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ANSYS实用功能解析(二)—End Releases

5月前浏览9889

本文摘要(由AI生成):

本文介绍了在线体模型中设置铰接的方法和意义,通过示例详细说明了使用End Release进行铰接设置的步骤。End Release功能可以实现在共享的顶点上释放自由度,包括平动和转动,但必须保持至少一条线体不被释放。文章还解释了End Release的详细设置选项,如Vertex Geometry、Edge Geometry以及Definition等,并强调了释放自由度的重要性。最后,作者提到了其他需要释放自由度的问题,并鼓励读者自行尝试。通过本文的学习,读者可以更好地理解在线体模型中如何设置铰接,并应用于实际工程中。


现实中的结构,很多都存在铰接。我们使用线体模型来模拟此类结构时,就不能简单地使用共节点来处理了。那么,我们该怎么设置铰接呢?下面我们通过一个例子来说明一下线体模型设置铰接的方法和意义。


笔者之前写过一篇文章《ANSYS与材料力学之轴向拉伸和压缩(四)》中,介绍了这样一个例子:


本例中,我们使用图中受力分析使用的坐标系,并假设Z轴垂直于屏幕向外,B、C两处是固定铰支座约束,只释放一个绕Z轴的转动自由度。在设置约束条件时,我们可以为每点施加一个Simply Supported和一个Fixed Rotation约束,其中Fixed Rotation约束将Rotation Z设置为Free。A点为两杆铰接处,我们需要在此处设置铰接,该怎么设置呢?


方法一:End Release。


如果使用此方法,建模时需要使用share命令将两根杆进行拓扑共享,即将两根杆的端点合并为一个点A。

在Project中点击Connections,选择End Release,在Details of End Release中,将Scope中的Vertex Geometry选择为两杆铰接点A,Edge Geometry选择为其中的一根杆,将Definition中的Rotation Z设置为Free,表示我们释放Z轴的转动自由度。至此,铰接设置完毕。由于我们在建模的时候使用share命令共享了拓扑,此处如果我们不使用End Release,在两杆连接处就不存在相对运动,类似于将两杆焊在一起。




载荷及边界条件设置如下图所示:



在后处理中插入A点的Y方向变形,提取结果发现A点位移为1.2945mm。



如果我们不使用End Release,我们采取相同的设置,求解A点位移为1.2944mm。结果几乎相同,点解?



实际上,A点的位移,包括结构的整体变形对于整个结构而言,都是微小的,因此在理论计算的时候,我们也使用了小变形假设。大家仔细对比两次的计算结果,∠A是不是有所不同:使用End Release计算的∠A要比不使用End Release计算的∠A要小。这是因为A点往下运动,B、C位置不变,设置了End Release,释放了两杆的相对转动,∠A就会变小。读者可能会想,你这只是肉眼观察的结果,有没有数据支撑呢?我们可以提取两根杆中的弯矩结果看看。通过下图我们发现,不使用End Release时,杆上产生了弯矩,这是因为在两杆连接处不存在相对转动。但在这个结构中,杆只有拉力,没有弯矩。所以,不释放两杆的相对转动是不合理的。在该例子中,由于结构本身变性较小,∠A的变化也很小,才导致了用不用End Release,结果相差很小这个情况。



End Release详解:


End Release:对于线体模型,End Release可以帮助我们实现在两个或多个线体共享的顶点上释放自由度(平动和转动)。我们可以在线体模型顶点的位置释放多条线体的约束,但是,必须始终保持至少一条线体不被释放。

Vertex Geometry:要释放的端点位置。

Edge Geometry:要释放的线体模型。


Independent Edges:如果Edge Geometry选择了多条线体,此功能用来确定Edge Geometry选择的多条线体彼此之间是否独立。
Definition:指定End Release功能所要释放(free)或者约束(fixed)的自由度。
Behavior:Coupled使用耦合方式(默认)和Joint添加运动副方式释放自由度。当我们使用Joint时,软件会根据使用者释放的自由度形式,在A点添加一个MPC184单元,来实现自由度释放,如下图。




我们还会遇到很多需要自由度释放的问题,比如材料力学中的含中间铰的梁问题,读者可自行尝试。
至此,本文完毕。







MeshingMechanicalWorkbench静力学理论
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首次发布时间:2020-05-20
最近编辑:5月前
CAE_LJX
本科 | 仿真工程师 在工程计算中,领悟CAE之道。
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