基于ANSYS的结构非线性仿真分析与设计

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1、维普资讯http://www.cqvip.com2007年第1O期·设计与研究·文章编号：1001—2265(2007)10—0029一o4基于ANSYS的结构非线性仿真分析与设计张学玲，唐毅，李红哲，徐燕申(1．中国人民解放军军事交通学院装运机械系，天津300161；2．天津大学先进陶瓷与加工技术教育部重点实验室，天津300072)摘要：讨论了金属材料受载时弹——塑性非线性变形理论和曲线，将材料的真实应力——应变曲线简化为双线性强化弹塑性曲线，并对曲线参数进行了计算。以压缩机底座为例，提出非线性材料零件的建模、

2、分析、设计的方法，并对此模型的压缩机底座结构参数进行设计。关键词：非线性变形；双线性强化；建模；结构参数设计中图分类号：TP391．9；TB125文献标识码：AModeling，AnalysisandDesignofStructureBasedonMaterialNonlinearbyANSYSZHANGXue—ling，TANGYi，LIHong—zhe，XUYan—shen(1．HandingandFacilitiesDepartment，AcademyofMilitaryTransportation，PLA

3、，Tianjin300161；2．KeyLabforAdvanceCeramicsProcessingandMachiningTechnologyofMinistryofEducation，TianjinUniversity，Tian—jin300072，China)Abstract：Discussedthedisciplinarianofmetalelastic-plasticdeformationwhenitisloaded．SimpUt~edthecurveofmetalrealstress-straint

4、oaBilinearKinematicHardeningelastic-plasticcurve，andcalculatedthepa-rametersofstress-straincurve．Withcompressorpedestalasanexample，anapproachofmodeling,analysisanddesignofstructureswhichbeingii-ladeofnonlinearmaterialisproposed，andstructuralparametersofped-es

5、talaredesignedwiththefiniteelementmode1．Keywords：nonlineardeformation；bilinearkinematichardening；,modeling；structuralparameterdesign0引言1材料的塑性非线性计算理论机械零件在工作受载时，经常会出现非线性变形。1．1材料的弹——塑性变形与线性变形比较，非线性变形情况更复杂，使得具体变图1中曲线a是常见的材料工程应力——应变曲形量不可简单估算。出现非线性的情况有几何非线线⋯。当应力逐渐增

6、加时，材料先发生弹性变形，应力性、材料非线性和状态非线性。对一般机械零件结构，超过弹性极限后开始发生塑性变形。从图中可以看产生非线性的常见原因多为材料非线性的应力一应变出，材料塑性变形时流变应力随变形量的增加而升高，关系影响所致，如在弹一塑性响应状况下，加载历史会这是由于加工硬化所致。在实际工程软件计算中，用影响材料的应力一应变性质；而在蠕变响应状况下，温到更多的是真实应力——应变曲线(图l中曲线b)，度，加载的时间总量也会对其有影响。这里主要讨论因颈缩修正后的真实应力——应变曲线斜率从or对材料造成的非线性变形

7、。应的应变后有所减小。收稿日期：2007一o4—06；修回日期：2007—06一O5作者简介：张学玲(197O一)，女，山西文水人，中国人民解放军军事交通学院副教授，博士，研究方向为结构动态设计及优化，结构仿真设计，(E—mail)zhangxueling0@163．com。·29·维普资讯http://www.cqvip.com·设计与研究·组合机床与自动化lJnT技术应定为伸长量为总标距的0．2％时的应力or，即=力0．0021。。根据式(2)～(4)，对于颈缩不严重的材料，％塑性变形曲线的正切模量。计算可近

8、似为-~''E1：1--0(0．7．8)~p一(1．x0．002E(5)丁+6一—0。．O02)。-、J．002)。根据本计算实例中提供的材料参数(屈服强度OrD=280MPa，抗拉强度Or=340MPa，断后伸长率=40．5％，断面收缩率=69．5％)，按照上述方法计算，图1_I二程应力一应变曲线和真实应力一应变曲线比较得到材料正切模量E．=380MPa。其余需要用到的