軸對稱單元的案例
巧用單元提高Abaqus計算效率：帶扭曲的軸對稱單元-橡膠阻尼器內摩擦生熱分析 ￥49.99
Abaqus有非常豐富的單元庫，其中就有軸對稱單元，比如CAX4（I/R/H/T），當一個回轉結構具有某種載荷對稱性時，可以用它將三維模型縮減為軸對稱模型來分析，能減少大量的內存和分析時間，而同樣的模型規模，3D實體單元要更耗費計算資源。
那么，回轉結構受到側向彎曲或軸向扭轉的載荷時，有沒有類似的單元可以用呢？
橡膠阻尼器的內摩擦生熱分析-節點溫度云圖
比如，假設上圖中的阻尼器不再是長方體，而是回轉體，且發生軸向扭曲變形，那么能不能用軸對稱單元來建模呢？
答案是可以的，在Abaqus的軸對稱單元系里還有一種可考慮Twist的單元，即帶字母G標識的那種類型，能夠在分析時充分考慮回轉體的整體扭轉變形。
首先，我們可以在part模塊使用Axisymmetric建立環形塊狀阻尼器的回轉截面；然后在mesh模塊劃分好四邊形網格；最后，定義單元類型為CGAX4T，即帶扭曲的4節點軸對稱位移-溫度耦合單元。
這里的橡膠阻尼器材料本構采用的是超彈性模型，應變能描述形式為Neo Hooke，再結合時域黏彈性Prony參數與非彈性變形能耗散比，來計算阻尼器周期性扭轉過程中的材料內摩擦生熱。
阻尼器上、下兩個端面的節點分別使用位于回轉軸上的兩個參考點來耦合，固定下端面參考點，并在上端面參考點施加軸向的周期性扭角位移。
阻尼器的回轉結構與網格-單元
雖然建模時只考慮了回轉截面，但是帶扭曲的軸對稱單元可以將回轉體發生扭轉時的整體結構響應考慮在內，這是因為這種單元多了一個扭轉自由度5，拿本例中的位移-溫度耦合單元CGAX4T來說，該單元的節點具有1、2、5和11四個自由度。
展開 轉子動力學系列（八）：軸對稱實體單元Solid272/Solid273的應用 ￥39
轉子結構一般為對軸對稱結構；對于復雜結構，采用Solid186實體單元需要比較高的電腦配置而且計算耗時也比較長，此時可以考慮采用軸對稱實體單元Solid272、273單元來模擬；Solid272、273單元每個節點只有3個方向的平動自由度，只要求模型軸對稱，并不需要邊界條件軸對稱。
1問題描述
如圖所示的轉子模型，材料彈性模量為2.078E11Pa，密度為7800kg/m3，垂直面上兩個方向的軸承剛度均為4.378E+07 N/m，暫不考慮阻尼的影響。求該轉子模型的渦動頻率、振型、臨界轉速；并對其進行優化設計，將一階正進動臨界轉速值固定在17000rpm。
展開 LS-DYDN軸對稱模型分離問題!!!
我做了一個剛性球撞擊柔性面的模擬,我采用的是軸對稱單元屬性,當然建立模型的時候，就建立了一半的模型,但是等到計算完畢,在LS-PREPOST里進行云圖的動畫顯示的時候,當球撞擊平面不久,球就在對稱軸處分開了,也就是說，球被分成了左右兩個半球,球具有了水平方向的位移和速度，但是我已經把球的水平方向的位移和速度都約束住了,請教一下各位同人們這到底是什么毛病,怎么樣做才能使球正常下落撞擊平面并反彈,球不分開.先謝謝大家了,麻煩了解問題的高手們賜教!
