基本描述:广告牌结构几何参数如下图所示。外边框使用的是结构钢,中间平面采用的是铝合金。结构下边框固定,平板承受分压为300N/mm^2。求结构整体的应力分布和最大变形量。
从ANSYS项目概图左侧Toolbox的Component System拖出Geometry,后从Analysis System里按住Static Structural拖到项目概图Geometry上。准备材料:这里直接调用ANSYS自带材料数据库文件即可,具体步骤参考下面的图示:双击【Engineering Data】进入工程数据库,跟材料有关的数据。该模块可以自建不同的本构模型,也可以使用ANSYS自带的材料库,亦可以从外界导入材料数据。点击序号1进入工程数据源,点击序号2选择常用材料,序号3即为铝合金,点击序号4就可以看到它后面的序号5,像一本字典一样,表示铝合金已经添加到当前分析备选。因为软件默认材料为结构钢,这里就不用重新选择。
单击模块A的第2栏,点击鼠标右键,选Import Geometry-Browse选择几何体。也可以自己建立模型,使用SCDM或者DM均可。四周边框为梁,中间为壳体,注意共享拓扑。具体方法可以查看之前的例子,有详细介绍。双击模块B第四栏Model进入,依次展开左侧树形窗口上方(Outline)里面Model-Geometry,可以从左侧下方详细栏看到对应零部件的详细属性。从Materials下Assignment赋予材料。从图中可见,边框已经变成了一根梁(序号3所示,一个颜色边框线),对中间面赋予铝合金,边框赋予结构钢。乔厚度也是这里赋予,点击曲面即可赋予,这里定义厚度1mm。整个模型结构简单,给定尺寸50mm,结果如下图所示。
结构底边线固定,中间面受到均布载荷0.0003MPa,正值表示受到的是压缩作用,负值表示拉伸作用。结果如下图点击菜单栏右侧的黄色闪电符号即开始求解,分析完成点击Solution(B6)下的Insert可以在其中选择想要的结果,这里指定查看结果为:Total Deformation和Equivalent Stress。注意需要计入梁横截面应力,点击Solution详细栏可以设置,详细查看之前的例子。
从上图可见,等效应力在壳两个长边且与梁连接处,最大等效应力为111.5MPa。两长边的梁,受到拉伸作用。在靠近固定端,梁连接处应立达到最大值,约为271MPa,超过普通钢210MPa。
图示3显示的是,考虑梁横截面应力情况下,梁壳的应力分布情况。
查看外框两个长边梁的弯矩,如下图所示。观察下方的曲线图,随着梁位置的变化,弯矩呈抛物线变化,在固定端处达到最大值。结果符合材料力学的基本理论。
上述简单学习了梁壳建模的共享拓扑设置,静力学分析的基本流程。分析结果表明,梁结构强度需要加以改善。