第一篇：workbench的裝配體問題總結(jié)

在結(jié)構(gòu)強度分析時，不可避免地遇到許多問題，如分析方法的選取、計算結(jié)果的分析，尤其是應(yīng)力奇異/集中問題的判別與分析，常常使我們很頭疼。

現(xiàn)對這些問題總結(jié)如下：（其中的一些方法我已經(jīng)計算驗證過，可是里面仍然是問題多多，希望能看出問題、多提問題、共同解決這些問題；其中的一些未完成工作，希望有感興趣的可以試試；我選取的實例是工程上常見的梁壁上焊接起豎耳軸，具體計算實例因原因沒能附上）

一、問題的提出

研究對象：組件裝配體（裝配件ASSEMBLE）和幾何鑄件（部件PART）

簡化模型：忽略細節(jié)特征（如過渡圓角，或螺栓等）

解決方法：1.幾何XGLUE粘結(jié)，粘結(jié)可靠，幾何不利分網(wǎng)；局部計算結(jié)果光滑

2.節(jié)點NUMMRG融合，粘結(jié)有間隙，幾何分網(wǎng)方便；局部計算結(jié)果不光滑 注：二者粘結(jié)可靠，分網(wǎng)方便條件（規(guī)格網(wǎng)格、尺寸相等）下，計算結(jié)果會相同 引出問題：應(yīng)力奇異，<1>結(jié)構(gòu)奇異——直角邊、直角尖點;需要修改結(jié)構(gòu)

<2>數(shù)值奇異——網(wǎng)格敏感

二、鑄件構(gòu)件

鑄件類型：圓角過渡

解決方法：1.路徑/外插值法：類經(jīng)驗公式，應(yīng)力集中系數(shù)的經(jīng)驗/實驗測定，如何用workbench實現(xiàn)路徑數(shù)據(jù)顯示？

2.細節(jié)/圓角模擬：整體模型：局部細分和子模型：局部分析

3.理論計算：力學(xué)分析、經(jīng)驗公式；計算結(jié)構(gòu)簡單、工況單一

引出問題：應(yīng)力集中，<1>結(jié)構(gòu)集中，物理現(xiàn)實，不可改變

<2>數(shù)值集中：網(wǎng)格敏感；需要計算收斂

解決方法：1.加權(quán)平均法（二維算法的應(yīng)用和三維算法的編寫）

2.人為判別：<1>局部可以屈服、整體（內(nèi)部含有微裂紋）完好

<2>安全判斷標(biāo)準(zhǔn)是材料的屈服盈利

<3>可以考慮采用疲勞分析使用工況

三、裝配組件

裝配類型：固結(jié)/剛性連接——焊接（點焊、線/角焊、面焊）

鉚接（鉚釘）

螺接（螺栓/螺母）

鉸接/柔性連接——連接鉸

解決方法：整體把握，細節(jié)分析

剛性連接：1.整體方法——1）綁定接觸MPC方法

2）組件裝配CEINTF命令

注：二者方法相同，都是基于MPC多點約束方法，計算結(jié)果也相同

3）經(jīng)驗公式：焊接界面特性和焊接工藝性能

2.細節(jié)分析——1）焊接：焊縫模擬，實體、梁、殼（變截面）

2）鉚接：SpotWeld方法

3）螺接：見專題討論

柔性連接：Joint模擬，MPC184單元

引出問題：

剛性連接：<1>應(yīng)力集中/奇異——人為集中，模型裝配/連接；需要計算收斂

<2>連接/接觸位置載荷傳遞，力/力矩和剪力/彎矩

<3>接觸應(yīng)力分布

柔性連接：<1>方法掌握、靈活應(yīng)用

<2>材料特性的定義、測定

<3>大模型裝配，大模型計算問題

解決方法：1.整體校核，固結(jié)：焊接/鉚接/螺接強度及其評判

<1>屈服判別：焊接（內(nèi)部宏觀裂紋擴展），不可局部屈服

鉚接，局部部分屈服；

螺接，局部屈服，螺栓強度、螺栓螺母咬合力

<2>安全判別標(biāo)準(zhǔn)是焊錫焊接強度；鉚接強度；螺接強度

<3>判別數(shù)值，焊接/鉚接/螺接局部最大應(yīng)力值

2.細節(jié)分析，固結(jié)：焊接/鉚接，局部應(yīng)力分析；

螺接，接觸分析

具體遺留了幾個問題：

1）路徑操作時，如何用圖表顯示路徑數(shù)據(jù)

2）其它使用workbench遇到的問題，希望有人能在試做的過程中給予解決、指導(dǎo)

總結(jié)：Workbench中插入APDL語言，是點綴性的、輔助性的，是對界面操作的一種修改；而且有時候，需要一次計算完成后，對照Solution information來修改，感覺有點麻煩；不像ANSYS中可以自己很主動、直接的編寫APDL語言，自己控制求解的過程；另外，workbench中的一些界面操作無法通過隨后APDL語言來修改，比如：在ansys中可以，通過編寫rbe3命令來定義主、從節(jié)點在某個自由度方向約束，而如果我希望在workbench中對remote force做修改，則找不到可修改的地方，其默認應(yīng)該是在三個自由度上建立約束方程了。

