基于ANSYS的双层蜂窝纸板有限元
蜂窝结构的等效模量计算与有限元仿真论文.
摘要摘要蜂窝夹层结构以其优秀的强度比，刚度比和较好的隔热隔震，耐冲击性能，被广泛应用于多个领域，如：航空航天，航海以及高速铁路等。
对蜂窝夹层的分析通常采用有限元分析进行，蜂窝夹层结构通常有蜂窝芯体与面板组成，分析时由于蜂窝芯体结构复杂，有限元模模型不易建立，于是为了减少计算量、提高分析效率就有了蜂窝芯体等效模型。
本文所做的工作是利用有限元软件以参数化建模方式建立蜂窝的实体模型和等效模型，在验证蜂窝等效模量的精度同时改变蜂窝的实体模型和等效模型的宏观尺寸，观察蜂窝芯体的宏观尺寸对蜂窝等效模量精度的影响，最后通过总结得到相应的结论。
关键词：蜂窝夹层结构有限元蜂窝等效模量2蜂窝结构的等效模量计算与有限元仿真ABSTRACTHoneycomb core sandwith structrue is wildly useded in many field, such as space, airplane designing and high-speed railway consduction. Generally,Honeycomb core sandwith structrue are engineered with Finite-Element method,but as we known Honeycomb core sandwith structrue is complex whitch is consited of honeycomb core and two panels,therefore,it's difficult to mldel the honeycomb core structrue with Finite-Element method.In order to reduce the work in caculating and improve the efficenc during engineering,equivalent model theory came out.What have done in this paper are modeling the Honeyconb core sandwith structrue and the equivalent model with APDL(Ansys Programing Design Language),then analysis the changing macroscopic dimensions of Honeyconb core sandwith structrue how to impact the equivalent precision of equivalent models.Keywords: Honeycomb core sandwith structure Finite-Element method Equivalent model目录 1目录第一章绪论 (3)1.1蜂窝夹层材料的简介 (3)1.2蜂窝夹层结构的研究现状 (4)1.3本文的所做的工作 (6)本章小结 (6)第二章蜂窝等效模量的推导与分析 (7)2.1概述 (7)2.2共性面性能能分析 (8)2.3富明慧修正式 (12)2.4综合考虑蜂窝壁板弯曲、伸缩、剪切的修正式 (15)2.5异性面等效模量分析 (19)2.6对于蜂窝夹芯板的等效处理方法 (23)本章小结 (24)第三章建模与分析 (26)3.1有限元与A NSYS简介 (26)3.2通用有限元程序A NSYS (27)3.3有限元建模 (28)本章小结 (31)第四章误差分析 (32)4.1约束条件 (32)4.2等效误差 (34)本章结论 (42)第五章全文总结 (45)2蜂窝结构的等效模量计算与有限元仿真第六章结束语 (47)参考文献 (49)第一章 绪论 3第一章 绪论1.1蜂窝夹层材料的简介铝蜂窝夹层板由两层薄而强的面板材料中间夹一层厚而轻的铝蜂窝芯组成。
基于优化的蜂窝板有限元模型修正
基于优化的蜂窝板有限元模型修正
基于优化的蜂窝板有限元模型修正
蜂窝板具有较高的比强度和比刚度,在航空航天领域得到广泛应用.用三明治等效方法计算蜂窝板等效材料参数,在MSC.Patran中建立有限元模型计算蜂窝板基频,通过分析设计变量和目标函数在NASTRAN 中对蜂窝板基频进行优化,利用优化结果确定等效剪切弹性模量计算公式中修正系数γ并重新计算修正后模型基频,以试验所测基频值为标准对蜂窝板有限元模型进行修正.修正后模型计算基频值与实测值之间的偏差明显减小,证实了模型修正的有效性.
作者：孔宪仁秦玉灵罗文波作者单位：孔宪仁,秦玉灵(哈尔滨工业大学,卫星技术研究所,哈尔滨,150001)
罗文波(中国空间技术研究院,北京,100094)
刊名：航天器环境工程ISTIC英文刊名：SPACECRAFT ENVIRONMENT ENGINEERING 年，卷(期)：2010 27(2) 分类号：V414.1 O242.21 关键词：蜂窝板三明治等效方法模型修正设计变量目标函数。
基于蜂窝纸板的系留平台缓冲分析与试验
第44卷第2期航天返回与遥感2023年4月SPACECRAFT RECOVERY & REMOTE SENSING33基于蜂窝纸板的系留平台缓冲分析与试验朱九英1黄锦辉2米红林1王泽贵1王晓栋1（1 上海电子信息职业技术学院，上海201411）（2 采埃孚（中国）投资有限公司，上海200031）摘要为保证系留气球平台在空投着陆中的安全，必须对其中的压力气瓶进行缓冲分析与实验。
文章采用蜂窝纸板作为气瓶缓冲材料，采用LS-DYNA软件，并依据蜂窝纸板实际参数处理材料模型，仿真分析了在不同蜂窝纸板厚度、不同跌落速度和不同着陆姿态下的缓冲过程。
根据仿真结果，设计了蜂窝纸板缓冲结构和加速度检测模块，采用吊车起吊跌落进行了实验验证。
仿真分析和实验结果均表明，蜂窝纸板厚度为500mm，跌落速度低于10m/s时，气瓶缓冲后加速度低于20g n，可满足空投着陆应用要求。
文章基于LS-DYNA的蜂窝纸板缓冲有限元分析是可行的，研究结果对于气瓶类装备的着陆缓冲结构设计有参考价值。