巖土工程模擬打樁過程 (例1: 軸對稱模型)
建立的模型：
模擬效果：
連續錘擊十下，對應打樁錘、樁頂部和樁內土塞表面的位移
計算說明：
在2D情況下實現3維的打樁錘擊及貫入效果，2D模型模擬了真實的打樁錘，并模擬出同3D一樣的打樁錘擊效果，即錘-樁-土之間的相互作用在2D情況下被考慮，2D打樁錘會先自由落體運動，然后打擊樁頂部并在作用力與反作用力的作用下自動實現錘的反彈;此外該模擬計算效率相較于3D模擬高很多，采用隱式求解器的收斂性更好；該模型具有較高的科研和工程實踐價值
計算模型的處理技術：采用隱式求解器進行模擬；模型利用軸對稱性建立2D模型；用Connector模擬錘與樁的錘擊效果；剛樁，錘采用線彈性本構模擬；土與樁壁的摩擦通過庫倫摩檫力定義實現；考慮土的Geostatic step；所有單元都采用軸對稱單元（土和錘為4節點固體單元，樁為2節點殼單元）。
方法計算的機時耗費情況：該模擬在半小時內可模擬完成；相同精度下的3D模型需要1周左右的時間
結論：
該模型不僅可以用于科研研究樁的貫入過程和樁內土塞的形成機理，也具有極大的潛力用于商業應用，因為計算成本較低，半小時內可完成連續10下樁的錘擊，更多錘擊數并不影響模型收斂性。
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有限元2D單元妙用 平面應力與平面應變 廣義平面應變 硬干涉 ￥10
平面應力單元還可以跟軸對稱單元結合，模擬出變厚度模型。比如對葉盤的分析。需要注意的是，在ANSYS里面，當我們將平面應力和軸對稱單元結合的時候，平面應力單元的厚度應該設置為所有圓周分布葉片厚度的總和。如下圖。
平面應變單元：
ansys單元類型簡介
可將其用于平面單元（平面應力或平面應變）或是軸對稱單元。具有塑性，徐變，膨脹，應力強化，大變形，大應變能力。
Plane25 軸對稱協調4節點結構體。用于承受非軸對稱荷載的2維軸對稱結構。如彎曲，剪切或扭轉。該元素由4個節點定義，每個節點3個自由度：x,y,z方向。對于非扭轉節點，這3個方向分別代表半徑，軸向和切線方向。給元素是plane42的一般模式，2為結構單元，和在不一定為軸對稱。
Plane42 2維實體。該元素即可用于平面單元（平面應力或平面應變）也可用于軸對稱單元。該元素由4個節點定義，每個節點2個自由度：x,y方向。具有塑性，徐變，膨脹，應力強化，大變形，大應變能力。
Plane82 二維8節點實體。該元素是plane42的高次形式。它為混合（四邊形－三角形）自動網格劃分提供了更精確的求解結果，并能承受不規則形狀而不會產生任何精度上的損失。8節點元素具有位移協調形狀，適用于模擬彎曲邊界。該元素由8個節點定義，每個節點2個自由度，x,y方向。可用于平面單元也可用于軸對稱單元。具有塑性，徐變，膨脹，應力強化，大變形，大應變能力。并提供不同的輸出選項。
Plane83 二維8節點實體。用于承受非軸對稱荷載的2維軸對稱結構。如彎曲，剪切或扭轉。該元素每個節點3個自由度：x,y,z方向。對于非扭轉節點，這3個方向分別代表半徑，軸向和切線方向。該元素是plane25的高次形式。它為混合（四邊形－三角形）自動網格劃分提供了更精確的求解結果，并能承受不規則形狀而不會產生任何精度上的損失。該元素也是plane82的一般軸向形式，其荷載不需要對陳。
Plane145 二維四邊形實體p-元素。Plane145是一個四邊形p-元素，支持最高為8次的多項式。該元素由8個節點定義，每個節點2個自由度，x,y方向?？捎糜谄矫?em>單元也可用于軸對稱單元。
展開 ANSYS單元類型
給元素是plane42的一般模式，2為結構單元，和在不一定為軸對稱。
Plane42 2維實體。該元素即可用于平面單元（平面應力或平面應變）也可用于軸對稱單元。該元素由4個節點定義，每個節點2個自由度：x,y方向。具有塑性，徐變，膨脹，應力強化，大變形，大應變能力。