第二篇：裝配體測繪實習(xí)報告

《裝配體測繪》 實習(xí)報 告

姓名：

學(xué)號：

班級：

時間：

成績：

《裝配體測繪》實習(xí)報告

一、測繪人員

XXX XXX XXX XX XX XX

二、測繪時間

2011.6.27-2011．7.8

三、測繪目的1、培養(yǎng)理論聯(lián)系實際的正確的設(shè)計思想，訓(xùn)練綜合運用已經(jīng)學(xué)過的理論和生產(chǎn)實際知識去分析和解決實際問題的能力；

2、學(xué)習(xí)機械設(shè)計的一般方法，了解和掌握常用機械零件、傳動裝置或簡單機械的設(shè)計過程和進行方式；

3、進行基本技能訓(xùn)練，包括測量、繪圖（手工繪制裝配圖和零件圖）、計算、CAD；運用設(shè)計資料、手冊和規(guī)范及使用經(jīng)驗數(shù)據(jù)進行經(jīng)驗估算和處理數(shù)據(jù)等。

四、測繪對象

一級圓柱齒輪減速器

五、測繪工具

直尺、游標(biāo)卡尺

六、測繪內(nèi)容

1、零件測繪

2、裝配圖設(shè)計第一階段

（1）裝配圖設(shè)計的準(zhǔn)備

（2）有關(guān)零部件結(jié)構(gòu)和尺寸的確定

3、裝配圖設(shè)計第二階段

（1）傳動零件結(jié)構(gòu)設(shè)計

（2）軸承端蓋結(jié)構(gòu)

（3）軸承的密封與潤滑

4、裝配圖設(shè)計第三階段

（1）圓柱齒輪減速器機體的設(shè)計

（2）減速器附件的設(shè)計

5、完成減速器裝配圖

6、零件圖的設(shè)計

七、測繪心得

裝配體測繪實習(xí)心得

為提高我們10級機械專業(yè)學(xué)生的專業(yè)素質(zhì)和動手的能力，并將理論知識與實踐經(jīng)驗相結(jié)合，深化用理論去指導(dǎo)實踐，用實踐去理解理論的馬克思辨證唯物主義法。學(xué)校安排了為期兩周的專業(yè)實習(xí)，實習(xí)內(nèi)容為對一級減速器的測繪及畫出圖紙。在此次實習(xí)中我學(xué)到了很多。

首先，這次實習(xí)提高我們機械專業(yè)素質(zhì)和動手的能力，并將理論知識與實踐經(jīng)驗相結(jié)合。經(jīng)過這次實習(xí)，鞏固、擴大和加深了我從課堂上所學(xué)的理論知識，掌握了機械制圖cad等基本操作，并達到了一定的熟練程度，而且還有機會學(xué)會了裝配體圖的繪制方法。在鍛煉大家畫草圖、運用計算機繪圖的能力同時也積累自己的繪圖經(jīng)驗和提高自己的繪圖速度。我們不僅從此次專業(yè)實習(xí)中獲得了測量以及繪制等實際工作的初步經(jīng)驗和基本技能，還培養(yǎng)了我們的獨立工作能力，培養(yǎng)我們發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的能力，而且進一步熟練了測量儀器的使用技能，提高了數(shù)據(jù)計算能力和對數(shù)據(jù)的敏感程度，并對測繪裝配體圖的全過程有了一個全面和系統(tǒng)的認識，這些知識往往是我在課堂中很少接觸、注意的，但又是十分重要、十分基礎(chǔ)的知識。因而此次實習(xí)不僅讓我積累了許多經(jīng)驗，也讓我學(xué)到了很多實踐知識。

第二，這次實習(xí)不僅體現(xiàn)出一個團隊的合作精神，也是考驗每一個成員的的意志的時候。剛開始的時候，我們連思考也沒思考，就直

接開始測量尺寸，認為把數(shù)據(jù)搞出來后一切都好辦。但是事實與預(yù)料的相反，最后好多零件都有標(biāo)準(zhǔn)尺寸，需要查書。一次測量實習(xí)要完整的做完，單靠一個人的力量和精力是不夠的，只有小組全體成員的合作和團結(jié)才能讓實習(xí)快速而高效的完成。另外這次測量實習(xí)培養(yǎng)了我們小組的協(xié)作的能力，增進了同學(xué)之間的感情，深化了友誼。

第三，態(tài)度決定一切。機械制圖不僅需要耐心，更重要的是細心和對科學(xué)的執(zhí)著精神。每一個數(shù)據(jù)都需要精密的測量和計算，還要查看書本上。

第四，合理規(guī)劃時間。實習(xí)任務(wù)很大，時間并不長，因此要合理規(guī)劃時間，制定計劃。

同時，我也領(lǐng)悟到學(xué)生和社會工作者的區(qū)別。工作說不辛苦那是假的，參加工作后讓我進一步領(lǐng)悟到生活中的本質(zhì)東西，即你要成功，你想得到你所希望的狀態(tài)，首先你必須付出12分的努力。實習(xí)以后，我們才真正體會父母掙錢的來之不易，而且開始有意識地培養(yǎng)自己的理財能力?！霸诖髮W(xué)里學(xué)的不僅是知識，更是一種叫做自學(xué)的能力”。參加實習(xí)后才能深刻體會這句話的含義。我們要在以后的工作中要勤于動手慢慢琢磨，不斷學(xué)習(xí)不斷積累。遇到不懂的地方，自己要虛心請教他人，并做好筆記認真的去理解分析。沒有自學(xué)能力的人遲早要被社會所淘汰。

