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【转载】如何绘制梁单元应力的时程曲线?(回答网友的问题)  

2015-01-26 15:42:39|  分类: ANSYS后处理 |  标签: |举报 |字号 订阅

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问题:

如何绘制梁单元 beam188 的应力时间历程曲线?

答复:

    梁单元的应力不能直接提取,而是需要使用单元表来提取。    POST26 中,不能在进入 POST26 时弹出的对话框中直接定义梁单元的应力变量,而是要退出该对话框,然后点击 Define Variables,在其中选择 "序列号" ,然后输入与应力分量对应的序列号定义为 (单元表方式的) 变量,就可以绘制曲线了。

下面通过一个例子来说明具体操作过程。

使用的模型是一根梁,长度 100 mm,截面为 2.5*5 mm2 的矩形,材料属性:

E = 201000 Mpa,  μ= 0.3, ρ=7.8e-9 T/mm3

使用 beam188 单元,单元长度 10 mm

约束一端的所有自由度,在另一端施加随时间变化的集中力 Fy,如下表:

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    然后进行瞬态分析并显示根部约束点处的应力时间变化曲线。

  操作过程如下

1~9 建模过程,省略。

10 为施加随时间变化的载荷,定义表数组

为施加随时间变化的载荷,先定义一个 4*1 的表数组:

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  然后对该表数组进行编辑,输入数据如下:
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  表数组中,第 0 列为时间点,第一列为载荷值。

然后点击 File > Apply/Quit 退出表数组对话框,再点击 Close 关闭数组参数对话框。       

11 使用表数组施加集中力载荷

    首先选择右端节点:

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  在弹出的对话框中:选择力方向为 Fy,然后点击“Constant Value” 右边的小箭头,在下拉菜单中选择 “Existing table”,再点击 OK
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  在新的对话框中,选择刚才定义的表数组 FY_TIME,点击 OK
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      这样,表数组形式的载荷就被施加到模型右端的节点上。这是一个随时间变化的载荷。

12  设置求解参数:

打开 Sol'n Control,在对话框的 Basic 标签下做如下设置:

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   在对话框的 Transient 标签下做如下设置:
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  在对话框的 Advanced NL 标签下做如下设置:
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  其余采用默认设置,然后点击 OK 完成求解设置,将模型存盘。
13 求解

点击 Solve > Current LS,进行求解:

14 求解结束后,进行后处理

在常用后处理 (POST1) 中,读取时间 0.01 的结果:

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选择绘制 Uy 云图:

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  所绘制的 Uy 云图:
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  如果绘制应力项,虽然可以选择绘制应力选项,所绘制的云图却没有应力数据:
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  原因是:在 ANSYS 中,不能直接得到梁单元的应力,而是必须使用单元表 (Etable) 来获取梁单元的应力。

从帮助文件有关 beam188 单元的内容中,查到与应力有关的项 (Table 188.1  BEAM188 Element Output Definitions ) 有:

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  这些应力项可以使用单元表方式提取 (Table 188.2  BEAM188 Item and Sequence Numbers),它们对应的项 (iterm) 标记和序列号分别是:
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在一般后处理中,需要定义单元表,然后才能形式相应的应力项;在时间历程后处理中,需要将上表中的项定义为变量,然后才能绘制相应的应力项随时间变化的曲线。

比如,本例中要显示单元的轴向应力 (SDIR)、梁单元 +Y 侧的弯曲应力 (SBYT) 和梁单元 +Z 侧的弯曲应力 (SBZT),操作如下:

进入时间历程后处理,这时会弹出一个对话框:

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  但是,在这个对话框中不能定义单元表类的结果项。点击该对话框右上角的 × 号,关闭对话框。然后点击左侧菜单中的:Define Variables,再顺序点击 Add… > … by seq no. > OK
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  然后选择左端的单元,再点击拾取框中的 OK
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  在弹出的对话框中,输入变量名 为 E1_I_SDIR,选择数据项为 SMISC,编号为 31 (单元 1,节点 I 的轴向应力),其余用默认值:
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  同样可以定义如下变量:

       E1_I_SBYT – 单元 1,节点 I+Y 侧弯曲应力;

       E1_J_SBYT – 单元 1,节点 J+Y 侧弯曲应力;

       E1_I_SBZT – 单元 1,节点 I+Z 侧弯曲应力;

       E1_J_SBZT – 单元 1,节点 J+Z 侧弯曲应力。

     共定义了 5 个新的变量 (变量 1 为时间,是 ANSYS 默认的变量)

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  检查变量的定义,如有问题,可以选择相应的变量,然后点击 Edit… 图标进行修改。全部无误后,点击 Close,关闭定义变量对话框,然后绘制各变量的曲线或对变量进行列表:

首先对变量 26 进行列表:

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  列表结果:
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  可以看到:轴向应力 SDIR 为零,节点 I 的两个弯曲应力也都很小,因此只需要绘制节点 J 的两个弯曲应力 (变量号 4 6)
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  所绘制的弯曲应力随时间变化曲线:
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  为了看清楚 0.01 s 附近的变化情况,可以设置绘制曲线时的时间范围等参数.这里将时间范围设置为 00.05
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  然后重新绘制曲线:
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  可以看到:在 0.01 秒时弯曲应力达到最大值,以后逐渐衰减。

两个弯曲应力的值完全相同,这是因为本例的梁截面是个矩形,而所提供的弯曲应力实际上是两个方向的弯曲应力之和,最大弯曲应力 (绝对值) 在截面的四个角点上,而且四个角点有相同的弯曲应力 (绝对值)

本例到此结束。

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