1、蠕变分析 实例 采用 ANSYS分析软件对螺栓进行了蠕变计算，以下给出了计算用的原始数据、分析步骤 、 计算结果以及与理论解的比较。 1， 原始数据 螺栓几何参数：长 L=150mm； 截面 面积 A=100mm2 螺栓材料参数：弹性模量 E=200GPa 蠕变应变率： nKdtd / ， sK /105 30 ， 7n 载荷：预紧力 MPa10000 ，恒定温度 CT 900 2， 分析过程 计算时间为 1000h，积分步时间选择 10，迭代次数选择 100。具体分析步骤如下： 一、定义工作文件名 启动 ANSYS， 选择 File Change Jobname 命令，在 Enter new
2、 jobname 输入栏中输入工作文件名 , 并将 New log and error files 设置为 Yes。 二、定义单元类型 选择 Preprocessor Element Type Add/Edit/Delete命令，单击 add按钮，在 Library of Element Type 复选框中选择 Structural Link， 2D spar 1，在 Element type reference number 输入栏中输入 1。 三、定义材料性能参数 1)选择 Preprocessor Material Props Material Models命令，出现 Define Ma
3、terial Model Behavior 对话框。 2)在 Material Models Available中依次双击 Structural、 Linear、 Elastic、Isotropic选项，在 EX中输入弹性模量，点击 OK。 3)在 Material Models Available 中依次双击 Structural、 Nonlinear、Inelastic、 Rate Dependent、 Creep、 Creep only、 Emplicit选项， 在 C1、C2所对应的行中分别 输入 5E-30、 7，点击 OK。 四、创建有限元模型 1)选择 Preprocessor
4、Create Nodes In Active CS 命令，在当前坐标下创建节点。 取 Node number 为 1，在 X,Y,Z Location in active CS 的三个输入栏中分别输入 0,0,0,单击 Apply，再创建节点 2（ 150,0,0）。 2)选择 Preprocessor Create Elements Auto Numbered Thru Nodes命令，出现 Element from Nodes 拾取菜单，选择编号为 1、 2的节点，单击 OK按钮，ANSYS显示窗口将显示螺栓的有限元图，如图 1。 图 1 螺栓有限元模型图 五、 施加载荷 1) 施加位移约
5、束。选择 Preprocessor Loads Define Loads ApplyStructural Displacement On Nodes 命令 , 出现 Apply U, ROT on Nodes拾取菜单， 单击 Pick All 和 OK，在 Lab2 DOFs to be contrained 复选框中选择 All DOF, 取 VALUE Displacement value 为 0。 2) 施加温度。选择 Preprocessor Loads Define Loads Apply Structu- ral Temperature Uniform Temp命令 ，取 Unif
6、orm Temperature 为 900。 六、求解计算 1) 定义分析类型。分析类型为 Static。 2)选择 Solution Load Step Opts Solution Ctrl 命令，出现 Nonlinear Solution Control 对话框 ， 使 Solution Control 状态从 ON 变为 OFF，在Pressure load stiffness 下拉菜单中选择 Program Chosen。 3) 定义求解时间步。选择 Solution Load Step Opts Time/Frequenc Time and Substps命令， 取 Time at
7、end of load step 为 3600000， 取 Number of substeps为 100，并选中 Stepped, 其余采用默认设置。 4) 求解输出控制。选择 Solution Load Step Opts Output Ctrls Solu Printout 命令，在 Item for printout control 下拉菜单中选择 Basic quantities，并选中 Every Nth substp, 取 N值为 36000， Component name为 All entities。 5) 写入数据库和结果文件控制。选择 Solution Load Step
8、Opts Output Ctrls DB/Result Files 命令，在 Item to be controlled 下拉菜单中选择 Element solution, 并选中 Every Nth substp, 取 N值为 1， Component name为 All entities。 6) 选择 Solution Solve Current LS 命令，单击 OK, ANSYS 将开始求解计算，求解结束时，出 现 Note对话框。 七、查看求解结果 1) 轴向应力和时间变化关系曲线显示 定义时间 -历程变量。选择 TimeHist Postpro Define Variables 命
9、令，单击 Add按钮，选中 by seq no.,单击 OK按钮，出现单元拾取菜单，在输入栏中输入 1。单击 OK按钮，在 Ref number variable 输入栏中输入 2, Element number中输入 1， Name User-specified Label 中输入 SIG， Sequence number中输入 1,并在 Data item 复选框中选 择 LS，其余默认。 将时间单位转变为小时。选择 TimeHist Postpro Math Operations Multiply命令，在 Reference number for result 输入栏中输入 3， 取 1
10、st Factor 为1/3600， 1st Variable 为 1，其余默认。 曲线设置。选择 TimeHist Postpro Setting Graph 命令，在 X-axis 选项中选择 Single variable，并取 Single variable no 为 3,其余默认。 坐标轴设置。选择 PlotCtrls Style Graph Modify Axes命令，出现 Axes Modification for Graph Plots 对话框，参照图 2进行设置。 显示轴向应力和时间变化关系曲线。选择 TimeHist Postpro Graph Variables命令，在
11、1st variable to graph 中输入 2，单击 OK按钮，窗口将显示螺栓轴向应力和时间的变化关系曲线。 2) 时间为 1000小时时的轴向应力结果显示 获取参量信息。选择 Parameters Get Scalar Data命令，在 Type of data to be retrived复选框中选择 Results data, Timehist var s。 获取时间 -历程信息。单击 OK 按钮，出现 Get Data for Time-history Variables 对话框， 取 Name of parameter to be defined 为 T1000，在Varia
12、ble number N 输入栏中输入 2，在复选框 Data to be retrieved 中选择 Real val time，在 Time or location number 输入栏中输入1000*3600。 显示时间为 1000 小时的轴向应力值。选择 List Status Parameters All Parameters 命令，显示窗口将列表显示时间为 1000 小时的轴向应力值，如图 3所示。 3， 与理论解的比较 采用数值积分 方法，经过计算，可以得到当 t=1000h时，轴向应力值为594.3775。 而由图 3 可知，当 t=1000h 时， ANSYS 有限元计算得到的轴向应力值为593.901595，与理论解近似程度很好。 图 2 坐标轴设置对话框 图 3 时间为 1000小时的轴向应力结果显示