第三篇：一體化教案裝配體測繪

教學(xué)過程

【組織教學(xué)】

清點學(xué)生人數(shù)，嚴(yán)肅實習(xí)課堂紀(jì)律

【導(dǎo)入新課】 裝配體的測繪

對現(xiàn)有的裝配體進行測量，計算，并繪制出零件圖及裝配圖的過程稱為裝配體測繪。它對推廣先進技術(shù)、交流生產(chǎn)經(jīng)驗、改造或維修設(shè)備等有重要的意義。因此，裝配體測繪也是工程技術(shù)人員應(yīng)該掌握的基本技能之一。

【講授新課】

一、專業(yè)理論知識講解

對現(xiàn)有的裝配體進行測量，計算，并繪制出零件圖及裝配圖的過程稱為裝配體測繪。它對推廣先進技術(shù)、交流生產(chǎn)經(jīng)驗、改造或維修設(shè)備等有重要的意義。因此，裝配體測繪也是工程技術(shù)人員應(yīng)該掌握的基本技能之一。下面以銑床上使用的頂尖座為例說明測繪的步驟和方法。

（一）、測繪準(zhǔn)備工作

測繪裝配體之前，一般應(yīng)根據(jù)其復(fù)雜程度編制測繪計劃，準(zhǔn)備必要的拆卸工具、量具如板手、榔頭、改刀、銅棒、鋼皮尺、卡尺、細鉛絲等，還應(yīng)準(zhǔn)備好標(biāo)簽及繪圖用品等。

（二）、研究測繪對象

測繪前，要對被測繪的裝配體進行必要的研究。一般可通過觀察、分析該裝配體的結(jié)構(gòu)和工作情況，查閱有關(guān)該裝配體的說明書及資料，搞清該裝配體的用途、性能、工作原理、結(jié)構(gòu)及零件間的裝配關(guān)系等。

如下圖所示頂尖座，在使用時，靠螺栓、螺母（圖中未畫出）壓緊在銑床工作臺上，用它來支承、頂緊工件，進行銑削加工。它主要有以下三個方向的運動及鎖緊機構(gòu)：

教學(xué)過程

1、頂尖軸線方向的運動及鎖緊機構(gòu)

它由捏手 1、襯套 2、頂緊螺桿 6、板 3、頂尖套 4、尾架體 5、頂尖 7 及夾緊螺桿 12、套 13、夾緊手柄 11 等主要零件組成。

轉(zhuǎn)動捏手 1，通過襯套 2、銷 4 × 20 使螺桿 6 旋進或旋出，然后通過板 3、銷 4 × 28 帶動頂尖套 4 及頂尖 7 沿其軸線方向左右移動，即可松開或頂緊工件。當(dāng)頂尖頂緊工件需要固定不動時，可轉(zhuǎn)動夾緊手柄 11，通過套 13 及夾緊螺桿 12 的錐面壓迫尾架體 5 右下端的開槽部分，即可鎖緊頂尖套 4。

2、頂尖升降及其鎖緊機構(gòu)

它由定位螺桿 8、升降螺桿 9、定位卡 14、定位板 15、螺母 M12 等零件組成。

欲使頂尖上升或下降時，先松開螺母 M12，然后轉(zhuǎn)動升降螺桿 9，便可使頂尖上升或下降。其原理是，由于升降螺桿 9 下面的頸部被定位卡卡住，使其只能在定位卡中轉(zhuǎn)動，不能軸向移動，從而迫使定位螺桿 8 帶動定位板 15 及尾架體 5 上的所有零件同時上升或下降。當(dāng)頂尖高度位置調(diào)整好后，旋緊螺母 M12，即可使其上下位置鎖緊固定。

3、頂尖在正平面的轉(zhuǎn)動及其鎖緊機構(gòu)

它由尾架體 5、夾緊螺桿 12、定位板 15、鎖緊螺栓 M10 × 35 等零件組成。

要調(diào)整頂尖軸線相對于水平面的角度時，可先將螺母 M12 松開，再將鎖緊螺栓 M10 × 35 松開，教學(xué)過程

握住捏手 1，使尾架體 5 繞夾緊螺桿 12 的軸線轉(zhuǎn)動。轉(zhuǎn)動的角度范圍為 20 °（-5 ～ +15 °）。當(dāng)調(diào)整到需要的角度后，擰緊鎖緊螺桿 M10 × 35，角度便固定了。再旋緊螺母 M12，即可進行頂尖的軸向調(diào)整了。

此外，頂尖座在銑床工作臺上固定時，靠定位鍵 16 起定位作用。螺釘 M4 × 16 的作用是遮蓋油孔。當(dāng)注入潤滑油后將螺釘旋入，可起到防塵防切屑掉入的作用。

（三）、繪制裝配示意圖和拆卸零件

為了便于裝配體被拆后仍能順利裝配復(fù)原，對于較復(fù)雜的裝配體，在拆卸過程中應(yīng)盡量做好記錄。最簡便常用的方法是繪制出裝配示意圖，用以記錄各種零件的名稱、數(shù)量及其在裝配體中的相對位置及裝配連接關(guān)系，同時也為繪制正式的裝配圖作好準(zhǔn)備。條件允許，還可以用照相乃至錄像等手段做記錄。裝配示意圖是將裝配體看作透明體來畫的，在畫出外形輪廓的同時，又畫出其內(nèi)部結(jié)構(gòu)。裝配示意圖可參照國家標(biāo)準(zhǔn)《機械制圖 機構(gòu)運動簡圖符號》（GB4460 — 84）繪制。對于國家標(biāo)準(zhǔn)中沒有規(guī)定符號的零件，可用簡單線條勾出大致輪廓，如下圖所示。