关键词蜂窝纸板系留平台隔振缓冲有限元仿真跌落冲击回收着陆中图分类号: V445.4文献标志码: A 文章编号: 1009-8518(2023)02-0033-10DOI: 10.3969/j.issn.1009-8518.2023.02.004Cushioning Analysis and Test of Tethered Platform Based onHoneycomb CardboardZHU Jiuying1HUANG Jinhui2MI Honglin1WANG Zegui1WANG Xiaodong1（1 Shanghai Technical Institute of Electronics & Information, Shanghai 201411, China）（2 ZF (China) Investment Co., Ltd., Shanghai 200031, China）Abstract In order to ensure the safety of the air-drop landing of the tethered balloon platform, the cushioning analysis and test must be conducted on the high-pressure cylinders in it. In this paper, honeycomb cardboard is used as the cushioning material of the gas cylinder, and the cushioning processes under different thicknesses of honeycomb cardboard, different fall speeds, and different landing attitudes are simulated and analyzed by LS-DYNA software using the material model parameters according to the actual honeycomb paperboard. Based on the simulation results, the cushioning structure of honeycomb cardboard and the acceleration detection modules are designed, and the test verification is carried out through a crane. Both simulation analysis and test results show that when the thickness of honeycomb cardboard is 500mm and the fall speed is lower than 10m/s, the acceleration of the gas cylinder after cushioning is lower than 20g n, which can meet the requirements of air-drop landing applications. The study shows that the finite element analysis of honeycomb cardboard cushioning based on LS-DYNA is feasible, and the research results have reference values for the design of the landing cushioning structure of gas cylinder-type equipment.收稿日期：2022-07-14基金项目：上海电子信息职业技术学院专项项目（Z22105）引用格式：朱九英, 黄锦辉, 米红林, 等. 基于蜂窝纸板的系留平台缓冲分析与试验[J]. 航天返回与遥感, 2023, 44(2): 33-42.ZHU Jiuying, HUANG Jinhui, MI Honglin, et al. Cushioning Analysis and Test of Tethered Platform Based on34航天返回与遥感2023年第44卷Keywords honeycomb paperboard; tethered balloon platform; vibration isolating and cushioning; finite elements simulation; airdrop impact; recovery and landing0 引言系留气球被广泛应用于通信、观测、探测等领域。
有限元法与ANSYS在家具结构分析中的应用
在家具结构分析中，有限元法与ANSYS的应用方法与技巧如下：
1、选择合适的离散化方法：离散化方法直接影响计算精度和计算效率。在 选择离散化方法时，需要考虑计算资源的限制和实际问题的特点。
2、准确描述边界条件：边界条件是影响结构性能的重要因素。在建立模型 时，需要准确描述沙发的边界条件，如固定支撑、活动支撑等。
可以通过改变支架结构或材料属性来降低应力水平；又比如，某机枪弹匣附 近的零部件会受到较大的冲击载荷，可以通过增加加强筋或改变材料属性来提高 结构强度。
需要注意的是，有限元结构分析需要耗费大量的计算资源和时间，同时还需 要工程师们具备一定的有限元分析知识和经验。因此，在实际应用中，需要权衡 分析成本和实际需求的关系。此外，由于实际工况的复杂性和不确定性，有限元 分析结果可能存在一定的误差。因此，需要结合实际情况和实验数据进行验证和 修正，以获得更为准确的分析法已经成为一种广泛应 用于各种工程领域的重要工具。砌体结构是一种常见的建筑结构形式，具有传力 路径不明确、材料非线性等特点，因此，对其进行非线性有限元分析是非常必要 的。ANSYS是一款广泛使用的有限元分析软件，具有强大的非线性分析和仿真能 力，适用于各种工程领域的有限元分析。因此，本次演示旨在研究ANSYS在砌体 结构非线性有限元分析中的应用，以期提高分析精度和效率。
3、求解：通过ANSYS的求解器，对有限元模型进行求解，得到各节点的位移、 应力、应变等结果。
4、后处理：对计算结果进行后处理，包括结果可视化、数据提取、优化设 计等等。
通过有限元分析，可以获得某机枪在各种工况下的应力、应变、强度等参数， 为结构的优化和改进提供依据。例如，通过分析发现，某机枪的支架在不同工况 下会出现较大的应力集中，
2、数据采集
