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北京石油化工学院2026年研究生招生接收调剂公告
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zhangyj_upc

新虫 (正式写手)

[求助] 复合材料连续管ANSYS分析

本人现在在做一个复合材料的连续管，采用ANSYS，现有两个问题百思不得其解，向各位大牛请教，金币有限，全拿出来，谨表诚意，望不吝赐教。

问题1：弯曲的加载：根据工况，复合管需要缠绕在滚筒上进行运输，滚筒半径是确定的，为2m。情况等同于将一根2πr长的管子弯成一个半径为r的圆，如图1、图2示，分析该管子各处的应力应变情况，在ANSYS里如何加载这样的载荷？（这种情况下弯曲载荷不是一个确定的弯矩值，而是等曲率的弯曲变形）


图1


图2





问题2：纤维带间接触。复合管的一层由纤维带缠绕成型，这样可以提高复合管弯曲性能，纤维带宽度会影响复合管的弯曲性能。采用shell99单元，建立面模型如图3示，通过实常数赋予面模型厚度。纤维带之间需要建立接触，避免在受载变形后纤维带互相切入。开始我的想法是在相邻纤维带间建立线线接触，相当于将纤维带缝合起来。但是这样也不妥，因为模型在某些载荷情况下纤维带间是相互分离的，建立了接触就限制了分离，不符合实际情况。我现在的思路是在带间用askin命令建立连接面，用低弹性模量材料、低厚度的实常数划分连接面的网格，这样就不建立线线接触了，模型实体显示情况如图4示，图5为图4进一步放大图。以达到避免纤维带互相切入，同时也不限制纤维带分离的。不知道这个思路合理不？

期待各位给予指导！


图3



图4



图5

[ Last edited by zhangyj_upc on 2013-8-27 at 15:26 ]
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1楼 2013-08-26 20:59:17
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htbbzzg

铁杆木虫 (著名写手)
★ ★
xiegangmai: 金币+2, 鼓励讨论交流！ 2013-08-29 23:25:16
试着分析一下：
1  你的复合管要缠绕到滚筒上必然要对其施加载荷，那么载荷是什么方式的？你需要对缠绕的过程进行分析，还是仅分析缠绕结束后复合管的变形 (应该是已知的) 和应力？
2  无论哪种情况，这个问题采用 ANSYS 可能不太合适，因为它属于大变形、大转动问题，使用 ANSYS 分析可能有很大难度。
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2楼2013-08-27 17:03:31
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zhangyj_upc

新虫 (正式写手)
引用回帖:
2楼: Originally posted by htbbzzg at 2013-08-27 17:03:31
试着分析一下：
1  你的复合管要缠绕到滚筒上必然要对其施加载荷，那么载荷是什么方式的？你需要对缠绕的过程进行分析，还是仅分析缠绕结束后复合管的变形 (应该是已知的) 和应力？
2  无论哪种情况，这个问题采用 ...

谢谢您的分析。

1：复合管长度上百米，旋转滚筒，将复合管缠绕上去。我只分析缠绕结束后复合管的变形，这个变形是已知的。我只需要分析复合管是否失效，能否满足缠绕到滚筒的要求即可。计划用失效准则查看失效情况，不知可行否？

2：我是新入手，导师指定用ANSYS做先尽力用ANSYS做。不行再想其他办法。
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3楼2013-08-27 17:24:30
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zhouhuaifa

银虫 (小有名气)

【答案】应助回帖

★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★
感谢参与，应助指数 +1
zhangyj_upc: 金币+10, ★★★很有帮助, 谢谢您的帮助！ 2013-08-27 20:48:40
xiegangmai: 金币+2, 谢谢参与！ 2013-08-29 23:25:25
如此大幅度的变形，是应该运用显示动力学分析，建议采用ANSYS里面的LS-DYNA动力学模块，ansys静态分析是不太现实的
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4楼2013-08-27 20:22:30
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htbbzzg

铁杆木虫 (著名写手)

【答案】应助回帖

★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★
感谢参与，应助指数 +1
zhangyj_upc: 金币+20, ★★★很有帮助, 谢谢！ 2013-08-28 09:17:07
xiegangmai: 金币+2, 鼓励讨论交流！ 2013-08-29 23:25:31
可以试试，但未必保证成功。
先创建未变形的，缠绕在滚筒上的模型，滚筒可以处理为刚体，与复合管之间建立接触，然后以已知变形做为载荷施加在复合管上，做一次静力分析。
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5楼2013-08-28 07:00:29
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zhangyj_upc

新虫 (正式写手)
引用回帖:
5楼: Originally posted by htbbzzg at 2013-08-28 07:00:29
可以试试，但未必保证成功。
先创建未变形的，缠绕在滚筒上的模型，滚筒可以处理为刚体，与复合管之间建立接触，然后以已知变形做为载荷施加在复合管上，做一次静力分析。

嗯，昨天我请教师兄，他也是提的这么个思路。

我尝试用接触向导建立复合管与滚筒的接触，为刚-柔面面接触。复合管划分网格，滚筒为不划分网格。但这样求解不收敛。

但如果我把滚筒划分网格后，接触向导就不能建立刚-柔接触。是不是只需要建立滚筒模型，将它作为刚性目标面与复合管建立接触即可？
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6楼2013-08-28 09:16:43
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htbbzzg

铁杆木虫 (著名写手)
★ ★
xiegangmai: 金币+2, 谢谢参与！ 2013-08-29 23:25:37
刚性目标面不需要划分网格，但是仍然需要对它设置网格尺寸，这是为目标单元用的。如果不对目标面设置网格尺寸，则目标单元会很粗，造成分析难以收敛
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7楼2013-08-28 18:32:58
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zhangyj_upc

新虫 (正式写手)
引用回帖:
7楼: Originally posted by htbbzzg at 2013-08-28 18:32:58
刚性目标面不需要划分网格，但是仍然需要对它设置网格尺寸，这是为目标单元用的。如果不对目标面设置网格尺寸，则目标单元会很粗，造成分析难以收敛

的确如您所说！我建立刚-柔接触后，加载小的变形求解可以完成。但是加载的变形增大到已知变形时，计算不能收敛。我觉得是不是变形增大后，变形体与目标面接触增多，计算量大，难以收敛？



其中我没有对刚性目标面设置网格尺寸，接触向导应该是自动给它划分了。



我尝试学习设置网格尺寸，让目标单元变细，看能否避免不收敛。
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8楼2013-08-28 19:27:20
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htbbzzg

铁杆木虫 (著名写手)
★ ★
xiegangmai: 金币+2, 谢谢参与！ 2013-08-29 23:25:43
按照 ANSYS 对接触单元和目标单元的选择原则，一般情况，目标单元应该比接触单元密，所以，如果不对目标面设置网格尺寸，那么目标单元就会很粗，使计算难以收敛。
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9楼2013-08-29 08:17:07
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zhangyj_upc

新虫 (正式写手)
引用回帖:
9楼: Originally posted by htbbzzg at 2013-08-29 08:17:07
按照 ANSYS 对接触单元和目标单元的选择原则，一般情况，目标单元应该比接触单元密，所以，如果不对目标面设置网格尺寸，那么目标单元就会很粗，使计算难以收敛。

嗯，我在尝试，希望能用这种方法得到合适的结果。
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10楼2013-08-29 18:26:49
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