在示意圖上應(yīng)編注零件的序號，并注明零件的數(shù)量。在拆下的每個（組）零件上，應(yīng)扎上標(biāo)簽，標(biāo)簽上注明與示意圖相對應(yīng)的序號及名稱，并妥為保管。

另外，在拆卸零件時，要把拆卸順序搞清楚，并選用適當(dāng)?shù)墓ぞ摺２鹦稌r注意不要破壞零件間原有的配合精度。還要注意不要將小零件如銷、鍵、墊片、小彈簧等丟失。對于高精度的零件，要特別注意，不要碰傷或使其變形、損壞。

頂尖座的拆卸順序是：松開夾緊手柄 11，逆時針旋轉(zhuǎn)捏手 1 即可將頂緊螺桿 6 及頂尖套 4 組合件從尾架體 5 上卸出。然后旋下螺母 M12，定位螺桿 8 及升降螺桿 9 組合件，即可從定位板 15 及底座 10 的孔中抽出。此時，定位板 15 及尾架體 5 組合部分可從底座的上方卸出。最后取掉各組合教學(xué)過程

件間的連接件，即可將全部零件分離

（四）、畫零件草圖及零件工作圖

組成裝配體的零件，除去標(biāo)準(zhǔn)件，其余非標(biāo)準(zhǔn)件均應(yīng)畫出零件草圖及工作圖。零件草圖及工作圖的繪制應(yīng)按第十一章中零件測繪的有關(guān)內(nèi)容進行。在畫零件草圖中，要注意以下幾點：

① 零件間有連接關(guān)系或配合關(guān)系的部分，它們的基本尺寸應(yīng)相同。測繪時，只需測出其中一個零件的有關(guān)基本尺寸，即可分別標(biāo)注在兩個零件的對應(yīng)部分上，以確保尺寸的協(xié)調(diào)。

② 標(biāo)準(zhǔn)件雖不畫零件草圖，但要測出其規(guī)格尺寸，并根據(jù)其結(jié)構(gòu)和外形，從有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)中查出它的標(biāo)準(zhǔn)代號，把名稱、代號、規(guī)格尺寸等填入裝配圖的明細欄中。

③ 零件的各項技術(shù)要求（包括尺寸公差、形狀和位置公差、表面粗糙度、材料、熱處理及硬度要求等）應(yīng)根據(jù)零件在裝配體中的位置、作用等因素來確定。也可參考同類產(chǎn)品的圖紙，用類比的方法來確定。

下圖是頂尖座中部分零件的零件草圖。

五、畫裝配圖

零件草圖或零件圖畫好后，還要拼畫出裝配圖。畫裝配圖的過程，是一次檢驗、校對零件形狀、尺

教學(xué)過程

寸的過程。畫裝配圖的方法和步驟如下：

1、準(zhǔn)備

對已有資料進行整理、分析、進一步弄清裝配體的性能及結(jié)構(gòu)特點，對裝配體的完整結(jié)構(gòu)形狀做到心中有數(shù)。

2、確定表達方案

頂尖座的表達方案分析如下：

頂尖座的功能是支承和頂緊工件，主要是靠沿頂尖軸線方向的運動實現(xiàn)的。因此，完成這一運動和所有零件間的裝配關(guān)系，構(gòu)成了該部件的主要裝配干線。所以將頂尖軸線平行于正面放置，并選取一正平面通過頂尖軸線及頂緊螺桿 6 的軸線將其剖開，作為主視圖，如下圖（e）所示。

用左視圖及俯視圖表達主視圖上沒有表達清楚的外形及裝配關(guān)系，并將左視圖沿 A-A 位置剖開。C-C 剖視一方面表示頂尖軸向運動的鎖緊機構(gòu)，同時和主視圖、俯視圖聯(lián)系起來，還可分析出頂尖軸線繞正垂軸轉(zhuǎn)動，是通過尾架體 5 繞夾緊螺桿 12 的軸線旋轉(zhuǎn)來實現(xiàn)的。D 向局部視圖顯示出可轉(zhuǎn)動的最大范圍。B-B 剖視則表示了轉(zhuǎn)動角度的刻度指示情況及捏手襯套 2 與頂緊螺桿 6 的連接情況。

3、確定比例和圖幅

根據(jù)裝配體的大小及復(fù)雜程度選定繪制裝配圖的合適比例。一般情況下，只要可以選用 1:1 的比例就應(yīng)盡量選用 1 ∶ 1 的比例畫圖，以便于看圖。比例確定后，再根據(jù)選好的視圖，并考慮標(biāo)注必要的尺寸、零件序號、標(biāo)題欄、明細欄和技術(shù)要求等所需的圖面位置，確定出圖幅的大?。ㄔ谟嬎銠C上繪圖，可不過多考慮布圖問題）。

4、畫裝配圖應(yīng)注意的事項

① 要正確確定各零件間的相對位置。運動件一般按其一個極限位置繪制，另一個極限位置需要表達時，可用雙點劃線畫出其輪廓，螺紋連接件一般按將連接零件壓緊的位置繪制。

② 某視圖已確定要剖開繪制時，應(yīng)先畫被剖切到的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，即由內(nèi)逐層向外畫。這樣其它零件被遮住的外形就可以省略不畫。

③ 裝配圖中各零件的剖面線是看圖時區(qū)分不同零件的重要依據(jù)之一，必須按第二節(jié)中的有關(guān)規(guī)定繪制。剖面線的密度可按零件的大小來決定，不宜太稀或太密。