基于ANSYS空间网架有限元分析及优化设计
基于ANSYS空间网架有限元分析及优化设计论文关键词：ANSYS,优化设计，网架论文摘要：空间网架结构是现代大跨度结构工程中最常用的结构形式。
本文针对运用ANSYS进行网空间网架结构的有限元分析，讨论了单元类型，以及材料模型的选择，并且定义材料的极限应力，必要时甚至考虑压杆失稳状态（屈曲分析）。
在各种荷载（永久荷载，风荷载，地震荷载，自重）的作用下，利用强大有限元分析软件ANSYS对网架结构进行静力学分析，之后利用ANSYS强大的优化设计功能，在结构安全的情况下，对网架杆件的截面进行优化设计，然后根据现有的杆件的截面，合理的选择杆件截面，减少材料的消耗量，达到最经济，合理的设计，实现可持续发展，作出令人满意的设计。
1 前言空间网架结构由于具有轻便、通透的特点，适合大面积、大跨度的使用，现已经成为土木工程大跨度结构中采用的最多的结构形式。
土木工程师在对网架结构进行受力分析时，往往希望通过采用诸如ANSYS等大型通用有限元分析软件进行计算。
考虑到大跨度网架结构的材料用量，必然希望在结构安全的情况下，材料的实用量能够达到最少，ANSYS的后期强大的优化设计功能很好地解决了这个问题。
在运用ANSYS进行优化设计时应合理选用迭代次数，在以尽量少的计算量的情况下，得出最优解。
2 单元类型的选取空间网架结构组成部分主要为杆单元，网架的受力特点是杆件均为铰接，不能承受弯矩和扭矩，因此所有的杆件只受拉或受压。
LINK8—三维杆（或桁架）单元是有着广泛的工程应用的杆单元，比如可以用来模拟：桁架、缆索、连杆、弹簧等等。
这种三维杆单元是杆轴方向的拉压单元，每个节点具有三个自由度：沿节点坐标系X、Y、Z方向的平动。
就像在铰接结构中的表现一样，本单元不承受弯矩。
本单元具有塑性、蠕变、膨胀、应力刚化、大变形、大应变等功能。
对于LINK8单元有如下假设：杆单元假定为一直杆，轴向荷载作用在末端，自杆的一端至另一段均为同一属性。
杆长应大于零，即节点I和J不重合。
基于ANSYS的蜂窝梁受力性能分析
箜！塑兰皇塑！釜！叁王坐避盟鳖童墨堡查：些韭坌堑！≥一目ｌ峰窝粱构造』己寸（ｒ帅）关的流动法则。
材料弹性模量为２．０６×１０５Ｎ／ｍｍ２，泊松比为０．３，屈服强度为２３５Ｎ／ｒｎｍ２。
在梁的上翼缘由０到０．５Ｎ／ｍｍｚ逐步施加均布面荷载，当梁的某一截面形成“塑性铰”后，程序在求解有限元方程［Ｋ］｛８｝＝｛Ｐ｝时就会出错，也就预示着梁的破坏。
２．１应力分布沿以下几条路径分析了蜂窝梁在荷载作用下的应力分布情况：（１）桥墩截面１一ｌ；（２）梁桥截面２—２；（３）桥趾截面３—３，４—４；（４）墩腰截面５—５。
图４为１一ｌ截面的正应力分布，从图中可以看出：由于受孔洞的影响，蜂窝梁实腹段沿梁高方向的正应力分布呈非线性分布，与实腹梁截面的应力分布具有很大的差别，不符合材料力学的平截面假定。
笔者另外还计算了其它几根相同跨度、不同扩张比的六边形孔蜂窝梁，结果表明：随着扩张比的减小，桥墩截面的正应力分布渐趋于直线分布。
梁桥截面２—２、桥趾截面３—３、４—４的正应力分布分别如图５一Ａ、５一Ｂ、５一Ｃ所示，均呈梯形分布，但孔洞Ｃ的左右两个桥趾截面的正应力分布在分布形式上是不同的。
之所以会出现这种差异，是因为桥趾截面的正应力受剪力次弯矩的影响而由两部分组成：弯矩正应力和剪力次弯矩正应力。
‘‘’雄桥截面２—２（Ｂ）挢趾截面３—３（ｃ）桥趾蕺面４－４２１“１３图５梁桥、桥趾截面的正应力分布图６桥趾截面的正应力叠加如图６，假定梁桥中部截面的剪力为ｙ，上下两个ｒ形截面各承担Ｖ／２；桥趾截面处的弯矩为Ｍ，则桥趾截面处的正应力为：。
一些。
型。
２亍＋前Ｆ测Ｐ，，ｑ７４重庆建筑大学学报第２６卷其中，为整个梁桥截面的惯性矩；打为ｒ型截面的惯性矩；ｌｌ为粱桥宽度；Ｙ和ｙ’分别为计算高度处距离梁桥截面形心和ｒ形截面形心的高度。
图７、图８分别给出了蜂窝梁桥墩截面１—１和实腹梁横截面的剪应力和ＶｏｎＭｉｓｅｓ应力分布．可以看出两者的ＶｏｎＭｉｓｅｓ应力分布是截然不同的。
不同蜂窝结构对蜂窝纸板力学性能的影响
不同蜂窝结构对蜂窝纸板力学性能的影响
刘跃军,江太君,曾广胜,陈挺
［摘要】在对蜂窝纸板结构进行合理化抽象和假设的基础上”借助有限元分析
软件ANSYS对不同尺寸结构的蜂窝纸板进行了特征值屈曲分析与谐响应分析。
结果表明,当蜂窝边长一定时，随看蜂窝高度的增加，屈曲强度迅速下降,共振
频率先下降后升高；当蜂窝高度一定时,随看蜂窝边长的增加，屈曲强度逐渐下降，但共振频率变化不大，且会在其右侧出现小峰,当蜂窝的边长与高度比在1:1附近时,共振频率最低,为88 H乙
【期刊名称】包装学报
【年(卷),期】2010(002)001
【总页数】3
【关键词】蜂窝结构；谐响应分析；共振频率；临界屈曲强度
蜂窝纸板是由面纸、里纸与芯纸组成的夹层结构纸板，芯纸呈蜂窝状,通常呈正六边形,该纸板具有质量轻、强度高、缓冲性能好等优点，现已广泛应用于包装物流领域Z用来代替实木或金属制作托盘，或制作重型机械的包装箱Z大大促进了绿色包装的发展。
在这些应用中,纸板的屈曲强度和抗振性能［1］是需要重点考虑的因素，对于蜂窝纸板的这些性能前人已经做了很多硏究工作［1-5］, 但以往大都以实验研究为主，广泛采用经验公式，在结构设计与应用中受到了—定的限制。
目前,采用现代先进分析技术对蜂窝纸板进行相关模拟分析［5］还不多见。
本文以通用ANSYS有限元分析软件为平台，在对蜂窝纸板结构进行抽象与简化的基础上,通过特征值屈曲分析和谐响应分析，研究了蜂窝纸板的屈曲强度和抗振动特性,为蜂窝纸板屈曲破坏机理的硏究和力学性能实验提供。
蜂窝式钢框架结构抗震性能的有限元分析
