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標題: 薄壁圓筒彈塑性變形受力分析約束加載的問題（ANSYSWorkbench)，請教 [打印本頁]

作者: 沈石頭 時間: 2011-10-31 13:50
標題: 薄壁圓筒彈塑性變形受力分析約束加載的問題（ANSYSWorkbench)，請教
(, 下載次數: 592) (, 下載次數: 563)
如題：薄壁圓筒內壁受徑向均勻載荷，圓筒（兩端無封口，具體說是薄壁圓管）徑向變形，已知徑向載荷大小，求徑向位移。圓筒一個端面受法向約束，徑向無約束，圓周方向沒有轉動，在AWB中，我選了“無摩擦約束”類型，“固定旋轉”約束灰色狀態無法選，如此分析之后錯誤提示約束過少。求助該如何添加約束？

由于忽略端面影響，薄壁圓筒內壁受均勻徑向壓力作用，認為筒身只有徑向位移，筒體軸向沒有位移，于是我在另外一個端面同樣加了“無摩擦約束”，提示有誤，但能分析出結果，不過換了另外一個筒身軸向截面形狀有變化的薄壁圓筒就分析不出結果了，提示的錯誤類型與原來限制單個端面的情況相同。根據實際的工況，這里最好能添加一個圓周不轉動的約束，不過這個選項不能選，而其他約束類型所限制的自由度方向都是存在位移的，只不過位移大小不同而已。所以我上面用的限制兩個端面法向位移的約束類型也只是比較接近的做法，并沒有真實地反映圓筒實際受載和約束狀態。這個問題還是沒有解決，請大家指點！

作者: 沈石頭 時間: 2011-10-31 13:59
本來這個問題不應該發到機械論壇來的，但是這兩天我看到的提問和答復，其質量和回復速度都高，可見這里的高手很多。這個問題我在仿真論壇里提過，沒有得到根本性的解決辦法，希望在這里得到高手的指點。
　　具體說還是塑性變形的問題，從理論上計算鋼材（我這個零件暫定Q235鋼）塑性變形至進入冷作硬化階段，要將應力和應變量化對應起來很難，只有幾種很特殊的情況才能進行理論計算。我這里的塑性變形不考慮加載速率，即忽略加載歷史對鋼材的變形的影響，認為是緩慢加載，第一次進入塑性狀態。

作者: pgsheng 時間: 2011-10-31 20:41
太深奧了。我還要好好的學習，想前輩請教、學習；

作者: chencha 時間: 2011-10-31 21:21
沙發一下，坐等高手，學習借鑒

作者: 老鷹 時間: 2011-10-31 22:08
看來遇到難題了，高手都哪里去了哦。

作者: 吹瓶機械 時間: 2011-10-31 22:18
{:soso_e121:}坐等高手，話說你這問題真有些偏，能回答的人真不多

作者: 沈石頭 時間: 2011-11-1 08:27

吹瓶機械發表于 2011-10-31 22:18 , S* K1 R* y4 P7 r5 G1 B
坐等高手，話說你這問題真有些偏，能回答的人真不多

薄壁圓筒徑向受力變形的問題很多，但是進入塑性變形的問題，特別是塑性變形階段應力應變的量化關系很復雜，所以想到用軟件來分析，沒想到這個約束問題這么困難，還是自己對ANSYS不夠熟悉，這個問題用ANSYSCLASSIC可以分析，教材上看到過一個類似的，不過命令流的實在不熟悉。如果workbench解決不了只能回頭好好學經典版本了。謝謝諸位支持～

作者: 打鐵的 時間: 2011-11-1 08:44
本帖最后由打鐵的于 2011-11-1 08:45 編輯

沒用個這個分析軟件，按照你的描述看，你沒有確定固定點在受力點的正對面，沒有這個約束，換了是我都不知道該怎么變形，更別說電腦了。你只說限制上下端面，沒有說變形的時候，哪個點或線是被固定住、沒有位移的，不知道你用的軟件是如何確定約束的，我想但凡3D軟件，約束方式應該大同小異，應該是受力點的正對面少了一個固定點或一條固定線。

