Ansys杆单元LINK180模拟仅受拉或仅受压大变形非线性计算算例 - 小众知识

Ansys杆单元LINK180模拟仅受拉或仅受压大变形非线性计算算例

2013年01月27日 14:18:05 苏内容
  标签:
阅读:555

1、模型介绍

模型如下图所示,杆的两端固定,中间节点施加一个沿杆轴线方向的强制位移l = 5mm。杆长度L = 100mm,截面积S=100mm²,弹性模量E=10MPa。

假定杆为仅受拉杆件(如绳索等),求解杆两端的约束反力并与理论值进行对比。

2、Ansys有限元建模

在Ansys中建立如上图所示有限元模型,网格大小设置为10mm,单元设置为LINK180,并设置材料属性。由于LINK180单元的第3个实常数TENSKEY仅可在Ansys中通过命令方式定义,因此通过如下命令定义LINK180的单元实常数:

R,1,100,0,1

通过菜单Solution – Analysis Type – Sol’n Controls,在Basic选项卡中将Analysis Options设置为Large Displacement Static,打开非线性大变形选项。

3、有限元求解

对以上模型进行求解,列出模型的支反力如下:

NODE      FX

1        -86.646

6         86.646

11        0.0000

下面是杆的变形云图。

4、理论计算

节点处的支反力可由下式进行计算:

F=0.5L*S*E*ln(1+l/(0.5L))/(0.5L+l)

将数值带入以上公式求得左侧支点处的支反力为:-86.646,与有限元求解结果相同。

5、结论

Ansys的LINK180杆单元是一种理想的模型,仅需一个单元即可获得精确解,十分适合模拟杆件结构。若要模拟仅受压(如轴承等)或仅受拉(如绳索等)结构则需定义LINK180单元的第三个实常数(仅可通过命令方式定义):TENSKEY = -1(仅受压)或TENSKEY = 1(仅受拉)。且必须打开大变形选项,采用非线性计算。值得注意的是,大变形分析将考虑截面变形引起的刚度变化,而小变形计算将杆考虑为固定刚度。

扩展阅读