5、具體步驟

① 布局（在計算機上繪圖，可不考慮布圖問題）：如下圖（a）所示，首先畫出各基本視圖的作圖基準(zhǔn)線及主要中心線，這一步很重要，應(yīng)進行認真仔細的計算才行。因為基準(zhǔn)線一旦確定了，視圖在圖中的位置也就確定了?；鶞?zhǔn)線等畫好后，再從主視圖所表達的主要裝配干線著手，畫頂尖、及頂尖套的大致輪廓。

② 架體的大致輪廓，如下圖(b)所示。

教學(xué)過程

③ 位螺桿和頂緊螺桿，如下圖所示（c）。

④ 座和升降螺桿，如下圖(d)所示。

教學(xué)過程

⑤ 必要的尺寸及技術(shù)要求，如下圖(e)所示。

⑥ 查、修改、加深，如下圖(e)所示。

⑦ 序號、填寫明細欄、標(biāo)題欄，如圖下(e)所示。

教學(xué)過程

⑧ 檢查全圖、清潔修飾圖面。

三、學(xué)生實習(xí)

1、教師下發(fā)實習(xí)任務(wù)。

2、實習(xí)安全注意事項

3、分組實習(xí)及討論

4、教師巡回指導(dǎo)

5、課題考核 【課堂總結(jié)】 【布置作業(yè)】

每人獨立完成裝配體的測繪

實習(xí)報告：裝配體的測繪心得 【整理清潔】 １、設(shè)備恢復(fù)和整理 ２、教學(xué)場地的清潔 ３、人走五關(guān)

第四篇：Workbench屈曲分析總結(jié)

Workbench屈曲分析

1、基礎(chǔ)概念

結(jié)構(gòu)在載荷作用下由于材料彈性性能發(fā)生變形，若變形后結(jié)構(gòu)上的載荷保持平衡，這種狀態(tài)稱為彈性平衡。如果結(jié)構(gòu)在平衡狀態(tài)時，受到擾動而偏離平衡位置，當(dāng)擾動消除后仍能恢復(fù)原來平衡狀態(tài)，這種平衡狀態(tài)稱為穩(wěn)定平衡狀態(tài)，反之，如果受到擾動而偏離平衡位置，即使擾動消除，結(jié)構(gòu)仍不能恢復(fù)原來的平衡狀態(tài)，而結(jié)構(gòu)在新的狀態(tài)下平衡，則原來的平衡狀態(tài)就成為不穩(wěn)定平衡狀態(tài)。

當(dāng)結(jié)構(gòu)所受載荷達到某一值時，若增加一微小的增量，則結(jié)構(gòu)平衡狀態(tài)將發(fā)生很大的改變，這種現(xiàn)象叫做結(jié)構(gòu)失穩(wěn)或結(jié)構(gòu)屈曲。

根據(jù)失穩(wěn)的性質(zhì)，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定問題可分為以下三類：

第一類失穩(wěn)是理想化情況，即達到某個載荷時，除結(jié)構(gòu)原來的平衡狀態(tài)存在外，出現(xiàn)第二個平衡狀態(tài)，故又叫做平衡分叉失穩(wěn)，數(shù)學(xué)上就是求解特征值問題，又叫做特征值屈曲分析。

第二類失穩(wěn)是結(jié)構(gòu)失穩(wěn)，變形將大大發(fā)展，而不會出現(xiàn)新的變形形式，即平衡狀態(tài)不發(fā)生質(zhì)變，也叫極頂失穩(wěn)，結(jié)構(gòu)失穩(wěn)時，相應(yīng)載荷叫做極限載荷，理想結(jié)構(gòu)或完善結(jié)構(gòu)不存在，總是存在這樣那樣的缺陷，大多數(shù)問題屬于第二類失穩(wěn)問題。

第三類失穩(wěn)是當(dāng)在和達到某值時，結(jié)構(gòu)平衡狀態(tài)發(fā)生一明顯跳躍，突然過渡到非臨近的另一具有較大位移的平衡狀態(tài)，稱為跳躍失穩(wěn)，跳躍失穩(wěn)沒有平衡分叉點，也沒有極值點，如坦拱、扁殼、二力桿的失穩(wěn)都屬于此類。

結(jié)構(gòu)彈性穩(wěn)定分析屬于第一類失穩(wěn)對應(yīng)workbench的線性特征值分析（Eigenvalue Buckling），考慮缺陷，非線性影響的第二類結(jié)構(gòu)屬于workbench的非線性特征值分析（Eigenvalue Buckling），第三類的失穩(wěn)對應(yīng)workbench的Static Structural，無論前屈曲平衡狀態(tài)或后屈曲平衡狀態(tài)均可一次計算求出，即全過程分析。

1.1屈曲分析基礎(chǔ)理論

在平衡狀態(tài)，考慮到軸向力或中面內(nèi)力對彎曲變形的影響，根據(jù)勢能駐值原理得到結(jié)構(gòu)平衡方程為

??KE???KG???U???P?

