節(jié)點(diǎn)重合
關(guān)注創(chuàng)建者：靜水流深919 創(chuàng)建時間：2020-08-11
節(jié)點(diǎn)重合的視頻教程
直齒輪HYPERMESH六面體網(wǎng)格劃分實(shí)例
本實(shí)例主要講解如何在hypermesh中進(jìn)行直齒輪網(wǎng)格劃分 通過實(shí)例大家可以了解：1）hypermesh六面體網(wǎng)格劃分的基本思路和基本方法；2）如何保證網(wǎng)格連續(xù)性；3）如何查找和合并重合節(jié)點(diǎn)。 附件包含stp三維模型和HYPERMESH網(wǎng)格模型，里面可以看到切割方式。
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ANSYS羽毛球擊打球拍的數(shù)值模擬
本實(shí)例中有兩個關(guān)鍵問題： 一是在網(wǎng)線交叉位置的重合節(jié)點(diǎn)上施加“力對” 二是縱橫網(wǎng)線形成后不能再次改變，即必須設(shè)置“可滑動的不分離接觸”。? 課程附件中包括動畫及程序
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使用ABAQUS中的非線性彈簧模擬滯回曲線中的捏縮/捏攏效果
ABAUQS中非線性彈簧的使用要求被連接的兩個節(jié)點(diǎn)必須完全重合； 2. ABAQUS無法通過GUI操作創(chuàng)建非線性彈簧； 3. 插入非線性彈簧后，模型難以計(jì)算收斂。 基于以上難點(diǎn)，作者提出了一種全新的混凝土結(jié)構(gòu)建模思路（混凝土結(jié)構(gòu)采用實(shí)體單元、鋼筋采用桁架單元），并輔以開發(fā)的“ABAQUS非線性彈簧匹配助手”插件（以下簡稱插件）實(shí)現(xiàn)。
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節(jié)點(diǎn)重合的實(shí)例教程
1、分別建立軸shaft和孔hole的幾何模型：
軸模型
孔模型
2、完成材料屬性的賦予、裝配以及靜力學(xué)分析步的施加：
模型裝配
3、在相互作用模組，設(shè)置軸外表面和孔內(nèi)表面之間的面-面接觸，并設(shè)置過盈配合：
接觸屬性的設(shè)置
面-面接觸設(shè)置
4、在載荷模組，固定孔的外表面，給軸施加2mm的軸向位移：
邊界條件施加
5、對模型進(jìn)行切分，同時對軸和孔劃分網(wǎng)格，通過全局布種和局部布種控制軸和孔網(wǎng)格數(shù)量：
軸網(wǎng)格布種
孔網(wǎng)格布種
6、調(diào)整軸外圈網(wǎng)格數(shù)量與孔內(nèi)圈網(wǎng)格數(shù)量在左半部分與右半部分不一致，使左半部分的網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)重疊，右半部分的網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)存在錯位，完成網(wǎng)格劃分后的模型為：
網(wǎng)格劃分
7、提交分析，接觸壓力的結(jié)果如下圖所示：
接觸壓力對比1
可以看出，當(dāng)接觸位置的網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)重合時，可獲得連續(xù)的接觸壓力分布；當(dāng)接觸位置的網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)不重合時，接觸面的接觸壓力分布不均勻，仿真結(jié)果較差。
8、進(jìn)一步，在相互作用模組調(diào)整表面平滑surface smoothing選項(xiàng)：
調(diào)整表面平滑選項(xiàng)
提交分析，仿真結(jié)果如下圖所示：
接觸壓力對比2
結(jié)論：（1）、在面-面接觸分析中，控制主從面網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)位置重合可獲得高質(zhì)量的仿真結(jié)果；
（2）、在網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)不重合時減小網(wǎng)格尺寸，其效果有時反而不如大網(wǎng)格尺寸下調(diào)整節(jié)點(diǎn)位置；
