ANSYS中不同單元之間的連接問題

1、 ANSYS中不同單元之間的連接問題MP,EX,1,3E4 !定義材料的彈性模量MP,PRXY,1,0.3 !定義泊松比R,1 !定義實(shí)體單元實(shí)常數(shù)R,2,10.0,10/12.0,1000/12.0,10.0,1.0 !定義梁單元實(shí)常數(shù)BLC4,20,7,10 !創(chuàng)建矩形塊為實(shí)體模型WPOFFS,0,3.5 !將工作平面向Y方向移動3.5 WPROTA,0,90 !將工作平面繞X軸旋轉(zhuǎn)90度VSBW,ALL !將實(shí)體沿工作平面剖開WPOFFS,0,5 !將工作平面向Y方向移動5 WPROTA,0,90 !將工作平面繞X軸旋轉(zhuǎn)90度 VSBW,ALL !將實(shí)體沿工作平面剖開WPCSY

2、S,-1 !將工作平面設(shè)為與總體笛卡兒坐標(biāo)一致K,100,20,3.5,5 !創(chuàng)建關(guān)鍵點(diǎn)K,101,120,3.5,5 !創(chuàng)建關(guān)鍵點(diǎn)L,100,101 !連接關(guān)鍵點(diǎn)生成梁的線實(shí)體LSEL,S,LOC,X,21,130 !選擇梁線LATT,1,2,2 !指定梁的單元屬性LESIZE,ALL,10 !指定梁上的單元份數(shù)LMESH,ALL !劃分梁單元VSEL,ALL !選擇所有實(shí)體VATT,1,1,1 !設(shè)置實(shí)體的單元屬性ESIZE,1 !指定實(shí)體單元尺寸MSHAPE,0,2D !設(shè)置實(shí)體單元為2D MSHKEY,1 !設(shè)置為映射網(wǎng)格劃分方法VMESH,ALL !劃分實(shí)體單元ALLS !全選FIN

3、I !退出前處理/SOLU !進(jìn)入求解器ASEL,S,LOC,X,0 !選擇實(shí)體的端面DA,ALL,ALL !約束實(shí)體端面ALLS !全選FK,101,FY,-3.0 !在梁端施加Y向壓力CP,1,UX,1,21 !耦合節(jié)點(diǎn)1和節(jié)點(diǎn)21X方向自由度CP,2,UY,1,21 !耦合節(jié)點(diǎn)1和節(jié)點(diǎn)21Y方向自由度CP,3,UZ,1,21 !耦合節(jié)點(diǎn)1和節(jié)點(diǎn)21Z方向自由度CE,1,0,626,UX,1,2328,UX,-1,1,ROTY,-ABS(NZ(626)-NZ(2328) !設(shè)置約束方程CE,2,0,67,UX,1,4283,UX,-1,1,ROTZ,-ABS(NY(67)-NY(4283)

4、 !設(shè)置約束方程CE,3,0,67,UZ,1,4283,UZ,-1,1,ROTX,-ABS(NY(67)-NY(4283) !設(shè)置約束方程ALLS !全選SOLVE !保存FINI !退出求解器/POST1 !進(jìn)入通用后處理PLNSOL, U,Y, 0,1.0 !顯示Y方向位移PLNSOL, S,EQV, 0,1.0 !顯示等效應(yīng)力ETABLE,ZL1,SMISC,1 !讀取梁單元上I節(jié)點(diǎn)X方向的力ETABLE,ZL2,SMISC,7 !讀取梁單元上J節(jié)點(diǎn)X方向的力ETABLE,MZ1,SMISC,6 !讀取梁單元上I節(jié)點(diǎn)Z方向的力矩帶格式的:突出顯示批注微軟系統(tǒng)1: 1是轉(zhuǎn)動的中心點(diǎn)！帶格式

5、的:突出顯示ETABLE,MZ2,SMISC,12 !讀取梁單元上J節(jié)點(diǎn)Z方向的力矩PLETAB,ZL1 !顯示梁單元X方向的力PLETAB,MZ1 !顯示梁單元Z方向力矩上面所述的不同單元之間的接連方法主要是用耦合自由度和約束方程來實(shí)現(xiàn)的，有一定的局限性，只適用于小位移，下面介紹一種支持大位移算法的方法，MPC法。MPC即Multipoint Constraint,多點(diǎn)約束方程，其原理與前面所說的方程的技術(shù)幾乎一致，將不連續(xù)、自由度不協(xié)調(diào)的單元網(wǎng)格連接起來，不需要連接邊界上的節(jié)點(diǎn)完全一一對應(yīng)。MPC能夠連接的模型一般有以下幾種。solid 模型-solid 模型shell模型-shell模型

6、solid 模型-shell 模型solid 模型-beam 模型shell 模型-beam模型在ANSYS中，實(shí)現(xiàn)上述MPC技術(shù)有三種途徑。（1）通過MPC184單元定義模型的剛性或者二力桿連接關(guān)系。定義MPC184單元模型與定義桿的操作完全一致，而MPC單元的作用可以是剛性桿（三個自由度的連接關(guān)系）或者剛性梁（六個自由度的連接關(guān)系）。(2)利用約束方程菜Main Menu>preprocessor>Coupling/Ceqn>shell/solid Interface創(chuàng)建殼與實(shí)體模型之間的裝配關(guān)系。（3）利用ANSYS接觸向?qū)Чδ芏x模型之間的裝配關(guān)系。選擇菜單路徑Mai

