ANSYS的Follw201單元的簡單應用

ANSYS的Follw201單元是ansys的幾個特殊單元（比如mesh200）之一，稱為隨動荷載單元。都知道在ansys里面施加壓力載荷pressure時，其實載荷是可以隨動的，也就是能夠一直保持著面的法線方向，而施加集中了或者力矩時則不能保證。Follw201單元便能解決這個問題。

Follw201單元是一個單節點的3D單元，具有六個自由度，只能夠覆蓋在既有單元節點上，而且節點必須具有3個平移自由度和3個轉動自由度，也即是只能用在梁單元和殼單元上，實體單元僅有三個自由度。

Follw201單元主要用于幾何非線性分析問題中，在這類問題的分析過程中幾何會發生比較大的變形，面或線的法線方向可能發生比較大的變化，施加的載荷的方向是否隨動對結果的影響非常大。也就是用到此單元時會配對使用Nlgeon,on命令以打開大變形開關。如下圖所示為單元示意圖。

圖1

每個單元有兩個面，面1用于設定集中力的大小，面2用于設置力矩的大小，面的方向在應用時是通過單元的實常數進行定義的。

另外還需要注意，有限元求解的時候大部分是求解對稱矩陣，但隨動荷載單元的應用則包括了隨動荷載剛化效應，使剛度矩陣為非對稱的，因此需要采用非對稱求解器進行計算。

下面是具體應用，建一根梁單元，在梁的端部施加隨動集中力。

/prep7

 

!定義參數

EE=207E3

B=10

LCD=300

AA=B*B

IZ=B**4/12

PHZ=EE*IZ/LCD/LCD

 

!定義單元和材料

!201單元不需要定義材料

et,1,beam4

et,2,follw201

mp,ex,1,ee

mp,prxy,1,0.3

 

!定義實常數，實常數1設置梁單元的參數

r,1,aa,iz,iz,b,b

r,2,,1.0

 

!劃分梁單元

k,1

k,2,LCD

L,1,2

Lesize,all,,,20

Lmesh,all

 

!在端部節點處建立follw201單元，并得到該單元號

n1=node(Lcd,0,0)

type,2

real,2

e,n1

e1=elmiqr(0,14)

 

!定義約束和載荷

dk,1,all

d,all,uz

sfe,e1,1,pres,,-8*PHZ

 

/solu

antype,0

nlgeon,1

nsubst,50,,20

outres,all,all

solve

 

以上命令流是一個完整的應用，其中幾個命令稍作解釋。

r,2,,1.0

該命令定義follw201單元實常數，用于設置后續集中力所施加的方向，如下圖所示，此處表示沿著y軸施加集中力。

圖2

e,n1

e1=elmiqr(0,14)

以上兩行分別在節點n1處建立follw201單元，并通過函數elmiqr獲取建立的單元號。

function elmiqr (ielem,key)

函數用于獲取單元的信息，函數參數可取值較多，此處14表示獲取最大的單元號，對應的第一個參數需為0，更多用法如下圖所示。

圖3

經過上面命令流的計算，位移云圖如下所示；

圖4

上圖為真實比例，可以看到變形很大。