蜂窝式钢框架结构抗震性能的有限元分析摘要：本文从实际工程应用需要出发，基于蜂窝式梁-柱钢框架结构的受力特点，采用ANSYS的参数化程序设计语言（APDL）编制命令流，对一榀两层两跨蜂窝式梁-柱钢框架在低周反复荷载作用下的受力性能进行非线性有限元全过程分析．关键词：蜂窝；低周反复水平荷载；有限元分析；耗能Abstract: In this paper, based on the practical engineering needs, the honeycomb beam - column steel frame structure stress characteristic, this paper designs the language ( APDL ) compilation command stream using the ANSYS parametric, does the analysis of the nonlinear finite element whole process to the two layer two cross honeycomb beam - column steel frame under the low reversed cyclic loading performance.Key words: honeycomb; horizontal low cyclic load; finite element analysis; energy consumption蜂窝构件是指用H型钢或普通热轧工字钢经切割再扩高焊接而成的空腹构件[1].与原型钢相比，蜂窝构件提高了截面的利用率，且自重轻，构造品种单一，防腐蚀性能好，运输方便，便于建筑管线的穿越[2].蜂窝框架是蜂窝梁和蜂窝柱采用栓焊或焊接的形式连接而组成的钢结构体系，蜂窝构件组成的框架具有自重轻和造型美观经济等优点，适合建造多层的楼房、无大型吊车的厂房和轻钢结构别墅等建筑[3]．从长远的眼光来看，综合考虑经济效益和社会效益，采用蜂窝式梁-柱钢框架的住宅钢结构体系能够与其他材料、结构形式的建筑体系竞争，有些方面甚至具有较大优势．蜂窝梁与蜂窝柱在实际工程中已有较为广泛的应用，但有关蜂窝式梁-柱钢框架结构的研究与应用还很罕见，特别是关于此类框架动力性能的研究更是几近空白．1ANSYS参数化程序设计语言ANSYS参数化程序设计语言（APDL）[4-5]实质上是由类似于FORTRAN77的程序设计语言部分和1000多条ANSYS命令组成.从功能上讲，ANSYS命令包括定义几何模型、划分单元网格、材料定义、添加荷载和边界条件、控制和执行求解和后处理计算结果等指令.ANSYS强大的前后处理功能可为建立蜂窝式梁-柱钢框架结构有限元分析模型带来极大的方便.利用APDL编写出参数化的程序，可以实现有限元分析的全过程，即建立参数化的CAD模型、网格划分与控制、材料定义、荷载和边界条件定义、分析控制和求解以及后处理.2有限元分析依据本文保证了蜂窝式梁-柱钢框架结构有限元模型的建模方法，约束条件，加载方式，计算控制完全和考虑腹板屈曲后强度的钢框架模拟时的设置一致，以此对蜂窝式梁-柱钢框架结构的抗震性能进行非线性有限元分析.3非线性有限元全过程分析3.1结构模型的建立框架模型尺寸，扩高比(,为蜂窝构件高,为原型钢高)取1.5，梁柱所开孔洞均为正六边形孔，满足“蜂窝构件端部至第一个蜂窝孔的净跨距宜大于250mm”和“蜂窝孔孔距应不小于100mm”的构造要求[6-7].尺寸比例符合实际结构构件及节点的构造要求.为了消除柱顶施加竖向荷载时对顶层节点的转动所造成的约束，柱上端设计了高300mm的悬臂段.3.2结构模型荷载的施加模拟过程中，先加竖向荷载并稳定保持不变，按照轴压比的要求，边柱上加载367KN, 中柱上加载374KN，然后以框架弹性屈服位移（=35mm）的倍数分级施加水平反复位移荷载，直至框架的荷载-挠度曲线出现下降段，荷载下降到峰值荷载的85%，这时可以认为框架已经破坏.3.3破坏机制往复荷载在1.5△正向循环加载过程中，水平位移达到43.75mm时，顶层左跨梁左端部蜂窝孔处截面翼缘应力值达到了屈服强度235MP，即出现塑性铰，水平位移达到52.5mm时，中柱柱脚处右侧翼缘应力值达到了屈服强度235MP，即出现塑性铰，，这充分说明模型框架属于梁铰破坏机制，体现了强柱弱梁的概念.模型最终破坏时，各柱柱脚蜂窝孔处截面均出现了严重的屈曲变形，其中左柱柱脚翼缘处应力值最大，可以说明破坏终止于此处发生屈曲变形；左跨顶层梁左端蜂窝孔处截面、右跨顶层及底层梁右端蜂窝孔处截面均出现了较为明显的屈曲变形，其余梁端蜂窝孔处截面应力值亦较大。
基于ansys铝蜂窝板正交各向异性夹心实体板的简化-余以正
C13 C23 C33 0 0 0
0 0 0 C44 0 0
0 0 0 0 C55 0
0 ε1 0 ε2 0 ε3 0 γ 23 0 γ 31 C66 γ 12
..........式 2-1
0.33
E1
E2
E3
G12
G23
G31
3.498
3.498
2231
1.3118 419.34 629.01
三、有限元模型计算比较 有限元模型计算比较
3.1 有限元模型的建立 建立两种计算模型， 一种使用壳单元按铝蜂窝板的实际结构进行模拟； 另一 种使用上文中 Gibson 简化理论将铝蜂窝板简化为正交各向异性的夹心板，用实 体单元建模，最终计算模型如图 3-1 所示。
图 1-1 铝蜂窝板真实几何模型和简化的夹心板几何模型
二、铝蜂窝材料等效理论依据
2.1 正交各向异性材料本构关系 对于正交各向异性材料，其本构关系可由 2-1 式给出：
σ 1 C11 C12 σ C 2 21 C22 σ 3 C31 C23 = 0 τ 23 0 τ 31 0 0 0 τ 12 0
4 t E = Ey = E , 3 l
c x c
3
E zc =
c
2 t E , 3 l
c
υc =
1 3
........式 2-3
3 t G xy = E , 2 l
c
3
1 t G xz = G, 3l
3t G yz = G 2 l
上式中 t 为蜂窝壁厚，l 为蜂窝边长，E 和 G 为铝合金的弹性模量和剪切模 量，铝蜂窝板的材料参数见表 2-1。材料坐标为沿板厚方向为 z 轴方向，板面内 为 x 和 y 轴方向（x 轴、y 轴、z 轴方向分别对应于下文的 1、2、3 方向） ，见图 2-1。代入蜂窝参数 t=0.14mm，l＝5mm，得到的等效材料参数，列于表 2-2。
蜂窝纸板静态压缩试验研究及其模拟分析
蜂窝纸板静态压缩试验研究及其模拟分析李鹏芳 1 , 张珏 2 , 卢朝晖 1 , 曾志新1(1 .华南理工大学, 广州510640 ; 2 .广东工业大学, 广州510640)摘要: 对4 种不同厚度的蜂窝纸板进行了静态压缩的完全加载和二次加载实验,结果表明: 完全加载过程有4 个明显的阶段;最大压力都为屈服力的2～3 倍; 30 mm 厚度的蜂窝纸板其屈服阶段占厚度的百分比最大; 二次加载的实验曲线分为3 个阶段,可以有效消除蜂窝纸板的屈服强度峰值,改善蜂窝纸板的缓冲特性。
AN2 S Y S 软件模拟分析表明:距离面纸1/ 5～2/ 5 处的蜂窝纸芯最容易屈服变形;粘结处变形比各面上变形量大;中间部位易产生向内变形,而两端易产生向外变形。
