ansys中節(jié)點(diǎn)位移變化的案例
如何在ANSYS WORKBENCH中區(qū)分剛性位移與變形位移？
如何在ANSYS WORKBENCH中區(qū)分剛性位移與變形位移？
ANSYS中單元解、節(jié)點(diǎn)解以及節(jié)點(diǎn)單元解的概念解析
最近在準(zhǔn)備初級(jí)教程后處理的教程，其中有講到對(duì)ANSYS結(jié)果解的理解，恰巧也有朋友咨詢(xún)水哥怎么去理解ANSYS中的這三個(gè)解，今日水哥就簡(jiǎn)單談下本人的理解，當(dāng)然僅限個(gè)人理解，有誤之處懇請(qǐng)大家指正。
我們知道，在常見(jiàn)的后處理中，結(jié)果查看主要分三個(gè)方面：一、節(jié)點(diǎn)位移解；二、單元解；三、節(jié)點(diǎn)單元解。
那么這三個(gè)解相互之間的關(guān)系是什么呢？誰(shuí)的準(zhǔn)確性更高呢？
要理清三者之間的關(guān)系，首先我們談?wù)動(dòng)邢拊治龅幕舅悸贰Ｓ邢拊治鰰r(shí)，將一個(gè)我們所謂的“相當(dāng)大的”結(jié)構(gòu)劃分為有限個(gè)單元，單元之間通過(guò)節(jié)點(diǎn)相連，計(jì)算中，假定每個(gè)單元的變形和應(yīng)力都是相對(duì)簡(jiǎn)單的，并且可以通過(guò)計(jì)算機(jī)求解出來(lái)，最后在將單元結(jié)果按照一定的規(guī)律組合成整個(gè)結(jié)構(gòu)的求解結(jié)果。
在這分離-結(jié)合的過(guò)程中，出現(xiàn)了兩個(gè)關(guān)鍵詞，節(jié)點(diǎn)和單元。從數(shù)學(xué)角度上來(lái)講，單元也即是一個(gè)個(gè)矩陣，通過(guò)具有一定自由度的節(jié)點(diǎn)相互連接，進(jìn)而形成總的矩陣。有限元求解也即是求解大家最為熟悉的如下方程：
【K】【x】=【F】
其中【K】是剛度矩陣，【x】是節(jié)點(diǎn)自由度矩陣，【F】是外部邊界條件矩陣。
因而，整個(gè)結(jié)構(gòu)最先出現(xiàn)的求解結(jié)果便是 節(jié)點(diǎn)位移解，也可以稱(chēng)之為原始解，是最為精確的解。
有了節(jié)點(diǎn)位移解后，就可以派生出其他解了，因而單元解也可以稱(chēng)之為派生解，它是通過(guò)單元的形函數(shù)推導(dǎo)過(guò)來(lái)，具體過(guò)程這里就不細(xì)說(shuō)，但這就產(chǎn)生了一個(gè)問(wèn)題，相信細(xì)心的朋友會(huì)有所發(fā)現(xiàn)，就是單元應(yīng)力應(yīng)變解在公共節(jié)點(diǎn)上并不連續(xù)，在單元邊界上產(chǎn)生了不連續(xù)的等值線。
展開(kāi) ANSYS中單元解、節(jié)點(diǎn)解以及節(jié)點(diǎn)單元解該怎么理解
總結(jié)起來(lái)，三個(gè)解的概念如下：
節(jié)點(diǎn)解：節(jié)點(diǎn)位移解，原始解，最為精確的解；
單元解：?jiǎn)卧膽?yīng)力應(yīng)變，派生解，通過(guò)節(jié)點(diǎn)解推導(dǎo)得到；
節(jié)點(diǎn)單元解：節(jié)點(diǎn)的應(yīng)力應(yīng)變，派生解的平均化顯示。
來(lái)源：ANSYS學(xué)習(xí)與應(yīng)用
如何在ANSYS WORKBNCH中施加一個(gè)同時(shí)隨時(shí)間和空間變化的載荷
此時(shí)主窗口中顯示如下圖
同時(shí)在圖形窗口顯示了在1秒時(shí)候的載荷曲線
可見(jiàn)，此時(shí)的載荷曲線是拋物線。
（9）仿真并查看結(jié)果
計(jì)算，然后查看位移的結(jié)果如下圖。
由于施加的載荷用的是PASCAL的單位，載荷很小，所以變形也相當(dāng)?shù)男 ?也可以查看隨著時(shí)間而變化的變形動(dòng)畫(huà)。
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ansys中的節(jié)點(diǎn)應(yīng)力