作者: 滾刀魚 時間: 2011-11-1 08:51
本帖最后由滾刀魚于 2011-11-1 08:51 編輯

看查看數就知道，好多人看過這貼，而且只是看看而已，高手都躲起來了。

作者: eddyzhang 時間: 2011-11-1 09:08
個人觀點：
如果理論分析的話，是能得到精確解的，可以參考相關的薄壁容器的計算，但是在端板附近是不精確的。
有限元分析的話，同樣道理。
可以在取5到10倍直徑長度，一端全約束，一端對稱約束。這樣會在約束的地方有應力集中。因為是塑性變形，可以在求解器的設定時，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 時間: 2011-11-1 09:12
推薦個兄弟！用戶名：997949lkk是個高手！只是不常在線！
幫我整過一個案例分析。

作者: 沈石頭 時間: 2011-11-1 10:43

eddyzhang 發表于 2011-11-1 09:08 % w3 d; Z8 r! x1 b/ i! L9 t
個人觀點：
& O4 Q8 y; |) ^+ z- t' ~& r$ `如果理論分析的話，是能得到精確解的，可以參考相關的薄壁容器的計算，但是在端板附近是不精確 ...

　　薄壁圓筒的塑性理論計算方法我沒有找到，找到厚壁的計算方法。參考書里通過計算驗證了不同端面條件對厚壁圓筒彈性極限載荷的影響不大。因為彈性極限載荷就是塑性變形的門檻，所以我就認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》（科學出版社，陳明祥著），《應用彈塑性力學》（清華大學出版社，徐秉業著)}　　當然以上的假設有兩個跳躍：厚壁圓筒理論套用的薄壁圓筒能否適用；進入塑性變形的硬化階段和未進入塑性變形階段的端面影響是否一樣。
　　這位大哥介紹的方法是經典ANSYS的處理辦法，我在教材中看到過類似的一個薄壁圓筒的處理辦法。對于經典的ANSYS分析我沒有學習過，所以我現在想在WORKbench里面分析這個問題。當然您介紹的方法我會參考，以前因為經典的學起來麻煩想逃開這一步，現在看來還是得去學。

作者: 沈石頭 時間: 2011-11-1 11:47

eddyzhang 發表于 2011-11-1 09:08
6 l; S5 [4 L# p) n; o4 E個人觀點：+ }+ G- f, d4 o; J
如果理論分析的話，是能得到精確解的，可以參考相關的薄壁容器的計算，但是在端板附近是不精確 ...

我這個脹圓過程，圓筒兩端徑向都是自由的，如果任何一端全約束，都是不符合實際工況的，如果能夠全約束，這個在AWB中完全能夠做到，不至于現在找不到合適的約束方式。經典版本沒有接觸過，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，我這個工況兩端徑向自由，忽略軸向變形。謝謝您指點，我去找些壓力容器的資料來看看，如果您有推薦更好。

作者: newfengyuan 時間: 2011-11-1 12:05
我覺的不一定非要約束圓心位移，可以在桶壁上畫一個過圓筒軸心的面，然后只需約束這個面的三個方向位移和三個方向轉角，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 時間: 2011-11-1 12:14
這樣的話，雖然在這兩條線處會約束壁厚的變化，但壁厚變化本身不會多大，所以應該對整體變形影響不大。畫這個線或者面是要在建立幾何模型時弄，好像叫（imprint faces），教材上叫表面印記。

作者: newfengyuan 時間: 2011-11-1 12:44
先這么畫兩條線，如圖：
再約束。

作者: 非洲日落 時間: 2011-11-1 13:18
期待高手解決！{:soso_e123:}

作者: honyo2011 時間: 2011-11-1 14:20
本帖最后由 honyo2011 于 2011-11-1 14:20 編輯

我記得上學的時候是在材料力學有這樣的例子的，簡化的計算就是把這個圓環對半切開，計算一個斷面的應力應變的，我認為這樣做符合實際情況。在軟件中分析是不是就把人搞糊涂了？

作者: 沈石頭 時間: 2011-11-1 15:21

newfengyuan 發表于 2011-11-1 12:44
' Y% o' ~5 s x) q0 P先這么畫兩條線，如圖：
! K7 M8 J( A# I/ }; G再約束。

仁兄的思路很有啟發，剛剛試了試發現凡是在圓環周圍上進行全約束的限制都是不符合實際工況的，所以不是約束的位置問題而是約束的類型問題。要有允許薄壁圓環的筒壁徑向自由運動的約束類型才能真正與實際變形情況相符。

作者: WWLL13 時間: 2011-11-1 15:33
哈哈,發錯地方了
http://forum.simwe.com/index.php?gid=112
去那看看,

作者: 沈石頭 時間: 2011-11-1 15:37

honyo2011 發表于 2011-11-1 14:20 ' u$ H$ T. u6 u9 I+ \% U T3 o
我記得上學的時候是在材料力學有這樣的例子的，簡化的計算就是把這個圓環對半切開，計算一個斷面的應力應變 ...