关键词: 蜂窝纸板; 二次加载; 力学性能; A N S Y S中图分类号: TB484 . 1 ; TB485 . 1 文献标识码: A 文章编号: 1001 - 3563 (2010) 01 - 0034 - 04S t a t ic Co m p res s i on Tes t a n d S i m ul a t i on A n a l ys is of Hone yc o m b Pap e r b oa r dL I Pe n g2f a n g1 , Z H A N G J ue2 , L U Z h a o2h u i1 , Z E N G Z h i2x i n1(1 . S o u t h China U n iver s it y of Tech n o lo g y , G ua n gzho u 510640 , China ;2 . G ua n gd o n g U n iver s it y of Tech n o lo g y , Guangzho u 510640 , China)Abs t r a c t : Fully lo aded a n d qua dratic lo ad st at ic co m p r essio n t e s t were ca r r ied o u t o n ho n eyco m b p a p er b o a r d of fo u r diff e rent t h icknesse s. Result s sho w ed t h at t h ere are fo u r di s tinct p h a s e s during t h e p r o cess of f ully lo aded ; maximum p r e s sure i s 2～3 ti m es to yield st r engt h ; t h e 30 mm ho n eyco m b p a p e r b o a r d ha s t h e lar g e s t yield p h a s e p ercentage of t he fo ur ; quadratic lo ad cur ve i s divided into t h ree st ages of t he exp eriment , a nd t he yield st reng t h p ea k of t he ho neyco mb p ap er b o ar d i s eliminated , which ca n imp ro ve t he cushio n i ng p rop e rtie s of ho neyco m b p a2 p e r b o ar d. At t h e sa m e ti m e , simulat io n of t h e co m p r e s sed defo r m atio n of a single ho n eyco m b p ap e r2co r e wa s a n alyzed via A N S YS sof t w a r e . Result s sho w ed t h at lo catio n of 1/ 5～2/ 5 ap a rt f r o m t h e f a ce p ap e r of t h e ho n ey2 co m b p a p e r2co r e mo s t likely to yield ; b o n ded surf a ces have la r g er defo r m atio n t h an o t h er surf a ce ; middle lo ca2 tio n of t h e p a p e r2co r e i s ea s y to defo r m inwa r d w h ile at b o t h ends defo r m o u t war d ea s ily.Ke y wor d s : ho n eyco m b p ap e r b o ar d ; quadratic lo ad ; mecha n ical p erfo r m ance ; A N S YS蜂窝纸板具有结构的稀疏和完整性,作为一种比刚度大、比强度高的轻体材料,加之其具有绿色环保的特点,越来越多地得到重视和应用,在包装行业主要利用蜂窝纸板的耐压和缓冲性能,将其作为包装纸箱和包装缓冲垫等。
蜂窝式钢框架结构抗震性能的有限元分析
蜂窝式钢框架结构抗震性能的有限元分析摘要：本文从实际工程应用需要出发，基于蜂窝式梁-柱钢框架结构的受力特点，采用ansys的参数化程序设计语言（apdl）编制命令流，对一榀两层两跨蜂窝式梁-柱钢框架在低周反复荷载作用下的受力性能进行非线性有限元全过程分析．关键词：蜂窝；低周反复水平荷载；有限元分析；耗能abstract: in this paper, based on the practical engineering needs, the honeycomb beam - column steel frame structure stress characteristic, this paper designs the language ( apdl ) compilation command stream using the ansys parametric, does the analysis of the nonlinear finite element whole process to the two layer two cross honeycomb beam - column steel frame under the low reversed cyclic loading performance.key words: honeycomb; horizontal low cyclic load; finite element analysis; energy consumption中图分类号：tu352.1+1 文献标识码：a文章编号：2095-2104（2012）蜂窝构件是指用h型钢或普通热轧工字钢经切割再扩高焊接而成的空腹构件[1].与原型钢相比，蜂窝构件提高了截面的利用率，且自重轻，构造品种单一，防腐蚀性能好，运输方便，便于建筑管线的穿越[2].