我想知道ansys中的節(jié)點(diǎn)應(yīng)力是如何得到的？因?yàn)槔碚撋现v應(yīng)力應(yīng)該是針對(duì)微元體來(lái)講的，單純的節(jié)點(diǎn)是不存在應(yīng)力的，那么ansys中結(jié)果所提供的節(jié)點(diǎn)應(yīng)力是怎樣得到的？與單元表所顯示的應(yīng)力往往存在較大差別，那實(shí)際進(jìn)行強(qiáng)度分析的時(shí)候應(yīng)該以哪個(gè)為準(zhǔn)呢？
ansys中主從節(jié)點(diǎn)和靈敏度分析
在ansys中如何設(shè)置主從節(jié)點(diǎn)、另外怎樣進(jìn)行靈敏度分析？望得到高手指點(diǎn)
屋面網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)等效節(jié)點(diǎn)荷載在ANSYS中的實(shí)現(xiàn)方法
近日，水哥有看到粉絲對(duì)屋面等效節(jié)點(diǎn)荷載的施加有一定困惑，現(xiàn)以某屋面網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)為例，簡(jiǎn)述在ANSYS中實(shí)現(xiàn)等效節(jié)點(diǎn)荷載施加的方法。該案例摘自水哥即將推出新課程的第39個(gè)例子。
39 屋面網(wǎng)殼等效節(jié)點(diǎn)荷載計(jì)算
【工程概況】
如下所示一六邊形空間網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)，邊長(zhǎng)為6m，層高1.8m，鋼管截面面積為707mm2，材料彈性模量為210Gpa,泊松比為0.3，密度為7850kg/m3，各節(jié)點(diǎn)均為鉸接，屋面受均布投影荷載10KN/m2作用，采用等效節(jié)點(diǎn)荷載方法，計(jì)算結(jié)構(gòu)自重以及外部荷載用下的響應(yīng)。
【案例目的】
1、掌握導(dǎo)入CAD面域的基本方法
2、掌握Surf154單元的基本特征
3、掌握利用Surf154施加投影荷載的基本方法
4、掌握獲取等效節(jié)點(diǎn)荷載的基本方法
【案例說(shuō)明】
本案例主要考察使用者對(duì)Surf154單元荷載施加方向的理解以及后續(xù)對(duì)結(jié)果提取循環(huán)的使用，Surf154單元作為一種荷載施加輔助單元，通過(guò)控制其單元關(guān)鍵項(xiàng)，能讓使用者實(shí)現(xiàn)復(fù)雜荷載的施加。
單就以屋面等效節(jié)點(diǎn)荷載而言，思路為通過(guò)控制154單元第11個(gè)關(guān)鍵項(xiàng)的設(shè)置，考慮投影荷載，施加方向?yàn)?，采用方向向量確定荷載方向，約束網(wǎng)殼所有節(jié)點(diǎn)，得到僅在均布荷載作用下的支座反力。通過(guò)后處理循環(huán)獲取每個(gè)節(jié)點(diǎn)的支座反力并存入數(shù)組，刪除154單元，施加節(jié)點(diǎn)力與重力荷載，并進(jìn)而求解。
【操作步驟】
一、在CAD中繪制圖形，并形成面域，導(dǎo)出為sat格式，放入軟件工作目錄下
二、導(dǎo)入sat文件，并設(shè)置顯示模式為normal
三、定義單元、材料屬性、布爾運(yùn)算及劃分單元
/FACET,NORML
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展開(kāi) 從形函數(shù)與函數(shù)的連續(xù)可導(dǎo)性到ansys結(jié)果中的節(jié)點(diǎn)解與單元解的差異
如題，《從形函數(shù)與函數(shù)的連續(xù)可導(dǎo)性到ansys結(jié)果中的節(jié)點(diǎn)解與單元解的差異》，形函數(shù)對(duì)結(jié)果的影響大部分人都能聯(lián)想到二次單元比線性單元求得的結(jié)果更精確，但該文要表達(dá)的不僅如此，而是從更一般地討論怎么從單元的形函數(shù)來(lái)理解節(jié)點(diǎn)解與單元解之間的差異。
