本文摘要(由AI生成):
本文比较了在ANSYS Mechanical APDL和ANSYS Workbench中给实体表面施加力矩的实现过程和计算结果。在Mechanical APDL中,采用基于接触的MPC约束方程的方法,在Workbench的Mechanical组件中施加力矩的方法则比较简洁。计算完成后的变形等值线图和梁端的最大挠度计算结果汇总如下。结果表明,Mechanical APDL与Workbench的变形计算结果是一致的,也都是正确的。Workbench的Mechanical组件在施加Moment的时候,实质上也同样是采用了基于接触单元的MPC约束方程。
本文以一个梁的变形问题为例,比较在ANSYS Mechanical APDL以及ANSYS Workbench中给实体表面施加力矩的实现过程和计算结果。
首先来看Mechanical APDL。
采用SOLID186单元创建一个矩形梁结构,尺寸为100mm×100mm×1000mm,在实体梁的自由端面施加一个力矩1e6Nmm的力矩,采用基于接触的MPC约束方程的方法,大致可按如下步骤来实现(方法并不唯一,可有多种不同的方法):
a.在自由的端面中心位置创建一个关键点。
b.打开接触向导并选择“Pilot Only”并单击Next。
c.选择“pick free keyponit…”并单击Next。
d.选择“Node-to-surface”并按下“pick contact…”按钮选择右端面。
e.按下“Create”按钮创建MPC接触约束方程。
f.在上面建立的关键点上用FK命令施加力矩,也可直接在接触向导中读取Pilot Node号,用F命令在此节点上施加力矩。
施加力矩后的效果如下图所示(用双箭头表示力矩的方向),梁将在此力矩作用下受弯。
在Mechanical APDL中计算完成后得到的变形等值线图如下图所示。
在Workbench的Mechanical组件中施加力矩的方法则比较简洁,直接选择Moment并施加于右端面即可,施加约束及力矩的效果如下图所示。
计算完成后的变形等值线图如下图所示。
梁端的最大挠度(弯曲平面内)可近似按如下材料力学公式计算,即:
Mechanical APDL、Workbench及上述理论公式计算的变形结果汇总如下
理论公式 | Mechanical APDL | Workbench |
0.300mm | 0.29812mm | 0.29812mm |
由此可见,Mechanical APDL与Workbench的变形计算结果是一致的也都是正确的。Workbench的Mechanical组件在施加Moment的时候,实质上也同样是采用了基于接触单元的MPC约束方程,这可以通过查看工作路径下的dat文件的内容而得到证实。