（3）、在相互作用模組調(diào)整表面平滑選項(xiàng)也能改善包括接觸應(yīng)力和米氏應(yīng)力等在內(nèi)的應(yīng)力分布。
展開 四面體六面體網(wǎng)格聯(lián)合使用的關(guān)鍵是兩者之間的網(wǎng)格協(xié)調(diào)，保證節(jié)點(diǎn)重合。雖然在有限元軟件里面可以設(shè)置連接關(guān)系，保證二者之間的傳力，但是可能造成應(yīng)力不聯(lián)系，并且過多的tie可能會影響計(jì)算速度。因此，網(wǎng)格劃分過程中，我們最好保證二者之間網(wǎng)格共節(jié)點(diǎn)。
本例使用的幾何模型如圖所示，由一個帶缺口的圓柱體，一個長方體，和一個四棱柱組成。
幾何模型
顯而易見，圓柱體以及長方體可以劃分成六面體，但是也要注意保證二者之間的節(jié)點(diǎn)重合，我們可以通過面網(wǎng)格map的形式保證二者之間的網(wǎng)格連續(xù)。
本例的重點(diǎn)是，如何保證四棱柱與長方體之間的網(wǎng)格連續(xù)，方法是根據(jù)長方體的六面體網(wǎng)格生成面網(wǎng)格。使用F12工具對四面體其他5個面進(jìn)行網(wǎng)格劃分，最終運(yùn)用如下圖所示四面體生成工具，選擇根據(jù)面網(wǎng)格生成體網(wǎng)格的形式，完成四面體網(wǎng)格劃分。
四面體網(wǎng)格生成方法
最終效果如下圖所示
網(wǎng)格劃分最終效果
詳細(xì)操作過程見視頻 http://www.yqgqt.org.cn/college/video/c10167
購買視頻的同學(xué)請連續(xù)我，可提供hypermesh模型。
歡迎大家收看并留言，謝謝！
技術(shù)鄰:小月
展開 如果不需要傳遞轉(zhuǎn)動可以使用合并節(jié)點(diǎn)法和約束法，合并節(jié)點(diǎn)法要求節(jié)點(diǎn)重合，計(jì)算效率最高，約束法不要求節(jié)點(diǎn)重合。接觸法可以傳遞轉(zhuǎn)動，接觸法使用最為靈活，消耗的計(jì)算資源較多。
殼體單元的每個節(jié)點(diǎn)只有３個沿著x、y和z方向的平動自由度UX、UY、UZ；在實(shí)體單元中，每個節(jié)點(diǎn)具有六個自由度：沿x、y 和z方向的平動自由度UZ、UY、UZ以及繞X、Y和Z軸的轉(zhuǎn)動自由度TOTX、TOTY、ROTZ。當(dāng)實(shí)體單元和殼單元連接在一起共同工作時，即存在自由度不協(xié)調(diào)問題。
案例部分分為四步，第一步建立沒有連接的模型，后三步都是在第一步模型的基礎(chǔ)上進(jìn)行連接。具體操作視頻請?jiān)诩夹g(shù)鄰搜索“李安民”，關(guān)注我，收看視頻。
1.1 模型建立
1.1.1 幾何模型
Geometry->Solid->Box，在Creat Box對話框或者圖形視口（Graphics Viewport）輸入實(shí)體單元尺寸，如果所示，點(diǎn)擊Apply關(guān)閉完成長方體。
Geometry->Surface->Plane，在Create Plane輸入如下圖所示的參數(shù)，點(diǎn)擊Appley生成平面。
1.1.2 網(wǎng)格劃分
FEM->Element and Mesh->Solid Mesher對實(shí)體網(wǎng)格劃分，填入Elem Size為0.5，點(diǎn)擊Try Meshing Automatically，若不滿意可以點(diǎn)擊Reject拒絕，再從新調(diào)整尺寸等參數(shù)，確認(rèn)無誤，點(diǎn)擊Accept。點(diǎn)擊Apply結(jié)束，如圖所示：
FEM->Element and Mesh->N-Line Mesher進(jìn)行平面的網(wǎng)格劃分，如下圖所示，Type選擇4Lines Shell，然后分別選擇平面的四個邊，輸入對應(yīng)的份數(shù)。
點(diǎn)擊Mesh It若不滿意可以點(diǎn)擊Reject拒絕，再從新調(diào)整尺寸等參數(shù)，確認(rèn)無誤，點(diǎn)擊Accept。最后點(diǎn)擊Done結(jié)束。
展開 上次介紹了ANSYS中模擬鋼筋混凝土構(gòu)件的分離式建模方法，鋼筋和混凝土之間的相互作用關(guān)系是共節(jié)點(diǎn)。而實(shí)際上，鋼筋與其附近的混凝土之間存在粘結(jié)-滑移的關(guān)系。
本文介紹下一種ANSYS中鋼筋混凝土模擬的一種進(jìn)階方法——分離式建模（考慮粘結(jié)滑移）
