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zhuce9

铜虫 (小有名气)

[求助] 【约束和边界条件?】热应力应力分析 已有1人参与

不知道怎么设置structural analysis的边界条件。热应力分析,很简单的一个模型,实际情况是一个铁板(想象巴掌大、巴掌厚的不锈钢底板)放置在一个平台上,没有夹持装置,就直接扔在上面,然后底板受不均匀的热力场发生变形,膨胀、翘曲什么的,请问这时候的边界条件该怎么设置啊。我看一般就是用D和CP约束UX、UY、UZ,这个情况下,除了不能像-Z方向(因为有平台支撑着),好像也没有什么约束啊?这个情况下该怎么约束啊?现在计算收敛性很差,一个很小的子步需要600多次的迭代,是边界条件的问题?
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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
zhuce9: 金币+5, ★★★★★最佳答案, 要是都能得到这样的回答该多好啊! 2014-04-18 18:41:36
对这种 "自由体" 进行应力分析时,如果不施加一定的约束条件,由于存在 6 个刚体运动自由度,因而是不能求解的。可以施加所谓的 "自由体" 约束,既能约束掉 6 个刚体自由度,又不会造成额外的约束力 (由于运算误差,实际情况应该是很小的约束力)。一般来说,可以按如下方式施加  "自由体" 约束:
    在模型上找三个节点,节点 1 和节点 2 的连线平行于 x 轴,节点 1 和节点 3 的连线平行于 y 轴,然后约束节点 1 的 Ux,Uy,Uz;约束节点 2 的 Uy 和 Uz;约束节点3 的 Ux。
    这里的坐标轴可以是总体直角坐标系,也可以是局部坐标系的坐标轴。如果使用局部坐标系的话,注意先把三个节点的节点坐标系旋转到该局部坐标系中。
2楼2014-04-18 16:54:54
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zhuce9

铜虫 (小有名气)

引用回帖:
2楼: Originally posted by htbbzzg at 2014-04-18 16:54:54
对这种 "自由体" 进行应力分析时,如果不施加一定的约束条件,由于存在 6 个刚体运动自由度,因而是不能求解的。可以施加所谓的 "自由体" 约束,既能约束掉 6 个刚体自由度,又不会造成额外的约 ...

谢谢你的回复!
这个应该是模拟没考虑到的问题。但是,有一点还是值得商榷的。我觉得最后一个点,约束节点3应该约束ROTX的旋转自由度而不是UX的移动自由度。这个好像和刚体的自由度约束不一样(我理论力学已经不怎么记得了)。
觉得好像可以这么做,在总体直角坐标XoY平面上选原点O和非坐标轴上一点P,然后约束O的UX,UY,UZ,约束P的ROTX,ROTY,ROTZ,好像就可以了···不知道是不是这样。
3楼2014-04-18 18:53:19
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zhuce9

铜虫 (小有名气)

引用回帖:
2楼: Originally posted by htbbzzg at 2014-04-18 16:54:54
对这种 "自由体" 进行应力分析时,如果不施加一定的约束条件,由于存在 6 个刚体运动自由度,因而是不能求解的。可以施加所谓的 "自由体" 约束,既能约束掉 6 个刚体自由度,又不会造成额外的约 ...

额,我又看了一下,最后一个或许该约束Uz?
4楼2014-04-18 19:16:43
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htbbzzg

铁杆木虫 (著名写手)

你不妨做一个例题试试,看哪种方式既能消除所有刚体自由度,所产生的约束反力又最小。
5楼2014-04-19 07:18:07
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zhuce9

铜虫 (小有名气)

引用回帖:
5楼: Originally posted by htbbzzg at 2014-04-19 07:18:07
你不妨做一个例题试试,看哪种方式既能消除所有刚体自由度,所产生的约束反力又最小。

非常感谢你的认真回答!按你说的,我做了个小例子算了一下。
我用一个上表面受热的平板算了一下,约束的是下表面的三个点,约束方法按你说的,只不过最后一个点3约束的是UZ=0,计算很快及收敛了,计算完三个点上的应力几乎为零。我还真不知道怎么看约束反力,找到了reaction solution,猜就是约束反力了···见附图
然后,再按你所说的,最后一个约束UX=0,计算迭代到170次就停止了,因该是应为约束少了一个ROTX(默认迭代次数,默认收敛条件下)。
我用的是ansys13.0,发现里面没有ROTX/Y/Z,这样的旋转约束,虽然手册里有。
这个问题基本解决,再次感谢你的回复!

附图,reaction solution (last constraints on P3, D,,UZ,0)
【约束和边界条件?】热应力应力分析
reaction solution.PNG

6楼2014-04-19 20:58:50
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htbbzzg

铁杆木虫 (著名写手)

抱歉,那么是我弄错了。谢谢你的指正。

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7楼2014-04-20 07:00:21
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zhuce9

铜虫 (小有名气)

送红花一朵
引用回帖:
7楼: Originally posted by htbbzzg at 2014-04-20 07:00:21
抱歉,那么是我弄错了。谢谢你的指正。

不用抱歉啦~正是你的指正我才想到这个方面的问题的。
8楼2014-04-20 10:11:28
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jeffchenhust

铜虫 (小有名气)

您好,我想问下,若我们是在坐标轴上取了这三个点(一个原点,一个x,一个y),建模的时候,是从(0,0,0)开始的,所以选取的点实际是模型的底面的三个顶点。

这样的话,会对分析结果有影响吗?
9楼2016-08-26 08:56:01
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htbbzzg

铁杆木虫 (著名写手)

如果是三维模型,XOY 平面就可能是底面。只要能够约束模型的 6 个自由度,这样做,是可以得出底面受约束的结果的,但是是否符合你的要求,要看具体问题。如果不是你需要的结果 (比如要求不是约束底面,而是约束其它的部位),则需要根据具体情况修改约束条件。
10楼2017-12-27 10:30:04
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