蠕变分析实例

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/10530，7n载荷：预紧力MPa10000，恒定温度CT9002，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→ChangeJobname命令，在Enternewjobname输入栏中输入工作文件名,并将Newloganderrorfiles设置为Yes。二、定义单元类型选择Preprocessor→ElementType→Add/Edit/Delete命令，单击add按钮，在LibraryofElementType复选框中选择StructuralLink，2Dspar1，在Elementtypereferencenumber输入栏中输入1。三、定义材料性能参数1)选择Preprocessor→MaterialProps→MaterialModels命令，出现DefineMaterialModelBehavior对话框。2)在MaterialModelsAvailable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MaterialModelsAvailable中依次双击Structural、Nonlinear、Inelastic、RateDependent、Creep、Creeponly、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→Create→Nodes→InActiveCS命令，在当前坐标下创建节点。取Nodenumber为1，在X,Y,ZLocationinactiveCS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→AutoNumbered→ThruNodes命令，出现ElementfromNodes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)施加位移约束。选择Preprocessor→Loads→DefineLoads→Apply→Structural→Displacement→OnNodes命令,出现ApplyU,ROTonNodes拾取菜单，单击PickAll和OK，在Lab2DOFstobecontrained复选框中选择AllDOF,取VALUEDisplacementvalue为0。2)施加温度。选择Preprocessor→Loads→DefineLoads→Apply→Structu-ral→Temperature→UniformTemp命令，取UniformTemperature为900。六、求解计算1)定义分析类型。分析类型为Static。2)选择Solution→LoadStepOpts→SolutionCtrl命令，出现NonlinearSolutionControl对话框，使SolutionControl状态从ON变为OFF，在Pressureloadstiffness下拉菜单中选择ProgramChosen。3)定义求解时间步。选择Solution→LoadStepOpts→Time/Frequenc→TimeandSubstps命令，取Timeatendofloadstep为3600000，取Numberofsubsteps为100，并选中Stepped,其余采用默认设置。4)求解输出控制。选择Solution→LoadStepOpts→OutputCtrls→SoluPrintout命令，在Itemforprintoutcontrol下拉菜单中选择Basicquantities，并选中EveryNthsubstp,取N值为36000，Componentname为Allentities。5)写入数据库和结果文件控制。选择Solution→LoadStepOpts→OutputCtrls→DB/ResultFiles命令，在Itemtobecontrolled下拉菜单中选择Elementsolution,并选中EveryNthsubstp,取N值为1，Componentname为Allentities。6)选择Solution→Solve→CurrentLS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TimeHistPostpro→DefineVariables命令，单击Add按钮，选中byseqno.,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Refnumbervariable输入栏中输入2,Elementnumber中输入1，NameUser-specifiedLabel中输入SIG，Sequencenumber中输入1,并在Dataitem复选框中选择LS，其余默认。·将时间单位转变为小时。选择TimeHistPostpro→MathOperations→Multiply命令，在Referencenumberforresult输入栏中输入3，取1stFactor为1/3600，1stVariable为1，其余默认。·曲线设置。选择TimeHistPostpro→Setting→Graph命令，在X-axis选项中选择Singlevariable，并取Singlevariableno为3,其余默认。·坐标轴设置。选择PlotCtrls→Style→Graph→ModifyAxes命令，出现AxesModificationforGraphPlots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TimeHistPostpro→GraphVariables命令，在1stvariabletograph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→GetScalarData命令，在Typeofdatatoberetrived复选框中选择Resultsdata,Timehistvar’s。·获取时间-历程信息。单击OK按钮，出现GetDataforTime-historyVariables对话框，取Nameofparametertobedefined为T1000，在VariablenumberN输入栏中输入2，在复选框Datatoberetrieved中选择Realval@time→，在Timeorlocationnumber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→AllParameters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