蜂窝框架是蜂窝梁和蜂窝柱采用栓焊或焊接的形式连接而组成的钢结构体系，蜂窝构件组成的框架具有自重轻和造型美观经济等优点，适合建造多层的楼房、无大型吊车的厂房和轻钢结构别墅等建筑[3]．从长远的眼光来看，综合考虑经济效益和社会效益，采用蜂窝式梁-柱钢框架的住宅钢结构体系能够与其他材料、结构形式的建筑体系竞争，有些方面甚至具有较大优势．蜂窝梁与蜂窝柱在实际工程中已有较为广泛的应用，但有关蜂窝式梁-柱钢框架结构的研究与应用还很罕见，特别是关于此类框架动力性能的研究更是几近空白．1ansys参数化程序设计语言ansys参数化程序设计语言（apdl）[4-5]实质上是由类似于fortran77的程序设计语言部分和1000多条ansys命令组成.从功能上讲，ansys命令包括定义几何模型、划分单元网格、材料定义、添加荷载和边界条件、控制和执行求解和后处理计算结果等指令.ansys强大的前后处理功能可为建立蜂窝式梁-柱钢框架结构有限元分析模型带来极大的方便.利用apdl编写出参数化的程序，可以实现有限元分析的全过程，即建立参数化的cad模型、网格划分与控制、材料定义、荷载和边界条件定义、分析控制和求解以及后处理.2有限元分析依据本文保证了蜂窝式梁-柱钢框架结构有限元模型的建模方法，约束条件，加载方式，计算控制完全和考虑腹板屈曲后强度的钢框架模拟时的设置一致，以此对蜂窝式梁-柱钢框架结构的抗震性能进行非线性有限元分析.3非线性有限元全过程分析3.1结构模型的建立框架模型尺寸，扩高比 (,为蜂窝构件高,为原型钢高)取1.5，梁柱所开孔洞均为正六边形孔，满足“蜂窝构件端部至第一个蜂窝孔的净跨距宜大于250mm”和“蜂窝孔孔距应不小于100mm”的构造要求[6-7].尺寸比例符合实际结构构件及节点的构造要求.为了消除柱顶施加竖向荷载时对顶层节点的转动所造成的约束，柱上端设计了高300mm的悬臂段.3.2结构模型荷载的施加模拟过程中，先加竖向荷载并稳定保持不变，按照轴压比的要求，边柱上加载367kn, 中柱上加载374kn，然后以框架弹性屈服位移（=35mm）的倍数分级施加水平反复位移荷载，直至框架的荷载-挠度曲线出现下降段，荷载下降到峰值荷载的85%，这时可以认为框架已经破坏.3.3破坏机制往复荷载在1.5△正向循环加载过程中，水平位移达到43.75mm 时，顶层左跨梁左端部蜂窝孔处截面翼缘应力值达到了屈服强度235mp，即出现塑性铰，水平位移达到52.5mm时，中柱柱脚处右侧翼缘应力值达到了屈服强度235mp，即出现塑性铰，，这充分说明模型框架属于梁铰破坏机制，体现了强柱弱梁的概念.模型最终破坏时，各柱柱脚蜂窝孔处截面均出现了严重的屈曲变形，其中左柱柱脚翼缘处应力值最大，可以说明破坏终止于此处发生屈曲变形；左跨顶层梁左端蜂窝孔处截面、右跨顶层及底层梁右端蜂窝孔处截面均出现了较为明显的屈曲变形，其余梁端蜂窝孔处截面应力值亦较大。
基于APDL蜂窝板有限元分析
基于APDL蜂窝板有限元分析摘要研究了蜂窝板参数化建模有限元分析，分析内容包括蜂窝板长宽高，蜂窝芯胞壁厚、单元胞边长对蜂窝板力学性能的影响（包括抗压刚度、抗压强度、抗弯刚度、抗弯强度）。
合适的尺寸可以极大程度的提高材料利用率，在保证力学性能的基础上减轻材料，降低成本。
关键词蜂窝板；APDL ；有限元；抗压刚度；抗压强度蜂窝板由一块厚而轻的蜂窝芯和两块蒙皮板复合而成。
蜂窝芯多有正六边形、正方形、棱形、矩形等。
由于蜂窝板材料具有抗高压、减震、隔音、保温、阻燃等一系列优点，早在六十年代就开始运用于建筑、车辆、船舶、航空航天中。
其中蜂窝板的蜂窝芯的材料有多种，有合金、金属复合材料、玻璃钢板等，并且其蜂窝夹心的边长也有变化，这给蜂窝板的有限元分析带来了极大地不便。
本文基于ANSYS参数化建模，给出蜂窝板的参数化分析方法。
实验采用APDL语言进行蜂窝板参数化建模，探讨其受到各种载荷时其损伤变形效果。
同时提供了便捷的方法来研究载荷条件不变的情况下，蜂窝板的各参数对其压缩性能与弯曲性能的影响。
1 ANSYS参数化建模1.1 APDL建模步骤1）输入参数：蜂窝板长宽；上下两块蒙皮板厚度、密度、弹性模量、泊松比；蜂窝夹心边长、壁厚、芯高、密度、弹性模量、泊松比；2）计算想X方向，Y方向的正六边形个数，绘制单个cell；3）往X、Y方向复制，复制个数由蜂窝板长和宽控制；4）盖上两块蒙皮板，进行OVERLAP；5）加载、约束、求解。
1.2 代码及ANSYS模型代码：/PREP7*SET，mat_longth，0.025*SET，mat_width，0.026*SET，skin_thickness，0.0003*SET，cfrpthickness，0.0001*SET，cell_size，0.005*SET，du_long，nint（mat_longth/（1.732050808*cell_size）+1）*SET，du_wide，nint（mat_width/（3*cell_size）+1）*SET，panel_thickness，0.01！MaterialProperties*SET，cfrpyoung，1.86e11*SET，cfrppoiss，0.3*SET，cfrpdens，1500*SET，hcyoung，cfrpyoung*SET，hcpoiss，cfrppoiss*SET，hcdens，cfrpdensET，1，SHELL93 ！8 node triangle for clampR，1，skin_thicknessr，2，cfrpthickness！materialdefinition！Mat1（skin）mp，ex，1，cfrpyoungmp，dens，1，cfrpdensmp，prxy，1，cfrppoiss！Mat2（HC）mp，ex，2，hcyoungmp，dens，2，hcpdensmp，prxy，2，hcpoissk，1，0*cell_size，1*cell_size，0k，2，0.866025404*cell_size，0.5*cell_size，0k，3，0.866025404*cell_size，-0.5*cell_size，0k，4，0*cell_size，-1*cell_size，0k，5，-0.866025404*cell_size，-0.5*cell_size，0k，6，-0.866025404*cell_size，0.5*cell_size，0k，10000，0，0，0k，10001，0，0，panel_thicknessL，1，2L，2，3L，3，4L，4，5L，5，6L，6，1L，10000，10001ADRAG，1，2，3，4，5，6，7AGEN，2，ALL，，，-0.866025404*cell_size，1.5*cell_size，0，100，0，0 AOVLAP，allAGEN，DU_LONG，ALL，，，1.732050808*cell_size，0，0，200，0，0AOVLAP，allAGEN，DU_WIDE，ALL，，，0，3*cell_size，0，100000，0，0 AOVLAP，allk，2000000，-2*cell_size，-1*cell_size，panel_thicknessk，2000001，-2*cell_size，MAT_WIDTH，panel_thicknessk，2000002，MAT_LONGTH，-1*cell_size，panel_thickness。