式中?KE?為結(jié)構(gòu)彈性剛度矩陣，?KG?為結(jié)構(gòu)幾何剛度矩陣，也稱為初應(yīng)力剛度矩陣，?U?為節(jié)點位移向量；?P?為節(jié)點載荷向量，上式也為幾何非線性分析平衡方程。為得到隨遇平衡狀態(tài)，應(yīng)是系統(tǒng)勢能的二階變分為零。即：

??KE???KG????U??0

因此必有：

??KE???KG???0

式中結(jié)構(gòu)彈性剛度矩陣已知，結(jié)構(gòu)外載荷也就是要求得屈曲載荷未知，結(jié)構(gòu)幾何剛度矩陣未知，為了求得該屈曲載荷，假設(shè)有一組載荷P0,對應(yīng)的幾何剛度矩陣為KG,并假定屈曲時的載荷是P0的?倍，固有?KG=?KG?,上式可變?yōu)?/p>

0????0??????K????K???0

E0G寫成特征值的方式為

??KE?????KG???????0

式中??為第?階的特征值，????為??對應(yīng)的特征向量，是該階載荷下結(jié)構(gòu)的變形形狀，即屈曲模態(tài)或失穩(wěn)模態(tài)。

在workbench中計算出的是??和????，即屈曲載荷系數(shù)和模態(tài)，而屈曲載荷為?P0.??

2.1、Linear-based Eigenvalue Buckling Analysis 線性屈曲分析應(yīng)注意以下幾點

? 線性屈曲分析只能在靜力分析模塊中定義邊界

? 通過特征值屈曲分析計算的結(jié)果是在靜態(tài)結(jié)構(gòu)分析中應(yīng)用所有載荷的屈曲載荷因子。例如，如果在靜態(tài)分析中對結(jié)構(gòu)應(yīng)用10 N壓縮負載，如果特征值屈曲分析計算負載系數(shù)為1500，則預(yù)測的屈曲載荷為1500×10 = 15000N。因此，在屈曲分析之前的靜態(tài)分析中應(yīng)用單位載荷是一種典型的方法。? 在靜態(tài)分析中所使用的所有載荷都適用于屈曲負載系數(shù)

? 請注意，負載系數(shù)表示所有負載的比例因子。如果某些負載是恒定的（例如，自重重力負載），而其他負載是可變的（例如，外部施加的負載），則需要采取特殊步驟確保準(zhǔn)確的結(jié)果。

為了實現(xiàn)這一目，可以使用一個策略，就是是迭代特征值，調(diào)整可變載荷，直到屈曲因子變?yōu)?.0（或接近1.0，在一些收斂公差內(nèi)）

特征值屈曲分析案例

材料：結(jié)構(gòu)鋼

模型：r=1mm L=50mm的圓柱

邊界：一端固定，一端施加10N集中力。

1.創(chuàng)建分析系統(tǒng)

首先創(chuàng)建一個結(jié)構(gòu)靜力分析分析系統(tǒng)，再創(chuàng)建特征值分析系統(tǒng)將他們數(shù)據(jù)共享。

2、靜力分析邊界

3.求解靜力分析

3.求解特征值

在總變形中可以查看1階變形模態(tài)和1階特征值，可以看出一階特征值為15.534，則屈曲載荷為10*15.534=155.34N，如果將靜力分析中集中力改為155.34，計算出特征值為0.9997，約等于1，集中力155.34就是此結(jié)構(gòu)的屈曲載荷。

2.2、Nonlinear-based Eigenvalue Buckling Analysis

非線性屈曲分析要點

? 至少有一個非線性屬性在靜力分析中被定義。

? 除了在靜態(tài)結(jié)構(gòu)分析中定義的荷載之外，還必須在屈曲分析中至少定義一個載荷來進行求解。要啟用此功能，將“保持預(yù)應(yīng)力加載模式”屬性設(shè)置為“是”（默認設(shè)置）將在“特征值屈曲”分析中保留靜態(tài)結(jié)構(gòu)分析中的加載模式。將屬性設(shè)置為否需要您定義特征值屈曲分析的新加載模式。這種新的加載模式可以與預(yù)應(yīng)力分析完全不同 ? 在基于非線性的特征值屈曲分析中，負載乘數(shù)僅對屈曲分析中的負載進行了縮放。在估計結(jié)構(gòu)的極限屈曲載荷時，必須考慮靜態(tài)結(jié)構(gòu)中的載荷和特征值分析。用于計算非線性特征值屈曲的極限屈曲載荷的方程是

FBUCKLING = FRESTART + λi · FPERTRUB where: FBUCKLING = The ultimate buckling load for the structure.FRESTART = Total loads in Static Structural analysis at the specified restart load step.λi = Buckling load factor for the “i'th” mode.FPERTRUB = Perturbation loads applied in buckling analysis ? 例如：如果在靜力分析中施加100N集中力，在屈曲分析中加10N力，你得到載荷因子位15，則結(jié)構(gòu)的極限屈曲力位100+（15*10）=250 ? 注意：可以使用一維柱的屈曲來驗證上述方程的極限屈曲載荷。然而，對于在靜態(tài)結(jié)構(gòu)和特征值屈曲分析中應(yīng)用的不同負載組合，計算2D和3D問題的極限屈曲載荷可能不如1D列示例那么直接，這是因為FRESTART和FPERTRUB的值基本上是分別在靜態(tài)和屈曲分析中的有效載荷值。

? 舉個例子，一個懸臂梁的理論極限彎曲強度為1000N，它受到了影響 對250 n的壓縮力(a)。根據(jù)負載因素計算極限屈曲載荷(F)的過程 用力學(xué)方法對線性和非線性特征值屈曲分析進行了計算，如下圖所示 示意圖

