ansys常用殼單元
關(guān)注創(chuàng)建者：王靖雯 創(chuàng)建時(shí)間：2023-03-07
ansys常用殼單元的視頻教程
【ANSYS APDL】常用單元系列課程
【課程描述】分享ANSYS APDL中常用的單元類型（主要為結(jié)構(gòu)分析的常用單元）。包括單元的輸入?yún)?shù)與選項(xiàng)（實(shí)常數(shù)、keyopt等）、輸出數(shù)據(jù)等，并就每種單元的典型用法羅列2-3個(gè)實(shí)例。
免費(fèi) 2小時(shí)34分鐘 1872播放
查看
ansys常用殼單元的實(shí)例教程
在比較復(fù)雜的結(jié)構(gòu)的有限元分析中，不同的結(jié)構(gòu)部件通常使用不同類型的單元來模擬。
通常情況下，不同類型的單元的各個(gè)節(jié)點(diǎn)的自由度數(shù)目是不同的，不同類型單元的連接節(jié)點(diǎn)處的自由度的耦合問題，是一個(gè)比較令人頭疼的問題。
在ANSYS中通?？梢杂民詈厦頒P來耦合不同類型單元在連接節(jié)點(diǎn)處的自由度(DOF)。
也可以用CE命令來認(rèn)為添加自由度之間的約束方程來達(dá)到耦合的目的。
下面是一個(gè)簡單的算例，使用了CE命令來耦合連接節(jié)點(diǎn)處的自由度。
模型是航天器的機(jī)翼的一個(gè)Section的某一個(gè)隔框。上下表皮是薄殼結(jié)構(gòu)，用Shell63單元來模擬，在上下表皮之間有起支撐作用的桿件，用link8單元來模擬。
建模的時(shí)候，link8單元和shell63單元在連接有各自獨(dú)立的節(jié)點(diǎn)。即：link8單元和shell63單元的節(jié)點(diǎn)在連接處是重合的，但是，節(jié)點(diǎn)編號是各自獨(dú)立的。
link8單元在每個(gè)節(jié)點(diǎn)有 ux,uy,uz3個(gè)平動自由度；
shell63在每個(gè)節(jié)點(diǎn)有ux,uy,uz這3個(gè)平動自由度和rotx,roty,rotz這3個(gè)轉(zhuǎn)個(gè)自由，共6個(gè)自由度。
在耦合節(jié)點(diǎn)處，兩個(gè)耦合節(jié)點(diǎn)的ux,uy,uz自由度應(yīng)該是相等的。
這個(gè)等式可以用CE命令來描述。
完整的命令流如下：
finish
/clear,start
/prep7
!定義第一種材料屬性；
mp,ex,1,30e6
mp,prxy,1,0.3
!定義shell63單元和實(shí)常數(shù)；
et,1,shell63
r,1,1e-3
!建立幾何模型；
rectng,31.8,33.2,0,0.3556
agen,2,1,1,1,0,0,1
a,1,4,8,5
a,6,7,3,2
KL,7,0.5, ,
KL,3,0.5, ,
在關(guān)鍵點(diǎn)處生成節(jié)點(diǎn)；
nkpt,100,4 !與編號為117的節(jié)點(diǎn)耦合
nkpt,101,9 !
