有限元與ANSYS基礎(chǔ)培訓(xùn)

1、ANSYS使用單元經(jīng)常遇到使用直接使用單元的情況:特殊類型的表面載荷，諸如不與表面垂直的壓力梁的后處理和特定單元數(shù)據(jù)復(fù)合（層）單元Link 及combination單元諸如spars, springs, and convection links使用單元A. 單元坐標(biāo)系B. 表面效應(yīng)單元使用單元A. 單元坐標(biāo)系模型中每一個(gè)單元都有一個(gè)單元坐標(biāo)系與之相關(guān)目的在于確定下列量的方向:各向異性材料熟悉(EX, KXX, etc.)求解中應(yīng)變和應(yīng)力的計(jì)算(EPX, SX, SY, etc.)ESYS是單元的另一種屬性使用單元單元坐標(biāo)系缺省單元方向取決于單元類型，如:線單元的取向從節(jié)點(diǎn)I到J是單元的X軸殼通

2、常缺省為:從節(jié)點(diǎn)I到J是單元的X軸單元的平面上Y垂直于 X單元的Z通過右手定則垂直于X-Y實(shí)體單元缺省為總體笛卡爾IJXXYZIJKLIJKPMNOXgYgZgXYZ使用單元單元坐標(biāo)系需要改變單元坐標(biāo)系的情況:實(shí)體單元的材料屬性方向，代表玻璃纖維，不與總體笛卡爾坐標(biāo)系平行給施加在表面效應(yīng)單元上的切向壓力取向XgYgZgX使用單元單元坐標(biāo)系改變?nèi)笔〉膯卧鴺?biāo)系ESYS, 需要將其對(duì)應(yīng)一個(gè)定義的局部坐標(biāo)系(CSYS 11 或更大)步驟如下:1.定義一個(gè)合適方向的局部坐標(biāo)系位置一般是任意的Utility Menu WorkPlane Local Coordinate Systems Create L

3、ocal CS使用單元 單元坐標(biāo)系2.選擇需要的單元3.修改所選單元的單元坐標(biāo)系到步驟1中定義的局部坐標(biāo)系號(hào)Preprocessor Move/Modify -Elements- Modify Attrib或 EMODIF 命令(如emodif,all,esys,11)4.重新激活所有的單元并將其變換到前面的坐標(biāo)系(CSYS).使用單元B. 表面效應(yīng)單元如何定義這樣的壓力載荷:與表面相切，諸如剪切載荷?沿表面空間變化的載荷，諸如螺栓載荷?與一表面成一定角度，諸如屋頂?shù)谋d荷?表面效應(yīng)單元 提供了一種有效的處理途徑使用單元 .表面效應(yīng)單元它們覆蓋在劃分了網(wǎng)格的表面象一層“皮膚”作用如同是表面載荷

4、的導(dǎo)軌生成十分容易:選擇表面上的節(jié)點(diǎn)激活適當(dāng)?shù)膯卧愋蛨?zhí)行ESURF (or Preprocessor Create Elements Surf Effect .).選擇所有節(jié)點(diǎn)使用單元 .表面效應(yīng)單元對(duì)二維和三維模型都可用:SURF151及153 是線單元(熱和結(jié)構(gòu)) 用于二維模型的邊界SURF152及154 是面單元(熱和結(jié)構(gòu)) 用于三維模型的表面這里只討論SURF154單元使用單元 .表面效應(yīng)單元SURF154 利用不同的單元表面號(hào)接受不同類型的載荷面號(hào)是“Apply PRES on elems” 對(duì)話框區(qū)域輸入(Solution -Loads- Apply Pressures On E

5、lements)或SFE 命令的LKEY 區(qū)域：SFE, ELEM, LKEY, PRES, , VAL1, VAL2, VAL3, VAL4使用單元 .表面效應(yīng)單元面 1:法向壓力正值進(jìn)入單元(沿單元坐標(biāo)-Z方向).例如: sfe,all,1,pres,1000 (在選擇了相應(yīng)單元之后)使用單元 .表面效應(yīng)單元面2及3:切向壓力, 分別沿單元 X 及 Y方向例如:sfe,eflat,3,pres,1000sfe,eslope,2,pres,1000(eflat 及eslope 是由單元組成的部件)使用單元 .表面效應(yīng)單元面 4:法向壓力, 有梯度的。幅值= P1 + XgP2 + YgP3

6、+ ZgP4P1-P4 通過SFE命令的VAL1-VAL4指定Xg,Yg, Zg 是單元積分點(diǎn)的總體笛卡爾坐標(biāo)位置P2,P3,P4 分別是總體X,Y,Z 坐標(biāo)的坡度，如果不填缺省為P1正值作用到單元里(沿單元坐標(biāo)-Z向)XgP2Xg=0P1使用單元 .表面效應(yīng)單元面4 (續(xù)):例如, 在總體坐標(biāo)的X向施加漸變的200到1000的壓力, X值變化范圍為 -2 到+2:斜率 P2 = (1000-200)/4 = 200; P3 = 0; P4 = 0P1 是Xg=0的值, 計(jì)算為P1 = 2(200) + 200 = 600sfe,eflat,4,pres,600,200,0,0使用單元 .表面

7、效應(yīng)單元面 5幅值為P1 的矢量相關(guān)壓力方向= P2,P3,P4 現(xiàn)代表矢量的方向余弦，對(duì)幅值沒有貢獻(xiàn)例如: sfe,eflat,5,pres,1000,-1-1,0 定義在XY平面內(nèi)45度方向的壓力使用單元 .表面效應(yīng)單元面 5 (續(xù)):矢量相關(guān)的壓力幅值還與KEYOPT(11)的設(shè)定相關(guān)KEYOPT(11)=0 (缺省) 及1 施加壓力到表面效應(yīng)單元的投影面上對(duì)螺栓載荷很有益處（pin loading）例如: sfe,ecurv,5,pres,1000,0,-1,0 定義曲面上的螺栓載荷，如下的后處理云圖使用單元 .表面效應(yīng)單元KEYOPT(11)=2 施加壓力到整個(gè)表面上用于傾斜的表面(如屋頂) 或風(fēng)載例如: sfe,eslope,5,pres,1000,0,-1,0 定義均勻、完全的壓力到傾斜表面的所有面上，如下所示使用單元 .表面效應(yīng)單