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小木虫论坛-学术科研互动平台 » 计算模拟区 » 仿真模拟 » ANSYS & ABAQUS » 【约束和边界条件？】热应力应力分析
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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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1楼 2014-04-18 10:41:42
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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。
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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。
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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？
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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。
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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
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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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zhuce9
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。
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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？
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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。
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10楼2017-12-27 10:30:04
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