首先討論單元的階次。作為基礎(chǔ)我們應(yīng)該明白網(wǎng)格與單元的區(qū)別，網(wǎng)格是將幾何體離散化后的結(jié)構(gòu)，即組成幾何體的微元，單元是這些微元的幾何、物理或數(shù)學(xué)屬性（這里我們并不打算詳細(xì)討論單元的這些屬性，但是這些知識(shí)會(huì)方便對(duì)本文的理解）。我們經(jīng)常在使用ansys或其他CAE軟件時(shí)經(jīng)常會(huì)遇到單元的選擇以及單元階次的選擇，一般一種單元包括線性單元和二次單元甚至更高級(jí)的單元，比如在ansys中經(jīng)常被使用的shell181（左）和shell281（右），線性單元使用的形函數(shù)是一次的多項(xiàng)式，高次單元使用的形函數(shù)是高次的多項(xiàng)式，形函數(shù)用于描述相鄰節(jié)點(diǎn)之間的位移場(chǎng)，所以高次的單元可以更好的描述形狀復(fù)雜的幾何體。
不同于常規(guī)材料力學(xué)中通過(guò)平衡方程求解（首先求得的解是力解），有限元方式求解的特點(diǎn)是首先求解出的結(jié)果是節(jié)點(diǎn)的位移解，即displacement of nodes，所有的節(jié)點(diǎn)位移形成了位移場(chǎng)，在空間上位移場(chǎng)一定是連續(xù)的，但是不一定是平滑的。哎哎，是不是特別熟悉的感覺(jué)，正是和高數(shù)中函數(shù)的連續(xù)性和可導(dǎo)性?xún)蓚€(gè)性質(zhì)非常相似，不用奇怪，位移場(chǎng)本來(lái)就是用函數(shù)描述的，所以自然就存在函數(shù)的性質(zhì)，所以用函數(shù)的性質(zhì)來(lái)理解就可以方便解釋一些現(xiàn)象了，下圖分別是用兩種形函數(shù)描述的位移場(chǎng)，在有限元求解后得到的首先是節(jié)點(diǎn)位移解，即圖中5個(gè)節(jié)點(diǎn)的位移，假如每個(gè)節(jié)點(diǎn)的位移用坐標(biāo)x\y\z的函數(shù)來(lái)表示，然后通過(guò)形函數(shù)插值得到相鄰節(jié)點(diǎn)之間的位移（也是xyz的函數(shù)），上圖是用一次形函數(shù)插值，下圖是用二次形函數(shù)插值。
展開(kāi) 【原創(chuàng)】能夠生成ANSYS中節(jié)點(diǎn)應(yīng)力釋放所需文件的小程序
有節(jié)點(diǎn)限制，請(qǐng)注意！
根據(jù)上一步的計(jì)算結(jié)果（nodecal）數(shù)據(jù)文件生成ansys應(yīng)力釋放所需要的節(jié)點(diǎn)應(yīng)力文件，
可以按不同比例生成應(yīng)力文件.歡迎大家給出意見(jiàn)。
使用方法：將結(jié)果數(shù)據(jù)文件，命名為exam.dat，具體格式如例子。
運(yùn)行node_force.exe，即可。
生成的nodeforce.dat就是ansys所需格式的文件，用input讀入即可。
可以大大提高對(duì)各節(jié)點(diǎn)進(jìn)行應(yīng)力釋放的效率！為平面應(yīng)變的隧道開(kāi)挖而設(shè)計(jì)！
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ANSYS中的節(jié)點(diǎn)解與單元解是怎么回事？下次別說(shuō)你還不懂
這里就留下一個(gè)問(wèn)題，為什么186單元也只輸出八個(gè)節(jié)點(diǎn)的值？
后來(lái)注意到，前一篇文章提過(guò)一個(gè)概念，縮減積分單元和完全積分單元，重新檢查了一下ANSYS默認(rèn)的單元設(shè)置，如圖3所示，默認(rèn)的單元設(shè)置是Reduced integr(縮減積分)，為了查看完全積分單元輸出單元解是否也還是八個(gè)節(jié)點(diǎn)的值，修改設(shè)置并重新計(jì)算，同樣的單元的單元應(yīng)力解如圖4所示。
圖3
圖4
結(jié)果發(fā)現(xiàn)依然還是輸出8個(gè)節(jié)點(diǎn)的值，這個(gè)和理論上的單元應(yīng)力輸出解不一致，按道理應(yīng)該是輸出27個(gè)積分點(diǎn)的值才對(duì)。為了證明這個(gè)結(jié)論，采用Abaqus軟件計(jì)算，采用20節(jié)點(diǎn)完全積分單元進(jìn)行計(jì)算。計(jì)算后查詢(xún)某個(gè)單元的單元解，如圖5所示：
