第五章 挫屈型消能元件之ANSYS分析
5.3 挫屈連桿之ANSYS非線性模擬分析
ANSYS
的使用有兩個模式，一是交談模式（interactive mode
），另一是非交談模式（
batch mode
）。交談模式乃進入ANSYS
後，逐一下 達指令完成分析工作，內容包括建立模型、檢視模型、修改模型、儲 存檔案、列印圖形及分析結果之獲得等。反之，如果分析的問題需很 長時間，可將分析問題的所有指令，利用任何文書編輯軟體製作成文 字檔，透過非交談模式進行分析工作。本節將利用交談模式敘述方法，建立吾人欲分析挫屈連桿之有限元素模型，並進行靜態載重分析。
首先定義元素特性以及材料性質，進入
ANSYS
前處理器後，選取選單中
solid45
實體元素作為基本分析元素，如（圖5.1
），solid45
用於模擬
3−D
實體結構，元素由八個節點組合而成，每個節點具有X
、Y
、Z
位移方向之自由度（圖5.2
）。元素具有塑性、潛變、膨脹、應力強 化，大變形和大應變之特性。其假設與限制為不允許零體積之元素，所產生節點依序依（圖
5.2
）而定或平面IJKL
與MNOP
互換，並且不 允許扭曲造成兩塊分離體積，此點常由於節點連接錯誤產生，元素為 八個點，但角柱及角錐元素亦可接受，如圖（5.3
）所示。接著輸入連桿之材料性質，由於試驗試體為鋼材（
steel
）製造，選 取清單材料性質部分（material props
）定義結構分析（圖5.4
）選項之鋼材線性部分，設定材料彈性模數（
Young’s modulus
）及柏松比（poison
ratio
），並將材料屬性設置為等向性（isotropic
）的線彈性材料如（圖5.5
），再定義非線性性質如（圖5.6
）所示。定義完材料特性後開始進行實體模型的建立，吾人以挫屈連桿型
號
t4H490
為範例，將實體模型的建模過程完整敘述一遍，其他連桿型號只要將連桿厚度及長度等關鍵尺寸修改即可。首先，進入前處理器 建模（
modeling
）選項，選擇產生（create
）中建立體積（volume
），由 於連桿試體乃類似三個局部拋物線組成的物體，吾人選則partial
cylinder
選項（圖5.7
）中自訂尺寸功能，輸入型號t4H490
關鍵點位置（圖
5.8
），可以得到左半邊連桿模型（圖5.9
），接著移動工作平面到 最右端（圖5.10
），同樣輸入右半邊關鍵點位置，再將工作平面（work
plane
）移到畫面中間完成連桿三個主要部份模型（圖5.11
），將畫面轉成
3-D
形式檢查連桿是否對稱（圖5.12
）；檢查完畢後再三段中還留有 空隙，吾人此時將工作平面移到左邊段模型的右端點（圖5.13
）建立 一尺寸適當的矩形塊（圖5.14
）填滿空隙部份，同樣在右邊也建立相 同矩形塊填滿右側空隙，轉換畫面為2-D
形式，檢查兩矩形塊有無填 滿（圖5.15
）；為了清除連桿邊多餘的矩形塊，選擇應用選單中工作平面裡的
Align WP with
功能（圖5.16
）將工作平面移到所欲清除矩形上點選三個關鍵點可使座標沿吾人欲修正方向走（圖
5.17
），並選擇分割48
面，但
ANSYS
的分割（divide
）功能僅適用於X−Y
平面，所以吾人必須手動調整分割面對齊欲分割處（圖
5.18
），分割完成後點選清除（
delete
）功能點擊多餘矩形（圖5.19
），清除後如圖（5.20
）；檢視矩形與連桿交接處發現不平整尖角如（圖
5.21
），此時採用ANSYS
中operate
布林運算的搭接（overlap
）功能潤化尖角（圖5.22
），再利用清除（
delete
）功能將多餘地方清除完成試體建立（圖5.23
）。最後進行網格劃分（
meshing
）生成有限元素模型，選擇meshing
選項中元素大小控制（size contrals
）的mannul size
，再選其中Global size
（圖
5.24
）自訂吾人所希望元素分割大小，採用規則網格法（mapped mesh
）劃分網格（圖5.25
），即可完成有限元素模型製作（圖5.26
）。吾人將
ANSYS
操作流程表列出於（表5.1
）。
在文檔中
挫屈型防震消能元件之研發
(頁 73-76)