基于ANSYS软件的有限元分析
基于ANSYS软件的有限元分析作者：朱旭，霍龙，景延会，张扬来源：《科技创新与生产力》 2018年第7期摘要：ANSYS软件是大型通用有限元分析程序，操作简单方便，功能强大。
对ANSYS软件的发展历程和功能进行了说明，对基于ANSYS软件的有限元分析流程进行了详细介绍，并通过平面悬臂桁架结构实例详细介绍了ANSYS软件在有限元分析中的应用。
结果表明，ANSYS软件是有限元分析强有力的工具，能够完成各种工程问题的有限元数值模拟。
关键词：数值模拟方法；有限元分析；ANSYS软件中图分类号：TP391.7 文献标志码：A DOI：10.3969/j.issn.1674-9146.2018.07.097目前在工程领域中常用的数值模拟方法有有限单元法、边界元法、有限差分法等，其中以有限单元法的应用和影响最广。
有限单元法是一种连续结构离散化数值计算方法，通过对连续体划分单元，用单元和节点组成有限未知量的近似离散系统去逼近无限未知量的真实连续系统[1]。
有限单元法具有适应性强、计算精度高、计算格式规范统一等诸多优点，已经广泛应用到土木工程、机械工程、航空航天、核工程、海洋工程、生物医学等诸多领域中。
早在18世纪末，欧拉就用与现代有限元相似的方法求解了轴力杆的平衡问题。
随着计算机技术的快速发展，有限元数值模拟技术日益成熟。
ANSYS软件是美国ANSYS公司出品的集结构、流体、电场、磁场、声场等多领域分析于一体的大型通用有限元分析软件，能与多数计算机辅助设计软件（如Pro/Engineer，CATIA，AutoCAD等）接口，实现数据的共享和交换[2]。
基于ANSYS软件的有限元分析，将有限元分析和计算机图形学结合在一起，不仅能够为各种工程问题提供可靠的有限元分析结果，而且可以显示构件的变形图和应力云图等可视化结果，还可以观察到试验中无法观察到的发生在结构内部的一些物理现象，例如弹体在不均匀介质侵彻过程中的受力与偏转等。
211245077_基于ANSYS的不同排列方式折边式蜂窝夹套结构强度分析
?!"@ $&01AB =C"@ :'0D42-0EB #7F ?/'G42+-'H %!"#$%&' ()*+%', -./%)0*&1 2&3)*+1%4& 5 6*3*'7+$ 2&31%1/1*8 9*%:%&; !<<<=>!#$%&'# =" (+$44, 4? @*+$'&%+', '&A B4C*7 -&;%&**7%&;8 D'&:%&; E*+$ F&%G*73%1H8 D'&:%&; =!!I!J!#$%&'#
收 稿 日 期 & %#%%?!!?%' 作 者 简 介 & 王 勇!&:!?$!男 !安 徽 宣 城 人 !高 级 工 程 师 !硕 士 !主 要 从 事 锅 炉 '压 力 容 器 和 压 力 管 道 等 特 种 设 备 检 验 检
测 研 究 ( $%&'()&*'+,-.+,/012(3.4,50+)
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基于ANSYS的复合材料蜂窝结构可靠性分析
1 AN SYS概率分析功能
AN SYS提供的 概 率 分 析 功 能 可 以 解 决 以 下 问 题 :根据模型中输入参数的不确定性计算待求结果 变量的不确定性 ;确定由于输入参数的不确定性导 致结构失效概率数值 ;已知容许失效概率确定结构 行为的容许范围如最大变形 、最大应力等 ;判断对输 出结果和失效概率影响最大的参数 ,计算输出结果 相对于输入参数的灵敏度等. 1. 1 概率分析方法
ν 12
=ν23
=ν31
= 0.
25 G12
= G21
= 2.
6
GPa
对流换热系数 a = 30 W /M2 ℃, 材料导热系数
k11 = 30 W /M2 ℃, k22 = k33 = 1. 1 W /M2 ℃,热膨胀系
数为 1. 5 ×10 - 5 / ℃.
蜂窝夹芯 :
E1 = 25 M Pa E2 = 25 M Pa E3 = 30 M Pa
在 ANSYS中进行结构的可靠性分析时 ,通常由 生成分析文件 、可靠性分析阶段 、结果后处理 3个步 骤组成. 首先要建立结构的循环分析文件 ,它包括预
收稿日期 : 2006 - 01 - 10. 作者简介 :周健生 (1962 - ) ,男 ,副教授 ,主要研究方向 :可靠性优化设计 , E2mail: zhoujiansheng@ hrbeu. edu. cn.
第 33卷第 8期 2006年 8月
应
用
科
技
App lied Science and Technology
文章编号 : 1009 - 671X (2006) 08 - 0062 - 03
Vol. 33, №. 8 Aug. 2006
基于 ANSYS的复合材料蜂窝结构可靠性分析
基于ANSYS的双层蜂窝纸板有限元分析
基于ANSYS的双层蜂窝纸板有限元分析
高山;王宝中
【期刊名称】《机械工程与自动化》
【年(卷),期】2012(000)006
【摘要】为了设计出结构合理、性能良好、经济性好的蜂窝纸板,采用ANSYS有限元分析软件建立双层蜂窝纸板模型,分析双层蜂窝纸板的静态特性,证明了双层纸板较单层蜂窝纸板抗压性能更好,给蜂窝纸板结构的改良和性能的提高提供了参考.【总页数】2页(P69-70)
【作者】高山;王宝中
【作者单位】河北联合大学机械工程学院,河北唐山063009;河北联合大学机械工程学院,河北唐山063009
【正文语种】中文
【中图分类】TP391.7
