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基于workbench某吊耳有限元计算(垂向加载法)

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正文共: 964字 9图     预计阅读时间: 3分钟

1 前言

吊耳是各类装备特别是大型、重型装备中非常重要的结构,它关系着设备的运输、安装作业中的安全。吊耳最基本的要求就是具备足够的强度实现设备的吊装,避免发生安全事故。吊耳的强度计算通常采用理论方法结合经验公式,主要包括:吊耳孔与销轴的挤压强度、吊耳各危险截面的强度校核、焊缝强度校核等三个方面[1]。其中,吊耳孔壁挤压应力的计算通常采用著名的拉曼公式,但是拉曼公式一般仅仅适用于销轴与吊耳孔径相差不大的情形,一般要求两者差值不超过吊耳孔径的0.02倍。
实际上,采用有限元计算吊耳强度,完整的做法是把销轴也一起建模,考虑销轴与吊耳孔内壁摩擦接触,此做法最大程度模拟真实的情况。但是,这种摩擦接触是非线性问题,极大增加了计算量和难度。研究发现,销轴和吊耳接触面所受的垂向力分布近似于正弦曲线[3]。因此,工程上通常用加载正弦垂向力的方法来模拟吊耳内壁所受的载荷[3,4,5],这种做法大大减小了计算量和难度。需要注意的是,这种做法在有限元计算中,是将载荷加载在节点上,因此吊耳的离散网格越接近结构化越好。另外,由于载荷是加载在吊耳内部的上半部分,因此建模时建议将上半面单独切出来,便于网格划分时节点布置。今天,我们做一个简单的案例计算。

2 建模与网格

计算对象为下图所示某个吊耳,注意,网格划分时吊耳孔壁的节点接近结构化。

3 求解设置

我们考虑如下的垂向载荷,即各节点的垂向载荷满足如下关系式,该关系式表征的是以吊耳孔圆心为原点位置,内壁面随y的变化(y的范围为y0~y0+0.5D,对应角度0°~180°)产生的垂向正弦力(如下图),其中k为载荷系数,为未知量,根据节点数和各个节点的坐标,按一下关系式可以求得。本案例一共22个节点组,每组节点数11个,总载荷25000N,因此可求得k为137.3N。
对上述各个节点施加y向载荷,注意载荷是作用在节点上,这个操作相对繁琐。
对吊耳底板施加固定约束。

4 计算结果

位移云图如下,最大位置出现在吊耳内部顶部。
等效应力云图如下,取x轴中心面,吊耳孔各个角度的应力曲线如下图,可以看出最大应力出现在20°和160°附近。

固定约束的反力如下,等于吊耳的总载荷。
参考文献
[1]基于FEA的钢箱梁吊装施工吊耳有限元分析
[2]基于有限元仿真的发动机吊耳强度分析
[3]吊耳局部有限元建模技术分析
[4]基于有限元法的船体吊耳数值仿真计算
[5]承船厢吊耳的局部应力分析研究

来源:仿真与工程
Workbench非线性理论
著作权归作者所有,欢迎分享,未经许可,不得转载
首次发布时间:2024-11-03
最近编辑:1月前
余花生
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FLUENT计算结束后自动保存——技巧分享

正文共:553字 4图 预计阅读时间: 2分钟马上就到国庆长假了,本文为节前最后一更,我们节后再见,提前祝大家国庆节快乐,祝福祖国繁荣昌盛。我们在做迭代计算的时候,非常好的习惯是设定自动保存,避免计算过程中由于某些意外造成计算了却没有保存,那时候是欲哭无泪了。FLUENT自带了自动保存功能,只需要设定数个迭代次数或者迭代时间步长内自动保存即可,如下图。假如,我们不想保存那么多数据,只想在迭代计算全部完成后自动保存呢?当然,我们可以用软件自带的功能,只需要修改自动保存频率即可,比如一共迭代1000步,则设置成每隔1000迭代步自动保存。FLUENT的UDF具有相应的函数可以用,我们暂且按下不表。今天我们分享一个非常便捷的方法,采用command语句来实现。只需要创建一个command执行器,执行类型为at end,执行语句为:file write-case-data mycase 语句包含三部分,file为主函数,write-case-date为函数内容,mycase为保存的文件名(可以任意自定义),三部分采用空格隔开,执行语句可读性非常强。这样,在软件完成所有迭代后,会自动进行case文件和date文件的保存,文件名为mycase(如下图)。但是需要注意的是,倘若是用户手动停止计算迭代,则不会自动保存。来源:仿真与工程

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