Plane82 二維8節點實體。該元素是plane42的高次形式。它為混合（四邊形－三角形）自動網格劃分提供了更精確的求解結果，并能承受不規則形狀而不會產生任何精度上的損失。8節點元素具有位移協調形狀，適用于模擬彎曲邊界。該元素由8個節點定義，每個節點2個自由度，x,y方向。可用于平面單元也可用于軸對稱單元。具有塑性，徐變，膨脹，應力強化，大變形，大應變能力。并提供不同的輸出選項。
Plane83 二維8節點實體。用于承受非軸對稱荷載的2維軸對稱結構。如彎曲，剪切或扭轉。該元素每個節點3個自由度：x,y,z方向。對于非扭轉節點，這3個方向分別代表半徑，軸向和切線方向。該元素是plane25的高次形式。它為混合（四邊形－三角形）自動網格劃分提供了更精確的求解結果，并能承受不規則形狀而不會產生任何精度上的損失。該元素也是plane82的一般軸向形式，其荷載不需要對陳。
Plane145 二維四邊形實體p-元素。Plane145是一個四邊形p-元素，支持最高為8次的多項式。該元素由8個節點定義，每個節點2個自由度，x,y方向?？捎糜谄矫?em>單元也可用于軸對稱單元。
Plane146 二維三角形實體p-元素。Plane145是一個三角形p-元素，支持最高為8次的多項式。該元素由6個節點定義，每個節點2個自由度，x,y方向?？捎糜谄矫?em>單元也可用于軸對稱單元。
Plane182 2維4節點實體。該元素用于2維模型。可用于平面單元也可用于軸對稱單元。該元素由4個節點定義，每個節點2個自由度，x,y方向。
展開 ANSYS WORKBENCH中關于轉子動力學的新功能介紹
一般使用一維模型計算，比如轉子使用BEAM188梁單元，軸承使用combi214。也可使用三維單元計算，但因計算量巨大，一般不選用3D模型。近年來發展起來的二維軸對稱諧波單元可以說比較好的兼顧了模型的精度和計算速度。之前的ANSYS版本一般都是在經典版本中使用二維軸對稱諧波單元，ANSYS WORKBENCH中也可使用二維軸對稱諧波單元，需要命令行來輔助完成，操作性不好。
現在ANSYS WORKBENCH在新版本中可以使用二維軸對稱諧波單元進行計算[1]，筆者也對該新功能進行學習。比如在進行轉子臨界轉速計算時，使用MODAL分析模塊，需插入symmetry,然后在symmetry下插入general axisymmetric，見圖1.
圖1 General Axisymmetric
需要對general axisymmetric中進行參數設置，見圖2.根據需要可選擇Nodal Planes的數量。
圖2 general axisymmetric中參數設置
以上設置好后就可進行計算，在ANSYS WORKBENCH中可方便查看計算結果，比如坎貝爾圖，見圖3。
圖3 坎貝爾圖
參考
^轉子動力學ansys仿真流程方法 坎貝爾圖 轉子動力學 臨界轉速 軸承 https://www.yqgqt.org.cn/post/1913385
展開 Abaqus二維實體單元
在不同的單元族中，連續體或者實體單元能夠用來模擬范圍最廣泛的構件。顧名思義，實體單元簡單地模擬部件中的一小塊材料。由于它們可以通過其任何一個表面與其他單元相連，因此實體單元就像建筑物中的磚或馬賽克中的瓷磚一樣，能夠用來構建具有幾乎任何形狀、承受幾乎任意載荷的模型。
在Abaqus中，應力/位移實體單元的名字以字母“C”開頭；隨后的兩個字母表示維數，并且通常表示（并不總是）單元的有效自由度；字母“3D”表示三維單元；“AX”表示軸對稱單元；“PE”表示平面應變單元；而“PS”表示平面應力單元。
Abaqus擁有幾種離面行為互不相同的二維實體單元。二維單元可以是四邊形或三角形。應用最普遍的3種二維單元如下圖所示。
平面應變（Plain strain）單元假設離面應變ε33為零，可以用來模擬厚結構；
平面應力（Plain stress）單元假設離面應力σ33為零，適合用來模擬薄結構；