圖5
圖5中沒(méi)有顯示完全，但是輸出的單元的解確實(shí)是27個(gè)。
重新采用Abaqus計(jì)算8節(jié)點(diǎn)完全積分單元，某個(gè)單元的單元輸出解如圖6所示：
圖6
正好是八個(gè)單元輸出解。
再重新計(jì)算8節(jié)點(diǎn)縮減積分單元，輸出單元的單元輸出解如圖7所示：
圖7
圖7中只有一個(gè)單元輸出解，因?yàn)椴捎每s減積分單元后，8節(jié)點(diǎn)單元只有一個(gè)積分點(diǎn)。
而20節(jié)點(diǎn)單元縮減積分后，有7個(gè)積分點(diǎn)，應(yīng)該輸出7個(gè)單元解，經(jīng)過(guò)計(jì)算如圖8所示：
圖8
圖8正好是7個(gè)輸出解。
Abaqus的計(jì)算表明單元輸出解果然是輸出單元積分點(diǎn)的值，采用完全積分和縮減積分單元輸出解不一樣，求解精度不一樣。
那么為什么ANSYS則沒(méi)有這種規(guī)律呢？
其實(shí)后臺(tái)程序計(jì)算是肯定是按照理論上走的，也就是先得到節(jié)點(diǎn)的位移，再得到單元積分點(diǎn)的應(yīng)力應(yīng)變，再外推得到各個(gè)單元節(jié)點(diǎn)的應(yīng)力應(yīng)變，最后平均得到節(jié)點(diǎn)解。
ANSYS之所以顯示的單元解不是單元積分點(diǎn)的解，而是各個(gè)節(jié)點(diǎn)的解，是因?yàn)?em>ANSYS已經(jīng)在得到單元積分點(diǎn)的解之后經(jīng)過(guò)外推得到了單元各個(gè)角節(jié)點(diǎn)的解，但是還沒(méi)有做平均。
展開(kāi) ANSYS中的節(jié)點(diǎn)解與單元解是怎么回事？附solid186與solid185單元結(jié)果對(duì)比文檔下載
有限元在求解結(jié)構(gòu)問(wèn)題時(shí)，最先得到的是各個(gè)節(jié)點(diǎn)的位移，再通過(guò)彈性力學(xué)方程得到單元的應(yīng)力和應(yīng)變，得到的單元應(yīng)力應(yīng)變實(shí)際上是一個(gè)函數(shù)，這個(gè)函數(shù)能夠描述單元內(nèi)所有位置處的應(yīng)力場(chǎng)。無(wú)疑，這樣沒(méi)法在軟件中顯示結(jié)果，因此單元解需要確定一些積分點(diǎn)（高斯點(diǎn)），通過(guò)積分得到這些積分點(diǎn)的解，這些積分點(diǎn)的解代表單元解。
積分點(diǎn)通常和單元的節(jié)點(diǎn)位置不重合，因此想要得到單元節(jié)點(diǎn)的解，需要將積分點(diǎn)的解根據(jù)某種規(guī)則外推，以一種近似的方法得到單元節(jié)點(diǎn)的解。由于每個(gè)單元外推得到的單元節(jié)點(diǎn)解并不完全一致，因此，最初外推得到的單元的節(jié)點(diǎn)解不連續(xù)，為了讓其連續(xù)，將不同單元之間的節(jié)點(diǎn)外推得到的節(jié)點(diǎn)解進(jìn)行算術(shù)平均，這樣在連續(xù)節(jié)點(diǎn)處的節(jié)點(diǎn)解僅有一個(gè)數(shù)值，這樣便得到實(shí)際在軟件中顯示的節(jié)點(diǎn)解。
簡(jiǎn)短一點(diǎn)來(lái)說(shuō)：?jiǎn)卧馐欠e分點(diǎn)的解，節(jié)點(diǎn)解是外推后平均的解。很明顯，從數(shù)值精度上來(lái)講，單元解是高于節(jié)點(diǎn)解的。
采用ANSYS計(jì)算了一個(gè)簡(jiǎn)單的模型，分別采用solid185單元和solid186單元，185單元是8節(jié)點(diǎn)單元，186單元是20節(jié)點(diǎn)單元，分別計(jì)算后查詢(xún)；
最終，單元總數(shù)185為256個(gè)，186為256個(gè)，單元?jiǎng)澐忠粯樱?em>節(jié)點(diǎn)數(shù)不一樣，185單元?jiǎng)澐值哪Ｐ?em>節(jié)點(diǎn)數(shù)為459個(gè)，186單元?jiǎng)澐值臑?605個(gè)。
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