　　你這個分析方式是就是我用的以前老資料的計算根據，通過宏觀的受力平衡得到，如左圖的推導，但是現在的情況是公式中的直徑和應力都是未知數。根據厚壁圓筒的彈塑性變形理論可以得到應力和直徑的代數關系，但是能不能用在這里我不能確定。另外我這個工況有可能出現超載的情況，就是脹圓的圓環周長下料過短時，要脹到相同的尺寸，顯然短周長的圓環鋼板需要更大的張力來脹圓，鋼板上的應力大到進入鋼材的拉伸硬化階段，這個時候的塑性變形更加復雜。所以想通過軟件來計算脹力和徑向位移的關系。
(, 下載次數: 246)

作者: 沈石頭 時間: 2011-11-1 15:39

WWLL13 發表于 2011-11-1 15:33
% l+ Y+ `5 ~9 x5 F( b哈哈,發錯地方了
& m0 ?2 k& k; ^& ~http://forum.simwe.com/index.php?gid=112
" i4 n$ u" v3 [+ C3 U* f去那看看,

我是先在那邊發了，得到的回復還沒有這邊的專業性強，也沒有這邊的積極。

作者: 超哥曬 時間: 2011-11-1 16:24
屬于力學方面的問題嗎？

作者: 2266998 時間: 2011-11-1 16:25
從你的分析圖上看，你在玩機械擴徑機，而且沒有任何經驗，也不知道如何下手，什么管？UOE的？多大直徑的？，是在作論文吧？肯定不是在玩實際東西，有問題，最好是說玩的什么，說說前因后果，這樣人家看了就知道你玩什么？有針對性說說，否則都是云里霧里瞎扯，你也不知所云，

擴徑機不是你這么分析的，是將管坯作為彈塑性體，劈出1/4的一個環體，其長度與楔塊是一樣的，設楔塊為剛性體，計算那個1/4環形劈的應力狀態，只是其后段由于小直徑段的約束而不準確，

你按阿拉上面說的，拆一個1/4的環形，加約束，就可以計算那個內應力，很簡單的問題，不必勞神，幾分鐘就解決了，試試看吧，

作者: newfengyuan 時間: 2011-11-1 16:35
外徑表面上畫那條的直線全約束，內徑上的另一條直線只能在筒壁厚度變化方向上移動，其他五個自由度約束，這樣就完全符合工況了，受力跟變形和固定圓心是等效的。另外我覺得把圓筒拉長的做法也是可取的，拉的足夠長不就行了，而且用有限單元法求解本身就有誤差。

作者: houbaomin0620 時間: 2011-11-1 22:21
坐等高手解決

作者: 沈石頭 時間: 2011-11-2 08:19

newfengyuan 發表于 2011-11-1 16:35 ' h% o$ ~8 m; J' v
外徑表面上畫那條的直線全約束，內徑上的另一條直線只能在筒壁厚度變化方向上移動，其他五個自由度約束，這 ...

全約束的意思就是外徑上的這點就不能動了，受力變形后形狀是個橢圓，跟我脹形的實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 時間: 2011-11-2 09:49

2266998 發表于 2011-11-1 16:25 {3 k( D' l5 [
從你的分析圖上看，你在玩機械擴徑機，而且沒有任何經驗，也不知道如何下手，什么管？UOE的？多大直徑的？ ...

高手，在ANSYSｗｏｒｋｂｅｎｃｈ中取分段分析時，邊界面上的對稱位移約束如何設定的？

作者: eddyzhang 時間: 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。進入塑性階段，要考慮硬化問題的話，估計ANSYS的解還不如手工求解的準確些。另外，從一些書籍上面，應該能找到些思路吧。彈性階段，可以得到一些關系。進入塑性階段，只要材料不破壞，也應該能得到一個關系。

作者: 舍、得: 時間: 2011-11-20 22:30
貌似這個問題大部分涉及材料學方面吧。拿到這里不是打擊人么？

作者: zouyuanyang 時間: 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，你可以畫個軸或是輪轂，然后在這上面施加約束，就能得出相應的結果。你是不是在做脹套的設計啊。

作者: hejun502 時間: 2014-12-26 17:03
您好，我現在也在搞一些彈塑性相關的研究，但是有好多問題不太懂，我能加你嗎？謝謝

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