無扭曲的軸對稱單元（屬于CAX類單元）可模擬360°的環，適合于分析具有軸對稱幾何形狀和承受軸對稱載荷的結構。
二維實體單元必須在1-2平面內定義。當使用前處理器生成網格時，要確保所有點處的單元法線沿著同一方向，即正向，沿著整體坐標的3軸。
來源：DeepFEA
展開 Abaqus單元的命名規則
軸對稱殼單元
Abaqus中的軸對稱殼單元命名如下：
第一項：
應力/位移殼（S）
熱傳輸殼（DS）
第二項：
軸對稱（AX）
帶有非線性的軸對稱，非對稱變形（AXA）
第三項：插值階數
第四項：
可選：耦合溫度-位移（T），Fourier模態的數量（1，2，3，4）
例如，DSAX1是一個具有一階插值的軸對稱傳熱殼單元。
常規應力/位移殼單元
Abaqus中的常規應力/位移殼單元可用于三維或軸對稱分析。在Abaqus/Standard中，它們使用線性或二次插值，并允許力和/或熱（非耦合）加載；在Abaqus/Explicit中，它們使用線性插值并允許力加載。這些單元可以用于靜態或動態過程。一些單元包括橫向剪切變形和厚度變化的影響，而其他單元則沒有。一些單元允許大的旋轉和有限的膜變形，而另一些單元允許小的應變和大的旋轉。
應力/位移殼單元中溫度和場變量的插值
用于計算熱應力的殼體表面積分位置的溫度值取決于使用的是一階單元還是二階單元。在線性單元的積分位置使用平均溫度，使得整個殼體表面的熱應變是恒定的。在高階殼單元中使用線性變化的溫度分布。應力/位移殼體單元中的場變量以與溫度相同的方式進行插值。
參考文獻：
[1] “Shell elements: overview,” Section 29.6.1 of the Abaqus Analysis User’s Guide
展開 『分享』Midas/Civil用戶指南(第二分冊)《土木結構分析》
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數值分析模型 / 1
坐標系和節點 / 2
單元種類及主要考慮事項 / 4
桁架單元 / 4
只受拉單元 / 8
索單元 / 9
只受拉單元 / 13
梁單元 / 15
平面應力單元 / 18
二維平面應變單元 / 24
二維軸對稱單元 / 31
板單元 / 38
實體單元 / 45
單元輸入時的主要考慮事項 / 52
桁架、只受拉單元和只受壓單元 / 54
梁單元 / 55
平面應力單元 / 58
平面應變單元 / 60
軸對稱單元 / 60
板單元 / 61
實體單元 / 62
單元的剛度數據 / 63
截面面積 / 65
有效剪切面積 / 66
抗扭剛度 / 68
截面慣性矩 / 76
截面慣性積 / 77
截面面積矩 / 81
剪切系數 / 82
組合截面的剛度計算 / 83
邊界條件 / 84
邊界條件 / 84
自由度的約束 / 84
彈性支撐單元 / 87
彈性連接單元 / 90
單元端部釋放 / 91
考慮剛性域效果 / 93
主節點和從屬節點 / 106
支座的強制位移 / 115
2.
展開 
熱力耦合分析單元簡介
八節點單元有協調的溫度形函數，尤其適用于描述彎曲的邊界。
PLANE78－八節點軸對稱諧分析熱實體
可作為具有三維導熱能力的軸對稱單元使用。每個節點只有一個溫度自由度。它是PLANE77單元的一般形式，可承受非軸對稱載荷。在剪切偏移中描述了各種載荷情況。
八節點單元有協調的溫度形函數，尤其適用于描述彎曲的邊界。
該單元可用于二維軸對稱的穩態或瞬態熱分析問題。其等效結構單元如PLANE83。
SOLID87－三維十節點四面體熱實體
特別適合于對不規則的模型（例如從不同的CAD/CAM系統產生的模型）劃分網格。每個節點只有一個溫度自由度。
可用于三維的熱穩態或瞬態分析問題，其等效的結構單元如SOLID92。
SOLID90－三維二十節點熱實體