粘結(jié)-滑移作用通過在重合的鋼筋和混凝土節(jié)點(diǎn)上添加非線性彈簧combin39來考慮。這意味著在建立幾何模型和劃分網(wǎng)格時，需要注意以下兩點(diǎn)：
① 混凝土梁體和鋼筋需要分別建模（而非在梁體上切割出鋼筋線體后賦值）。
② 混凝土梁體的節(jié)點(diǎn)位置需要和鋼筋節(jié)點(diǎn)位置相重合（或接近），這意味著劃分網(wǎng)格時，需要協(xié)調(diào)兩者的單元尺寸。
混凝土與鋼筋節(jié)點(diǎn)位置重合（或靠近）
對于鋼筋混凝土梁，一般來說只需對縱筋考慮粘結(jié)-滑移作用。因此對位置重合的鋼筋和混凝土節(jié)點(diǎn)，在梁截面的兩個方向只須耦合其自由度，在縱向（縱筋方向）添加非線性彈簧Combin39即可。
其中，非線性彈簧的F-X屬性即是鋼筋混凝土粘結(jié)滑移關(guān)系（注意要乘以單元長度）。這個粘結(jié)滑移關(guān)系有大量可供參考的規(guī)范和文獻(xiàn)，可按需取用。
02 案例分析
仍然是如下圖所示的一根鋼筋混凝土梁，使用考慮粘結(jié)滑移的分離式建模方法模擬，此次計(jì)算中不考慮箍筋的建模。
鋼筋混凝土梁尺寸簡圖
有限元模型示意圖如下：
鋼筋混凝土梁模型示意圖
核心的命令流是如何寫一個循環(huán)，自動地對重合的混凝土和鋼筋節(jié)點(diǎn)施加耦合作用和非線性彈簧單元：
!彈簧實(shí)常數(shù)定義
!定義的實(shí)際是F-X曲線上的關(guān)鍵點(diǎn)坐標(biāo)（x，F(xiàn)）
!
展開 簡化前冷凝器
簡化后冷凝器
4.儲液罐影響風(fēng)的流速和流向，簡化時保留罐體和管柱表面，罐體和管柱節(jié)點(diǎn)重合，并成獨(dú)立體結(jié)構(gòu)，內(nèi)部無多余的面或體，直徑小于12mm的管柱可簡化掉。
簡化前儲液罐
簡化后儲液罐
5. 風(fēng)扇葉片以及支架簡化。風(fēng)扇葉片需要細(xì)化，用外表面簡化，葉片上特征保留并細(xì)化，葉片轉(zhuǎn)軸主體表達(dá)主要輪廓，小特征、螺栓和凸臺等特征直接簡化掉。整個葉片成單獨(dú)的封閉體，內(nèi)部無面或體結(jié)構(gòu)。葉片需要外加封閉體將葉片包住，輪廓稍大于葉片。
簡化后的葉片
葉片和外封閉體（已隱藏封閉體上表面）
葉片和外封閉體截面
6. ANSA在做CFD模型簡化時快速高效，對補(bǔ)特征面很快捷，而且可通過參數(shù)化直接清理幾何，它也能和分析軟件fluent有完美的接口。
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節(jié)點(diǎn)重合abaqus重合節(jié)點(diǎn)abaqus節(jié)點(diǎn)重合ansys 重合節(jié)點(diǎn)ansys重合節(jié)點(diǎn)ansys節(jié)點(diǎn)重合 具有重合的節(jié)點(diǎn)。網(wǎng)格必須定義，以便表面沒有重合的節(jié)點(diǎn)重合的節(jié)點(diǎn)送1000元具有重合的節(jié)點(diǎn)。網(wǎng)格必須定義，以便表面沒有重合的節(jié)點(diǎn)ansa重合節(jié)點(diǎn)hypermesh節(jié)點(diǎn)重合abaqu重合節(jié)點(diǎn)
節(jié)點(diǎn)重合的最新內(nèi)容
4.3 應(yīng)力結(jié)果評估與解釋
應(yīng)力不連續(xù)問題：在不同類型單元網(wǎng)格的交界處，即便單元角部節(jié)點(diǎn)重合，仍可能出現(xiàn)應(yīng)力不連續(xù)的情況。而且，交界處應(yīng)力有可能大幅增大。這是因?yàn)椴煌愋蛦卧牟逯捣绞健⒕鹊却嬖诓町悾瑢?dǎo)致在連接區(qū)域應(yīng)力傳遞不順暢。
線性與二次單元混合使用問題：當(dāng)在同一實(shí)體中混合使用線性和二次單元時，同樣會面臨類似應(yīng)力不連續(xù)和應(yīng)力增大的問題。
如下圖所示，拖曳節(jié)點(diǎn)使其與鄰近的節(jié)點(diǎn)重合。點(diǎn)擊 [Esc] 鍵結(jié)束控制點(diǎn)模式。
請注意，此修復(fù)較差質(zhì)量元素之方式會稍微變動原來的幾何。但此變動所造成的影響微乎其微，因此可忽略此變動。
2.重復(fù)步驟 1 以拖曳此節(jié)點(diǎn)并修復(fù)另外一面的較差質(zhì)量元素。
