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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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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。
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。
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
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。
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?
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
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。
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。
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。
10楼2013-08-29 18:26:49
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