選取圖1(a)為研究對(duì)象，在網(wǎng)格劃分類型為三角形的前提下，將在網(wǎng)格劃分精度為m0.1m、KOOALSOLimOBODiLSOLVTIOIKHJUSOLOTIOB5TEP-1SUB!TIMEsnrr(avgiDRX.63ZE74Sl-93.6098SJK-.IO3K*O-STW-l-口STE

6、P!SUB1TIHE-1SIVT(AVG)DUX-.M61-MSV-1648.69StK.2671+06HH93.6098.22SZ4O8.7E*08.6851408.91*O8.lljLLsournoa0SUB*1g皿卜TIFT-!遊*口口口SrtP-1IHl23.1013.3041*08.60SX0e.913EH0.12ZE4O9.1S2EOS.4SCE*0e.7C1X-IO8.107E)9.1371*0953.992】.ldOEM8.360E*O8.5391*08丄的“.rrae-Mia.4soe*08.62魁m.809(408443.511.4591*07I.918C407.18408

7、.275t08.3671*00.1391*08.2301*00.9211*08.413E408a)(b)(c)圖5.網(wǎng)格劃分類型為四邊形條件下的應(yīng)力結(jié)果圖由圖4、圖5可知，鋼片假定為平面結(jié)構(gòu)時(shí)在網(wǎng)格劃分類型為四邊形的條件下網(wǎng)格劃分精度為).05m0.1m、自由劃分的情況下其對(duì)應(yīng)的最大位移分別為.99e-57.18e-56.54e-5其對(duì)應(yīng)的最大應(yīng)力為.37e88.09e7、4.13e7。網(wǎng)格劃分時(shí)，自由劃分的精度最小,精度為0.05m的最大，由此可以看出，鋼片假定為實(shí)體結(jié)構(gòu)時(shí)，在網(wǎng)格劃分類型為四邊形的條件下，不同的網(wǎng)格劃分精度對(duì)應(yīng)求解出的最大位移與應(yīng)力不同且最大應(yīng)力隨著網(wǎng)格劃分精度的增大而增大

8、。3.1.3相同網(wǎng)格劃分精度條件下網(wǎng)格劃分類型的比較選取圖1(a)為研究對(duì)象，在網(wǎng)格劃分精度均為01m的前提下，將網(wǎng)格劃分類型為三角形與四邊形產(chǎn)生的最大位移與最大應(yīng)力結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析，得6圖，圖7。(a)(b)圖6.鋼片網(wǎng)格劃分類型為三角形與四邊形下的位移結(jié)果圖STEP-ISUB-1TIHl-19nrr(AW)DIK-.74ZI-04SIS-13S.3O2SIR.7271*08371,73SE-1W!13(.302.1621*08.3231*08.80407.Z4ZE*0.X*08.M7I*O8.S6*08.7Z7t*0853.9921.1KC4O8.360E+08.S39E08.7in*4B

9、.em*07.270K408.4S.118C-03sn-.11-03SIX.21-04kdju.sournoa.141X-04.2I2E-04.423E-04.564E-O4.70JI-05.Z1ZE-04.3SX-M.4X-04.63SE-04a)b)c)圖8.網(wǎng)格劃分類型為四邊形條件下的位移結(jié)果圖IODALsoLvnorromlsoumoaODALSOLUTIM-口口口.9401*07.188E08.283408.3?a0B1674.94.16008.328E4O6.492Z4O8.65CE+O8234.119EM6.23BE*.3S7E*O8.476EOB.470e*07.1411*08

10、.23S14O6.329EO0.423E408.921E07.246(*08.4101*08.57*O8.7381*00.SSE*07.17X08.298EOB.411Efla.SMI408(a)(b)(c)圖9.網(wǎng)格劃分類型為四邊形條件下的應(yīng)力結(jié)果圖由圖6、圖7可知，鋼片假定為實(shí)體結(jié)構(gòu)時(shí)，在網(wǎng)格劃分類型為四邊形的條件下，方1案)(2)(3)各自對(duì)應(yīng)的最大位移分別為.18e-46.61e-56.35e-5最大應(yīng)力為4.23e7、7.38e7、5.36e7。鋼片按實(shí)體結(jié)構(gòu)做網(wǎng)格劃分時(shí)，方案(3)的精度最小，方案(1)的精度最大，由此可以看出，鋼片假定為實(shí)體結(jié)構(gòu)時(shí)，在網(wǎng)格劃分類型為四邊形的條件下，

11、不同的網(wǎng)格劃分精度對(duì)應(yīng)求解出的最大位移與應(yīng)力不同，且最大位移與應(yīng)力的變化與網(wǎng)格劃分精度的變化無明顯規(guī)律。3.3相同網(wǎng)格劃分精度與類型條件下鋼片假定平面與實(shí)體的比較選取圖1(a)為研究對(duì)象，鋼片假定為平面結(jié)構(gòu)時(shí)，選取單元類型為ne82按平面應(yīng)力問題進(jìn)行求解，鋼片假定為實(shí)體結(jié)構(gòu)時(shí)，選取單元類型為lid185按實(shí)體結(jié)構(gòu)進(jìn)行求解。彈性模量為.1e11泊松比為0.3,鋼片密度為7800。鋼片假定平面結(jié)構(gòu)與實(shí)體結(jié)構(gòu)時(shí)，其網(wǎng)格劃分精度均)為5m網(wǎng)格劃分類型均為四邊形。在以上條件下求解鋼片的產(chǎn)生的位移與應(yīng)力云圖10圖、圖11。(a)(b)ioc2).8013S1K-.1371+09.3O4E0B.6091*0

12、8.91X408.122E*O9-23.8013.30*0.153*08-4508.W!*O8.91X408.1ZZEO9761M9.1071MW.lJ7t+05TIP-12339.$5.116E-H)8.232Z*M.349C*O8.465ZO8.S81E07.1708.290K*08.T7EO8.523C0B(a)(b)圖11.鋼片假定為平面與實(shí)體條件下應(yīng)力結(jié)果圖由圖8、圖9可知，在網(wǎng)格劃分精度相同、網(wǎng)格劃分類型為四邊形的條件下，鋼片假定為平面結(jié)構(gòu)與實(shí)體結(jié)構(gòu)各自對(duì)應(yīng)的最大位移分別為99e-S6.29e-5最大應(yīng)力為1.37e&5.23e7。由此可以看出，鋼片假定為平面與實(shí)體結(jié)構(gòu)時(shí)，其各自產(chǎn)生的最大位移與最大應(yīng)力相差較大，因此，在進(jìn)行厚度不大的鋼片平面應(yīng)力問題計(jì)算時(shí)，應(yīng)把鋼片看作平面結(jié)構(gòu)進(jìn)行計(jì)算，不可看成實(shí)體結(jié)構(gòu)。4結(jié)論不同的網(wǎng)格劃分精度剛片產(chǎn)生的最大位移與最大應(yīng)力不同且，