下列步驟將示范另一種修復(fù)較差質(zhì)量元素的方法。
1.選取含有兩個較差質(zhì)量元素的表面網(wǎng)格。
接著說一說我的體會：
首先，節(jié)點(diǎn)得是重合的(或者在容差范圍內(nèi)，但這樣模型會變形)才可以被共節(jié)點(diǎn)，這個跟網(wǎng)格劃分有關(guān)系，不重合的網(wǎng)格是無法共節(jié)點(diǎn)的。
共節(jié)點(diǎn)后，兩個模型就約等于被焊接住了，是共自由度的。我暫時還不知道有什么方法可以把共節(jié)點(diǎn)后的節(jié)點(diǎn)再分開。哪怕之后移動模型，節(jié)點(diǎn)也不會分開，只會被拉的變形罷了。
接觸：篷布與曲桿模組接觸，各個組件之間的裝配關(guān)系采用焊接、節(jié)點(diǎn)重合、剛性連接的方式定義。
臺風(fēng)等級12級風(fēng)速下有限元分析結(jié)果如圖3所示：
圖3 臺風(fēng)等級12級風(fēng)速下有限元分析結(jié)果
由圖3可知，曲桿模組最大變形量=26.3mm，最大應(yīng)力=1004 Mpa ，超出材料拉伸強(qiáng)度550MPa，主體結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂紋或斷裂。
，可獲得連續(xù)的接觸壓力分布；當(dāng)接觸位置的網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)不重合時，接觸面的接觸壓力分布不均勻，仿真結(jié)果較差。
Single node對應(yīng)了圖6中右邊的情況，此時裂尖實(shí)際上只有一個節(jié)點(diǎn)，Duplicate nodes對應(yīng)了圖6中左邊的情況，裂尖具有兩個節(jié)點(diǎn)，只是節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)是重合的。
如果在退化單元控制中選擇No degeneracy，則四邊形的單元邊將不會壓縮，此時裂紋尖端的網(wǎng)格不同于圖2中網(wǎng)格，將完全由非退化的四邊形單元構(gòu)成，如圖7所示。
? 為了實(shí)現(xiàn)更快的解決方案，重合的節(jié)點(diǎn)和表面優(yōu)先于粘結(jié)接觸。
? 穩(wěn)定化緩解了不穩(wěn)定非線性問題中的收斂問題
參考文獻(xiàn)：
Lally, C., Dolan, F, & Pendergrast, P. J. (2005). Cardiovascular stent design and vessel stresses: a finite element analysis.
這時大小網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)不可能完全重合，網(wǎng)格間有明顯界面。
(1)多點(diǎn)約束等式
(2)約束単元
3.自然過渡。大小網(wǎng)格間平滑過渡。其中網(wǎng)格會變形，質(zhì)量降低；網(wǎng)格尺才越懸殊，過渡距離越近，網(wǎng)格質(zhì)量影響越嚴(yán)重。
疏密過渡對應(yīng)力分析有利。均勻網(wǎng)格對固有特性分析有利。
如果不需要傳遞轉(zhuǎn)動可以使用合并節(jié)點(diǎn)法和約束法，合并節(jié)點(diǎn)法要求節(jié)點(diǎn)重合，計(jì)算效率最高，約束法不要求節(jié)點(diǎn)重合。接觸法可以傳遞轉(zhuǎn)動，接觸法使用最為靈活，消耗的計(jì)算資源較多。
殼體單元的每個節(jié)點(diǎn)只有３個沿著x、y和z方向的平動自由度UX、UY、UZ；在實(shí)體單元中，每個節(jié)點(diǎn)具有六個自由度：沿x、y 和z方向的平動自由度UZ、UY、UZ以及繞X、Y和Z軸的轉(zhuǎn)動自由度TOTX、TOTY、ROTZ。
如果使用彈簧單元對螺栓的柄進(jìn)行建模，則軟件會在主體的中間創(chuàng)建兩個重合的節(jié)點(diǎn)，并在這些實(shí)體上定義頭部和螺母或頭部和絲錐。該軟件使用零長度彈簧元件連接兩個節(jié)點(diǎn)。這兩個節(jié)點(diǎn)是兩個蜘蛛型連接元素的核心節(jié)點(diǎn)。
對于螺栓頭部的蜘蛛連接，支腿連接到指定頭部接觸表面上頭部直徑內(nèi)的所有節(jié)點(diǎn)。
對于螺栓螺母的蜘蛛形連接，支腿連接到指定螺母接觸表面上螺母直徑內(nèi)的所有節(jié)點(diǎn)。