【相关文献】
1.基于ANSYS的蜂窝纸板静压特性研究 [J], 彭键林;尹志宏;宋俊杰
2.基于ANSYS8.0的蜂窝纸板力学性能研究 [J], 张文峰;张安宁
3.基于ANSYS8.0的蜂窝纸板力学性能研究 [J], 张文峰;张安宁
4.基于ANSYS的蜂窝纸板静压特性研究 [J], 彭键林;尹志宏;宋俊杰
5.基于ANSYS的BOM胶囊式液压双层力车胎硫化机框架有限元分析 [J], 冯水安
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收 稿 日 期 ：２０１２－０５－２１； 修 回 日 期 ：２０１２－０６－２８ 作者简介：高山 （１９８６－），男，河北唐山人，在读硕士研究生，主要从事机械制造及其自动化方面的研究。
表 １ 蜂 窝 芯 纸 的 材 料 参 数
Ｅｘ ＭＰａ
Ｅｙ ＭＰａ
Ｅｚ ＭＰａ
Ｇｘｙ ＭＰａ
Hale Waihona Puke Ｇｘｚ ＭＰａＧｙｚ ＭＰａ
ｕｘｙ
ｕｘｚ
ｕｙｚ
σｓ ＭＰａ
３ ６００ ２ ５００ ４０ １ ０００ ４０ ４０ ０．３０ ０．０１ ０．０１ ３．０
的单层蜂窝纸板大大增加。
图 ２ 划 分 网 格 后 的 模 型
· ７０ ·
机 械 工 程 与 自 动 化 ２０１２年第６期
元。在壳体结构有限元分析中之所以常优先考虑四边 形网格，是因为高质 量 的 四 边 形 网 格 相 对 于 自 由 度 相 同 的 三 角 形 网 格 而 言 ，有 更 好 的 边 界 网 格 形 态 ，能 够 获 取更精确的解 。 ［８］ 划分网格后的模型如图２所示。
１．５ 载 荷 的 施 加 施加的位移载荷均匀分布于蜂窝芯的边缘。进行
有限元分析时，对２０ｍｍ 厚的双层交叉芯蜂窝纸板分 别施加３ｍｍ 和 ５ ｍｍ 的 位 移 载 荷，分 析 过 程 中 忽 略 了空气的影响。施加位移载荷后模型的变形情况如图 ３和图４所示。
为降低建立模型 的 复 杂 程 度 和 简 化 计 算 过 程，因
此选择壳单元（Ｓｈｅｌｌ）来 建 立 模 型，即 用 二 维 单 元 替 代 三维单元 。 ［７］
图 １ ＡＮＳＹＳ １１．０ 中 建 立 的 蜂 窝 纸 芯 物 理 模 型
单元类型采用 Ｓｈｅｌｌ１８１型式。Ｓｈｅｌｌ１８１单元型式 是四节点板壳型式，每个节点上都由六 个 自 由 度，３ 个 为平动的自由度且方 向 沿 坐 标 轴，另 外 ３ 个 为 转 动 的 自由度且绕坐标轴转动。蜂窝纸板为黏弹塑性材料， 而 Ｓｈｅｌｌ１８１单元形式也刚好支持此种材料。 １．３ 材 料 几 何 参 数
０ 引 言 蜂窝纸板是一种 新 型 的 可 再 生 绿 色 材 料，它 不 仅
使板材整体的力学性 能 得 到 了 改 善，而 且 还 使 板 材 的 刚度和稳定 性 得 到 了 提 高 。 ［１］ 蜂 窝 纸 板 具 有 强 度 高、 质 轻 、承 重 大 的 特 点 ，是 运 输 行 业 需 要 的 既 环 保 又 有 一 定缓冲能力的包装材 料，可 以 保 证 产 品 在 运 输 中 的 安 全 。 ［２，３］ 各包装研究所 和 企 业 之 所 以 把 蜂 窝 纸 板 的 研 究做为关注的焦点和 热 点，除 了 它 具 有 良 好 的 应 用 前 景外，还蕴藏着很 高 的 商 业 价 值。 王 梅 通 过 静 态 压 缩 实验对蜂窝纸板 的 缓 冲 性 能 进 行 了 研 究［４］，张 安 宁 等 对多层叠加蜂窝纸板的压缩特性进行了理论分析和不 同速率下的静态压缩实验 。 ［５］ 本 文 基 于 ＡＮＳＹＳ 建 立 双 层 蜂 窝 纸 板 的 有 限 元 模 型 ，进 行 应 力 应 变 分 析 ，并 通 过对分析结果的讨论，得出了一些有价值的结论 。 ［６］ １ 建 立 有 限 元 模 型 １．１ 实 体 模 型 的 建 立
摘要：为了设计出结构合理、性能良好、经济性好的蜂窝纸板，采用 ＡＮＳＹＳ有 限 元 分 析 软 件 建 立 双 层 蜂 窝 纸板模型，分析双层蜂窝纸板的静态特性，证明了双层纸板较单层蜂窝纸板抗压性能更好，给蜂窝纸板结构 的改良和性能的提高提供了参考。 关 键 词 ： 蜂 窝 纸 板 ； 静 态 特 性 ；ＡＮＳＹＳ 中 图 分 类 号 ：ＴＰ３９１．７ 文 献 标 识 码 ：Ａ
在进行有限元分 析 时，定 义 材 料 属 性 为 输 入 分 析 时的材料本构关系，包 括 材 料 的 类 型 和 参 数。 有 限 元 ＡＮＳＹＳ 软 件 具 有 各 种 塑 性 材 料 的 模 型 选 择 功 能，通 过比较分析，适用于 蜂 窝 纸 板 结 构 的 塑 性 材 料 模 型 有 双 线 性 等 向 强 化 （ＢＩＳＯ）和 多 线 性 等 向 强 化 （ＭＩＳＯ）两 种。本文选 用 双 线 性 等 向 强 化 （ＢＩＳＯ）材 料 模 型，输 入的夹芯纸的参数有：弹 性 模 量 Ｅｘ、Ｅｙ、Ｅｚ，剪 切 模 量 Ｇｘｙ 、Ｇｘｚ 、Ｇｙｚ ，泊松比ｕｘｙ 、ｕｘｚ 、ｕｙｚ ，屈服极限σｓ。蜂窝芯 纸 的 材 料 参 数 见 表 １。 １．４ 网 格 的 划 分
ＡＮＳＹＳ １１．０软件 主 要 提 供 了 直 接 建 模、实 体 建 模、输入外部创建 模 型 等 几 种 模 型 建 立 方 法。 根 据 双 层蜂窝纸板结构的特 点，本 文 采 用 自 底 向 上 的 方 法 建 模 。 首 先 创 建 关 键 点 ，连 接 成 线 后 拉 伸 成 面 ，这 样 由 点 到 线 再 由 线 到 面 ，即 由 低 级 到 高 级 建 立 模 型 ，然 后 通 过 镜像复制等命令得到双层蜂窝芯的结构。由于蜂窝纸 板面纸厚度相对于蜂 窝 纸 板 的 厚 度 很 薄，因 此 可 以 对 双层蜂窝纸板受力模型进行简化来研究它的压缩力学 模型，即可以看成是薄膜，简化后在 ＡＮＳＹＳ 中建立的 蜂窝纸芯物理模型如图１所示。 １．２ 单 元 类 型 的 定 义
第 ６ 期 （总 第 １７５ 期 ） ２０１２ 年 １２ 月
机械工程与自动化 ＭＥＣＨＡＮＩＣＡＬ ＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧ ＆ ＡＵＴＯＭＡＴＩＯＮ
文 章 编 号 ：１６７２－６４１３（２０１２）０６－００６９－０２
Ｎｏ．６ Ｄｅｃ．
基于 ＡＮＳＹＳ的双层蜂窝纸板有限元分析
高 山，王宝中
（河北联合大学 机械工程学院，河北 唐山 ０６３００９）