非線性屈曲分析案例

分析模型與前文特征值分析一樣，只是在求解設(shè)置中打開大變形開關(guān)。

1.靜力分析結(jié)果

2.屈曲分析設(shè)置

設(shè)置中Keep Pre-Stress Load-Pattern為YES,這時只能在靜力分析中施加載荷，不允許在屈曲分析中施加載荷。

3.屈曲分析結(jié)果

在總變形中可以查看1階變形模態(tài)和1階特征值，可以看出一階特征值為14.535，則屈曲載荷為10+10*14.534=155.34N，如果將靜力分析中集中力改為155.34，計算出特征值為7.877e-4 155.34+155.34*7.877e-4?155.34，集中力155.34就是此結(jié)構(gòu)的屈曲載荷。

若屈曲分析設(shè)置中Keep Pre-Stress Load-Pattern為NO,此時在靜力分析中可以施加載荷，允屈曲分析中也可以施加載荷。屈曲分析中的載荷只能施加節(jié)點力。

首先在施加集中力的端面創(chuàng)建一個節(jié)點集合

在屈曲分析中設(shè)置集中力

屈曲分析結(jié)果

在總變形中可以查看1階變形模態(tài)和1階特征值，可以看出一階特征值為7.2672，則屈曲載荷為10+20*7.2672=155.34N。

第五篇：ansys workbench meshing網(wǎng)格劃分總結(jié)

Base point and delta創(chuàng)建出的點重合時看不到

大部分可劃分為四面體網(wǎng)格，但六面體網(wǎng)格仍是首選，四面體網(wǎng)格是最后的選擇，使用復(fù)雜結(jié)構(gòu)。

六面體（梯形）在中心質(zhì)量差，四面體在邊界層處質(zhì)量差，邊界層處用棱柱網(wǎng)格prism。

棱錐為四面體和六面體之間的過渡 棱柱由四面體網(wǎng)格被拉伸時生成 3D Sweep掃掠網(wǎng)格劃：只有單一的源面和目標(biāo)面，膨脹層可生成純六面體或棱柱網(wǎng)格

Multizone多域掃掠網(wǎng)格：對象是多個簡單的規(guī)則體組成時（六面體）——mapped mesh type映射網(wǎng)格類型：包括hexa、hexa/prism ——free mesh type自由網(wǎng)格類型：包括not allowed、tetra、hexa dominant、hexa core（六面體核心）

——src/trg selection源面/目標(biāo)面選擇，包括automatic、manual source手動源面選擇

patch conforming：考慮一些小細節(jié)（四面體），包括CFD的膨脹層或邊界層識別 patch independent：忽略一些小細節(jié)，如倒角，小孔等（四面體），包括CFD的膨脹層或邊界層識別

——max element size 最大網(wǎng)格尺寸

——approx number of elements大約網(wǎng)格數(shù)量 mesh based defeaturing 清除網(wǎng)格特征

——defeaturing tolerance 設(shè)置某一數(shù)值時，程序會根據(jù)大小和角度過濾掉幾何邊 Use advanced size function 高級尺寸功能

——curvature['k??v?t??] 曲率：有曲率變化的地方網(wǎng)格自動加密，如螺釘孔，作用于邊和面。

——proximity[pr?k's?m?t?] 鄰近：窄薄處、狹長的幾何體處網(wǎng)格自動加密，如薄壁，但花費時間較多，網(wǎng)格數(shù)量增加較多，配合min size使用。控制面網(wǎng)格尺寸可起到相同細化效果。

hex dominant六面體主導(dǎo)：先生成四邊形主導(dǎo)的網(wǎng)格，然后再得到六面體再按需要填充棱錐和四面體單元。

——此方法對于不可掃掠的體，要得到六面體網(wǎng)格時推薦 ——對內(nèi)部容積大的體有用

——對體積和表面積比小的薄復(fù)雜體無用 ——對于CFD無邊界層識別 ——主要對FEA分析有用

Automatic自動網(wǎng)格：在四面體網(wǎng)格（patch conforming考慮細節(jié)）和掃掠網(wǎng)格（sweep）之間自動切換。2D Quadrilateral dominant [,kwɑdr?'l?t?r?l] 四邊形主導(dǎo) triangles['tra???g(?)l] 三角形

uniform quad/tri 均勻四邊形或三角形 uniform quad 均勻四邊形 膨脹

所有的方法可以應(yīng)用到膨脹中除了六面體主導(dǎo)控制的薄壁結(jié)構(gòu)的掃掠 可以掃掠（純六面體或楔形）

網(wǎng)格質(zhì)量mesh metrics：畸變度skewness，0.80-0.95acceptable 六面體節(jié)點數(shù)少于四面體的一半，邊界層、高區(qū)率區(qū)域用六面體。

對任意幾何，六面體網(wǎng)格劃分需要多步，對簡單幾何，掃掠Sweep和Multizone是一種簡單方式。

幾何體的不同部件可以使用不同的網(wǎng)格劃分方法（能掃掠的部件掃掠，不能的部件hex dominant，邊界層棱柱）

——不同部件的體的網(wǎng)格可以不匹配或不一致 ——單個部件的體的網(wǎng)格匹配或一致 四面體特點

自動、關(guān)鍵區(qū)域可細化、邊界層，單元和節(jié)點數(shù)多 Physics preference物理場偏好

Tetrahedrons [,tetr?'hi?dr?n;-'hed-] 四面體 Hexahedron[,heks?'hi?dr?n;-'hed-]六面體 algorithm ['?lg?r?e(?)m] 算法

fixed：只以設(shè)定的大小劃分網(wǎng)格，不會根據(jù)曲率大小自動細化 statistic（網(wǎng)格）統(tǒng)計數(shù)值 explicit 顯式動力學(xué)分析

relevance 關(guān)聯(lián)，相關(guān)。值（-100—100）越大，網(wǎng)格越細 relevance center 關(guān)聯(lián)中心 smoothing平滑度

transition 過渡：控制臨近單元增長比。CFD、Explicit需要緩慢網(wǎng)格過渡，mechanical、electromagetics需要產(chǎn)生快速網(wǎng)格過渡 Element Midside Nodes 單元中間節(jié)點 Sizing（全局）尺寸控制