三維的八節點熱單元SOLID70的高階形式。二十個節點，每個節點一個溫度自由度。二十節點單元有協調的溫度形函數，尤其適用于描述彎曲的邊界。
適用于三維的穩態或瞬態熱分析問題。其等效的結構單元如SOLID95。
INFIN110－二維無限實體
用于模擬一個二維的邊界開放的極大場問題，其一個單層用于描述無限體的外部子域。具有二維（平面的和軸對稱）磁勢能，溫度，或靜電勢能特性。由四或八節點定義，每個節點有單一的自由度。所依附的單元類型可以是PLANE13和PLANE53磁單元，PLANE55、PLANE35和PLANE77熱單元，或靜電單元121。加上磁勢或溫度自由度后，分析可以是線性的或非線性的，靜態的或動態的。
INFIN111－三維無限實體
用于模擬一個三維的邊界開放的極大場問題，其一個單層用于描述無限體的外部子域。具有二維（平面的和軸對稱）磁勢能，溫度，或靜電勢能特性。由八或二十節點定義，有三維磁標量和向量勢能，溫度或靜電勢能特性。每個節點有單一的自由度。
展開 ANSYS與ABAQUS比較之實例7---橡膠墊圈的受壓分析
定義載荷和邊界條件
對于上邊線，定義對稱邊界條件
對于下邊線，在第一個分析步中施加均布載荷
7. 劃分網格
對各邊指定下圖所示的網格劃分份數
使用四邊雜交軸對稱單元CAX8H劃分網格，結果如下
8. 創建作業并提交
9. 后處理
觀察橡膠支座的變形。最后時刻的變形
最后時刻的米塞斯應力
文章來源：CAE愛聯盟
《Marc 2001從入門到精通》
8.2.1 3D單元幾何特性子菜單
8.2.2 桿單元
8.2.3 纜索單元
8.2.4 彈性梁單元
8.2.5 一般梁元
8.2.6 彎管單元
8.2.7 膜單元
8.2.8 剪切板單元
8.2.9 殼單元
8.2.10 實體單元
8.2.11 實體復合材料/料墊單元
8.3 軸對稱單元幾何特性的定義
8.3.1 軸對稱單元幾何特性子菜單
8.3.2 軸對稱殼單元
8.3.3 軸對稱實體單元
8.3.4 軸對稱實體復合材料／襯墊單元
8.4 平面單元幾何特性的定義
8.4.1 平面單元幾何特性子菜單
8.4.2 維直梁單元
8.4.3 維曲梁單元
8.4.4 平面應力單元
8.4.5 平面應變單元
8.4.6 平面應變復合材料／襯墊單元
8.5 間隙/摩擦單元幾何特性的定義
8.6 熱傳導單元幾何特性定義
8.6.1 熱傳導單元幾何特性定義子菜單
8.6.2 三維桿單元
8.6.3 三維殼單元
8.6.4 三維實體單元
8.6.5 軸對稱殼單元
8.6.6 軸對稱實體單元
8.6.7 板單元
8.7 靜磁場單元幾何特性定義
8.8 幾何特性定義舉例(應力分析)
8.9 本章小結
第9章 接觸條件的定義
9.1 接觸條件定義的基本方法
9.2 接觸體的定義
9.2.1 接觸體定義子菜單簡介
9.2.2 可變形接觸體
9.2.3 剛性接觸體
9.2.4 對稱接觸體
9.2.5 剛性與熱傳導接觸體。
展開 斯姆勒 | Ansys 旋轉機械的轉子動力學分析高級專題培訓
Rotordynamic Analysis中使用的命令
2.用于轉子動力學分析的單元
3．用于轉子動力學分析的術語
4.陀螺效應
5.旋轉
6.橢圓軌道
7.穩定性
8.臨界速度
9.臨界速度圖
工程實例-使用線性攝動程序的預應力結構的坎貝爾圖分析
工程實例- Nelson Vaugh轉子行為模擬
轉子動力學的建模和分析
掌握轉子動力學的建模和分析流程和技巧
1. 建立模型
2.選擇零件和軸承
3.使用COMBIN14單元
4.使用COMBI214單元
5.使用FLUID218單元
6.使用MATRIX27單元
7.使用MPC184通用聯合單元
8.建模提示和示例
9.添加固定部分
10.將非軸對稱零件轉化為等效軸對稱質量
11.定義多個線軸
12使用組件模式綜合（CMS）旋轉零件
工程實例-使用ANSYS Workbench進行模態分析
工程實例-不平衡的諧波響應
工程實例-懸臂轉子的行為。
展開 