7、n Menu>preprocessor>Modeling>Creat>Contact Pair，彈出一序列的接觸向?qū)υ捒颍凑仗崾具M(jìn)行操作，在創(chuàng)建接觸對前，單擊Optional setting按鈕彈出Contact properties對話框，將Basic選項(xiàng)卡中的Contact algorithm即接觸算法設(shè)置為MPC algorithm?；蛘撸诙x完接觸對后，再將接觸算法修改為MPC algorithm，就相當(dāng)于定義MPC多點(diǎn)約束關(guān)系進(jìn)行多點(diǎn)約束算法。單元類型的選擇問題初學(xué)ANSYS的人，通常會被ANSYS所提供的眾多紛繁復(fù)雜的單元類型弄花了眼，如何選擇正確的單

8、元類型，也是新手學(xué)習(xí)時很頭疼的問題。單元類型的選擇，跟你要解決的問題本身密切相關(guān)。在選擇單元類型前，首先你要對問題本身有非常明確的認(rèn)識，然后，對于每一種單元類型，每個節(jié)點(diǎn)有多少個自由度，它包含哪些特性，能夠在哪些條件下使用，在ANSYS的幫助文檔中都有非常詳細(xì)的描述，要結(jié)合自己的問題，對照幫助文檔里面的單元描述來選擇恰當(dāng)?shù)膯卧愋汀?.該選桿單元（Link）還是梁單元(Beam)？這個比較容易理解。桿單元只能承受沿著桿件方向的拉力或者壓力，桿單元不能承受彎矩，這是桿單元的基本特點(diǎn)。梁單元則既可以承受拉，壓，還可以承受彎矩。如果你的結(jié)構(gòu)中要承受彎矩，肯定不能選桿單元。對于梁單元，常用的有beam

9、3,beam4,beam188這三種，他們的區(qū)別在于：1)beam3是2D的梁單元，只能解決2維的問題。2)beam4是3D的梁單元，可以解決3維的空間梁問題。3)beam188是3D梁單元，可以根據(jù)需要自定義梁的截面形狀。2.對于薄壁結(jié)構(gòu)，是選實(shí)體單元還是殼單元？對于薄壁結(jié)構(gòu)，最好是選用shell單元，shell單元可以減少計(jì)算量，如果你非要用實(shí)體單元，也是可以的，但是這樣計(jì)算量就大大增加了。而且，如果選實(shí)體單元，薄壁結(jié)構(gòu)承受彎矩的時候，如果在厚度方向的單元層數(shù)太少，有時候計(jì)算結(jié)果誤差比較大，反而不如shell單元計(jì)算準(zhǔn)確。實(shí)際工程中常用的shell單元有shell63,shell93。sh

10、ell63是四節(jié)點(diǎn)的shell單元(可以退化為三角形)，shell93是帶中間節(jié)點(diǎn)的四邊形shell單元(可以退化為三角形),shell93單元由于帶有中間節(jié)點(diǎn)，計(jì)算精度比shell63更高，但是由于節(jié)點(diǎn)數(shù)目比shell63多，計(jì)算量會增大。對于一般的問題，選用shell63就足夠了。除了shell63,shell93之外，還有很多其他的shell單元，譬如shell91,shell131，shell163等等，這些單元有的是用于多層鋪層材料的，有的是用于結(jié)構(gòu)顯示動力學(xué)分析的，一般新手很少涉及到。通常情況下，shell63單元就夠用了。3.實(shí)體單元的選擇。實(shí)體單元類型也比較多，實(shí)體單元也是實(shí)際

11、工程中使用最多的單元類型。常用的實(shí)體單元類型有solid45, solid92,solid185,solid187這幾種。其中把solid45,solid185可以歸為第一類，他們都是六面體單元，都可以退化為四面體和棱柱體，單元的主要功能基本相同,(SOLID185還可以用于不可壓縮超彈性材料)。Solid92, solid187可以歸為第二類，他們都是帶中間節(jié)點(diǎn)的四面體單元，單元的主要功能基本相同。實(shí)際選用單元類型的時候，到底是選擇第一類還是選擇第二類呢？也就是到底是選用六面體還是帶中間節(jié)點(diǎn)的四面體呢？如果所分析的結(jié)構(gòu)比較簡單，可以很方便的全部劃分為六面體單元，或者絕大部分是六面體，只含有少

12、量四面體和棱柱體，此時，應(yīng)該選用第一類單元，也就是選用六面體單元；如果所分析的結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，難以劃分出六面體，應(yīng)該選用第二類單元，也就是帶中間節(jié)點(diǎn)的四面體單元。新手最容易犯的一個錯誤就是選用了第一類單元類型(六面體單元)，但是，在劃分網(wǎng)格的時候，由于結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，六面體劃分不出來，單元全部被劃分成了四面體，也就是退化的六面體單元，這種情況，計(jì)算出來的結(jié)果的精度是非常糟糕的，有時候即使你把單元劃分的很細(xì)，計(jì)算精度也很差，這種情況是絕對要避免的。六面體單元和帶中間節(jié)點(diǎn)的四面體單元的計(jì)算精度都是很高的，他們的區(qū)別在于：一個六面體單元只有8個節(jié)點(diǎn)，計(jì)算規(guī)模小，但是復(fù)雜的結(jié)構(gòu)很難劃分批注微軟系統(tǒng)2: 桿單元只能一等分！切記出好的六面體單元，帶中間節(jié)點(diǎn)的四面體單元恰好相反，不管結(jié)構(gòu)多么復(fù)雜，總能輕易地劃分出四面體，但是，由于每個單元有10個節(jié)點(diǎn)，總節(jié)點(diǎn)數(shù)比較多，計(jì)算量會增大很多。前面把常用的實(shí)體單元類型歸為2類了，對于同一類型中的單元，應(yīng)該選哪一種呢？通常情況下，同一個類型中，各種不同的