ANSYS在类似网壳结构分析中如何将构件应力比用云图显示

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各位同学，大家新年好，开工大吉。

今日和各位分享一个后处理小技巧，也即杆梁系结构在ANSYS中如何像设计软件那般显示构件应力比的云图。

用过设计软件诸如3D3S、Midas、YJK的同学都知道，在复核杆件强度和稳定性的时候，这些软件可以一键生成构件应力比云图或者稳定性云图，这样可以非常方便的知道在整个结构体系中哪些杆件处于薄弱，需要适当加强，从而指导后续的结构设计工作。

然而对于通用有限元软件来讲，由于没有套我国设计规范，有限元软件只能做整体性结构分析，杆件复核做不到，也即后续的杆件强度、稳定复核需要人工去实现。

水哥这里以某单层网壳结构为例，具体演示如何实现强度应力比云图在ANSYS中的显示。

根据《钢标》，杆件强度复核公式如下：

首先在做完工况分析后，根据上述公式，需要手动提取杆件的轴力、杆件的Mx、My,并按公式8.1.1-2计算杆件应力，两边同时除以f，则可到强度应力比，命令流如下：

!计算构件应力比–强度复核

!单层网壳–梁单元计算

!根据《钢标》3.5.1确定宽厚比等级，截面等级为S1

Rm=1.15

!净截面模量、净面积计算

!325×12

Ab1=(325-12*2)/325

Wn1=3.14*325**3*(1-Ab1**4)/32

An1=3.14/4*325**2*(1-Ab1**2)

!325×10

Ab2=(325-10*2)/325

Wn2=3.14*325**3*(1-Ab2**4)/32

An2=3.14/4*325**2*(1-Ab2**2)

!325×8

Ab3=(325-8*2)/325

Wn3=3.14*325**3*(1-Ab3**4)/32

An3=3.14/4*325**2*(1-Ab3**2)

!=================

esel,s,ename,,188

*get,ele_max,elem,0,count

*dim,Mz_i,,ele_max

*dim,Mz_j,,ele_max

*dim,My_i,,ele_max

*dim,My_j,,ele_max

*dim,Axial_i,,ele_max

*dim,Axial_j,,ele_max

*dim,Stress_ratio,,ele_max  

*dim,Ele_xuhao,char,ele_max

*do,i,1,ele_max

Ele_xuhao(i)=chrval(i)  

!获取单元的实常数编号确定截面类型

*get,Real_num,elem,i,attr,real

*if,Real_num,eq,1,then

An=An1

Wn=Wn1

*elseif,Real_num,eq,2,then

An=An2

Wn=Wn2

*elseif,Real_num,eq,3,then

An=An3

Wn=Wn3

*endif

!获取单元i、j节点 X、Y方向的弯矩

*get,Mz_i(i),elem,i,smisc,3

*get,Mz_j(i),elem,i,smisc,16

*get,My_i(i),elem,i,smisc,2

*get,My_j(i),elem,i,smisc,15

Mzy_i=(Mz_i(i)**2+My_i(i)**2)**0.5

Mzy_j=(Mz_j(i)**2+My_j(i)**2)**0.5

!获取单元的i、j的轴力

*get,Axial_i(i),elem,i,smisc,1

*get,Axial_j(i),elem,i,smisc,14

!计算应力比，注意Q345对应的抗拉强度设计值为305Mpa

fn=305

Stress_ratio_i=abs(Axial_i(i))/An/fn+Mzy_i/rm/Wn/fn

Stress_ratio_j=abs(Axial_j(i))/An/fn+Mzy_j/rm/Wn/fn

Stress_ratio(i)=max(Stress_ratio_i,Stress_ratio_j)

*enddo

上述数组 Stress_ratio 即为根据单元序号存储的单元强度应力比，接下来需要将该应力比反应到云图当中。

主要思路为：使用命令*vput更改单元表的结果。

命令流如下：

esel,s,ename,,188

etable,ZL,smisc,1

pletab,ZL

*do,i,1,ele_max

*vput,Stress_ratio(i),elem,i,etab,ZL

*enddo

pletab,ZL

上述命令流中，首先定义了一个单元表，这个单元表可随意定义，这里定义的是轴力单元表，然后用vput命令覆盖单元表里面的数据，将原来轴力的数据替换为了计算的应力比，最后重新绘制单元表即可显示的是应力比云图。

没有覆盖之前，轴力云图如下：

覆盖之后，应力比云图如下：

从应力比云图则可清楚的了解杆件的应力分布，最大应力比，最小应力比等，从而对后续的结构优化提供指导意义。

稳定系系数云图的显示工作原理同理，这里就不在单独演示。

祝好

ANSYS结构院

2023.1.30

 

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