Initial Size Seed初始尺寸種子：用來控制每一部件的初始網(wǎng)格種子 ——active assembly有效組件：初始種子放入未一直部件 ——full assembly 全部組件 ——part Span angle center 跨度中心角：網(wǎng)格在彎曲區(qū)域細分，直到單獨單元跨越這個角 Inflation 膨脹：一般而言，這里的Inflation為整體控制，我們不用，后面可以利用Mesh-Insert-Inflation來設(shè)置具體的膨脹。

——use automatic tet inflation為program controlled時，膨脹層由所有沒有指配named selection的邊界形成。膨脹層厚度是表面網(wǎng)格的函數(shù)，是自動施加的。Contact size接觸尺寸 Refinement細化：僅對邊、面、頂點有效 Mapped face meshing映射面劃分

Match control 匹配控制：旋轉(zhuǎn)機械，取重復(fù)的一部分方便循環(huán)對稱分析。Pinch 收縮：可以在劃分網(wǎng)格時自動去除模型上的一些小特征，如邊、狹窄區(qū)等，從而減少網(wǎng)格數(shù)。收縮只對頂點和邊起作用，面和體不能收縮。Mesh-右鍵-Create Pinch Controls可以讓程序自動尋找并去除幾何體上的一些小特征，之前要在Defeaturing（特征清除）中設(shè)置好Pinch Tolerance（收縮容差），收縮容差要小于局部最小尺寸（Minimum Edge Length）。

局部尺寸Sizing中的type通常采用如下兩類：

——element size：用于設(shè)置所選中的具體，某單元（體、面、邊、頂點）的平均邊長

——sphere of influence：用球體來設(shè)置單元平均大小的范圍，球體中心坐標(biāo)采 用的是局部坐標(biāo)系，所有包含在球體內(nèi)的實體，其單元網(wǎng)格大小均按照設(shè)定的尺寸劃分。為了描述球所在位置，還對其它需要定義一個坐標(biāo)系。右擊coordinate systems插入一個坐標(biāo)系，定義origin x,y,z, insert-sizing, 設(shè)置type為sphere of influence，點擊sphere center選擇創(chuàng)建的坐標(biāo)系，設(shè)置sphere radius和element size。Inflation ——Smooth transition平滑過渡

——Total thickness總厚度：選項的膨脹其第一層和下列每一層的厚度是常量 ——first layer thickness第一層厚度 Transition ratio過渡比

Maximum layers邊界層層數(shù) Inflation algorithm膨脹運算法則

——pre前處理：tgrid算法，可以應(yīng)用于掃掠和2D網(wǎng)格劃分?！猵ost后處理：icem cfd算法，只對patch conforming和patch independent四面體網(wǎng)格有效。

Inflation this method Mapped face meshing映射面劃分 ① 在面上允許產(chǎn)生結(jié)構(gòu)網(wǎng)格

② 映射面劃分的內(nèi)部圓柱面有更均勻的網(wǎng)格模式

③ 如果選擇的映射面劃分的面是由兩個回線定義的，就要激活徑向的分割數(shù)。掃掠時指定穿過環(huán)形區(qū)域的分割數(shù)（radial number of divisions：這用來產(chǎn)生多層單元穿過薄環(huán)面）。

多體部件：一個part由多個solid組成，即多個body mesh的整體思路是“先進行整體和局部網(wǎng)格控制，然后對被選的邊、面進行網(wǎng)格細化” 問題

同一部件能不能用不同網(wǎng)格？

需在DM中用slice分割劃分，流體是否可用？類似icem 面網(wǎng)格作用

Insert-Sizing-face-element size面尺寸，細化面網(wǎng)格起到細化體網(wǎng)格作用（四面體的一個面組成了面網(wǎng)格）Sweep和multizone區(qū)別： Sweep不能手動選多個源面，multizone可以選多個源面，sweep要想選多個源面需要slice成多體部件，multizone相當(dāng)于將part分割了，適用于未分割且各個部分均可掃掠的。有不可掃掠部分和可掃掠部分的，先用slice分割為多體部件，再用sweep手動選擇各個body的源面，其余部分tetra。Sweep的邊界層需選擇源面上的edge

通過掃掠網(wǎng)格的映射面劃分的使用和作用，強迫薄環(huán)厚度上的徑向份數(shù)，在源面和目標(biāo)面的邊上設(shè)置邊尺寸，有助于生成高質(zhì)量的網(wǎng)格。多體部件：

①Sweep手動源面+tetra分別劃分最好（sweep自動和手動效果相同）

②Multizone自動源面 hexa/prism、tetra差

③Multizone手動指定源面最差

④ 割后automatic同①

影響網(wǎng)格質(zhì)量的因素：

幾何模型：小邊、狹長面、縫隙、尖銳角等（“虛擬拓撲”虛擬地把小邊、狹長面等合并，避免質(zhì)量差的網(wǎng)格出現(xiàn)）網(wǎng)格劃分方法的選擇

網(wǎng)格尺寸的設(shè)置（質(zhì)量差的地方，進行局部網(wǎng)格加密）