單元死活課件

第九章單元死活September30,19981-Release5.5(0011)單元生與死的定義如果在加載過程中需要在結構中加入或移除材料，這時或許希望能使模型中的某些單元“不存在”或“存在”。在這種情況下，可以在模型加載過程中的某一指定時間(載荷步)中利用單元的生與死選項來殺死或重新激活選定的單元。單元的生與死被定義為一種狀態(tài)變化的非線性(類似于接觸問題)。September30,19982StructuralNonlinearities-Release5.5(001156)單元生與死的應用范疇可能的應用包括:挖掘(如隧道或泥墻挖掘)層級建筑(如無支撐橋梁架設)連續(xù)裝配(如分層計算機芯片的制作，環(huán)氧處理等)焊接退火可以根據(jù)它們的已知位置來確定有效單元和無效單元的其它應用September30,19983StructuralNonlinearities-Release5.5(001156)單元生與死的實現(xiàn)出生單元也不是被真正加入模型中，它們只不過重新被激活了而已。所有單元，包括在分析的后一階段產(chǎn)生的單元，都必須在前處理階段就被生成。單元被重新激活時，它們的剛度、質量、阻尼及單元載荷都恢復原值。被激活的單元無應變歷史記錄(它們被生與死操作““退火”了,被激活時它們的應力與應變均為零)。September30,19985StructuralNonlinearities-Release5.5(001156)單元生與死的使用過程和其它分析時一樣，單元生與死的使用也包括三個主要步驟：建模加載并求解查看結果September30,19986StructuralNonlinearities-Release5.5(001156)建模當在前處理器(PREP7)中建模時，應在分析開始就創(chuàng)建所有單元－甚至一些到載荷結束也不會被激活的單元。并非所有單元都支持生與死的操作，只能殺死或激活那些具有生死能力的單元。請參考ANSYS高級分析技術手冊，那里列出了所有支持生死操作的單元類型。September30,19987StructuralNonlinearities-Release5.5(001156)求解單元的生與死載荷步選項可以在既定的載荷步殺死或激活單元。推薦使用的分析選項：打開幾何非線性(NLGEOM,ON)，激活大變形效果。單元生與死不能使用缺省的Newton-Raphson選項，使用完全Newton-Raphson選項。September30,19988StructuralNonlinearities-Release5.5(001156)求解如果默認的剛度縮減因子1.0E-6不適于你的分析，也可以自己設定其值（通常更?。?Solution>LoadStepOpts>Other>Birth&Death>StiffnessMultiplier>September30,199810StructuralNonlinearities-Release5.5(001156)求解對于死亡單元載荷矢量中的單元載荷是自動置零的，而對激活單元則自動恢復，質量矩陣中的質量也被置為零（加速度載荷對死亡單元無影響）。集中力不能從不被激活的自由度上自動刪除(比如那些不與任何活的單元連接的節(jié)點)。務必刪除死節(jié)點上的集中載荷。September30,199812StructuralNonlinearities-Release5.5(001156)求解的命令流實例NLGEOM,ON !打開大變形效果NROPT,FULL !必須明確設定牛頓-拉普森選項ESTIF,… !設定非缺省縮減因子(可選)ESEL,… !選擇在本載荷步中將殺死的單元EKILL,… !殺死選擇的單元ESEL,S,LIVE !選擇所有活單元NSLE,S !選擇所有活節(jié)點NSEL,INVE !選擇所有非活節(jié)點D,ALL,ALL,0 !約束所有非活的節(jié)點自由度(可選)NSEL,ALL !選擇所有節(jié)點ESEL,ALL !選擇所有單元D,… !施加合適的約束F,… !施加合適的活動節(jié)點自由度載荷SAVE !存儲數(shù)據(jù)庫SOLVE !求解September30,199814StructuralNonlinearities-Release5.5(001156)關于求解器中改變材料屬性的注釋如果需要保持死亡單元的應變記錄，可以通過在求解器中改變材料屬性來殺死單元：

Solution>LoadStepOpts>Other>ChangeMatProps

然而，這一操作不能刪除單元集中力、應變、質量、比熱等。如果在求解器中改變材料屬性不當，則會導致收斂問題。例如如果一個單元的剛度被縮減為零，而保留其質量，那么在加速度載荷的問題中將產(chǎn)生奇異性。September30,199815StructuralNonlinearities-Release5.5(001156)查看結果對于大多數(shù)部件來說，用戶在對包含生和死的單元進行后處理操作時應按照標準的過程來做。應注意“死”單元仍在模型中，并包括在單元顯示及輸出列表中等等。可以使用選擇操作來從單元顯示及其它后處理操作中移走死單元。如果要對不同的載荷步作后處理，一定要先確信數(shù)據(jù)庫中存有和該載荷步生死狀態(tài)相匹配的所有單元的生死狀態(tài)(對于改變生死狀態(tài)的每一載荷步應作一數(shù)據(jù)庫副本)。September30,199816StructuralNonlinearities-Release5.5(001156)使用ANSYS結果控制單元生與死一些問題中必須依據(jù)計算結果激活或殺死單元。例如要在一個熱分析中殺死熔融單元，就必須根據(jù)計算出的溫度確定這些單元。通過把結果存儲到單元列表中并從中選擇關鍵單元，從而來確定這些單元。然后殺死關鍵單元并重新進行求解，詳情請參見ANSYS高級技術分析手冊。September30,199817StructuralNonlinearities-Release5.5(001156)使用ANSYS結果控制單元生與死基于結果殺死單元的命令流輸入實例… !以前求解過程/POST1 !進入POST1SET,… !讀入結果ETABLE,… !將標準存入ETABLEESEL,S,… !根據(jù)ETABLE項選擇單元FINISH!/SOLU !重新進入SOLUTIONANTYPE,,REST !重新求解EKILL,ALL !殺死選擇的單元ESEL,ALL !恢復全部單元設置... !繼續(xù)求解September30,199818StructuralNonlinearities-Release5.5(001156)問題解答注意不要因殺死或重新激活單元而在模型中產(chǎn)生奇異性，如尖銳凹形拐角。這可能導致收斂困難。殺死單元時應避免鋸齒狀邊(凹形拐角)September30,199820StructuralNonlinearities-Release5.5(001156)問題解答對每個改變生死狀態(tài)的載荷步