展開 實(shí)體單元和殼單元之間的連接是ANSYS中常見的問題。即使兩種單元之間共節(jié)點(diǎn)，但單元之間不連續(xù)（實(shí)體單元每個(gè)節(jié)點(diǎn)有3個(gè)平動自由度，而殼單元每個(gè)節(jié)點(diǎn)有3個(gè)平動自由度和3個(gè)轉(zhuǎn)動自由度），對于兩種單元之間面面接觸，可直接定義剛域，本文主要采用MPC法對實(shí)體-殼單元的連接方法進(jìn)行說明。
1 單元類型
算例模型中，實(shí)體單元采用SOLID45，殼單元采用SHELL63，接觸位置不共節(jié)點(diǎn)。對于兩種單元之間的連接，通過目標(biāo)單元TARGE170和接觸單元CONTA175實(shí)現(xiàn)，定義約束為實(shí)體-殼約束，接觸單元為MPC算法，接觸類型為綁定接觸。
2 有限元模型和綁定接觸
圖1 底部固定約束，殼單元施加均布荷載
圖2 目標(biāo)單元和接觸單元
3 計(jì)算結(jié)果
圖3 von Mises stress
圖4 X-Component of displacement
付費(fèi)內(nèi)容為相關(guān)命令流。
展開 例如采用ANSYS模擬一個(gè)多層混凝土框架結(jié)構(gòu)，一般除計(jì)算整體指標(biāo)外，我們在計(jì)算具體荷載作用時(shí)（如風(fēng)荷載、地震作用、恒載、活載等），樓板一般采用彈性版，此時(shí)可用殼單元模擬，主梁、次梁采用梁單元模擬，此時(shí)變?yōu)榱?em>單元包含在殼面內(nèi)的情況，當(dāng)然此類情況是否需要考慮截面偏置，可根據(jù)具體工程而定。
對這中梁單元包含在殼單元面內(nèi)的情況，只需要將梁單元與殼單元共用節(jié)點(diǎn)即可，而無須格外建立約束方程。
三、梁單元在殼單元內(nèi)但不包含
此種情況為梁與殼位于同一面內(nèi)，但其中面不包含梁線，適用于多尺度建模分析（如下圖）。梁單元與殼單元的連接在端部可以通過剛性梁和剛性區(qū)域兩種方式連接。剛性梁采用MPC184單元，剛性區(qū)域采用Cerig命令，具體使用方法下期文章討論。
展開 Analysis a box beam section with shell elements of ANSYS
! 用ansys的殼體單元分析箱梁
! Box dimension: 10*4*4m with shell thickness of 0.04m
! By Lu Xinzheng, Depart. Civil Engineering, Tsinghua University, Beijing
! 陸新征，清華大學(xué)土木系
! Aug. 2004
! Define the Element
! 定義單元
/PREP7
!*
ET,1,SHELL93
!*
! Define the section for shells
! 定義殼單元截面
R,1,.04, , , , , ,
!*
! Define the material
! 定義材料
MPTEMP,,,,,,,,
MPTEMP,1,0
MPDATA,EX,1,,200e9
MPDATA,PRXY,1,,.3
! Setup the model
! 建模
! Define the keypoints
! 定義關(guān)鍵點(diǎn)
k,1,0,0,0
k,2,4,0,0
k,3,4,4,0
k,4,0,4,0
! Define the lines
! 定義線
l,1,2
l,2,3
l,3,4
l,4,1
! Define the section area
! 定義截面
a,1,2,3,4
! Extrude a volumn from area
! 從面拉伸得到體
VEXT,1, , ,0,0,10,,,,
! Delete useless volumn and areas
! 刪除不必要的體和面
VDELE, 1
ADELE,1,2,1
! Mesh
!
展開 <p>ANSYS單元庫為我們提供了上百種單元，按照點(diǎn)、線、面及體四種幾何應(yīng)用對象，可以將其分為四類。我們在進(jìn)行項(xiàng)目分析時(shí)，單元類型選擇就是一項(xiàng)很重要的工作，這直接關(guān)乎到我們有限元模型的準(zhǔn)確性，仿真結(jié)果的精確度和可信度!所以在我們進(jìn)行分析前，務(wù)必要學(xué)習(xí)單元的基礎(chǔ)知識，了解不同單元的應(yīng)用場景和區(qū)別，這就是我們做好單元類型選擇的前提，做好CAE分析的基礎(chǔ)。</p><p>在我們平時(shí)的學(xué)習(xí)工作中，大概率是遇到一兩種單元類型，每種單元類型可能應(yīng)用到若干種不同的單元，但是我們使用最頻繁的也就幾種。此帖作為個(gè)人學(xué)習(xí)總結(jié)帖，旨在歸納總結(jié)，幫自己梳理思路，會在后期進(jìn)行補(bǔ)充和修正，暫不公開。</p><div contenteditable="false" width="100%"><img src="https://img.jishulink.com/upload/201809/b3f36241e9704c9e921accfe16a18181.png" title="6.png" alt="6.png" style="max-width:760px;" data-mobile-src="https://img.jishulink.com/upload/201809/b3f36241e9704c9e921accfe16a18181.png?image_process=/format,webp/quality,q_40/resize,w_400" data-pc-src="https://img.jishulink.com/upload/201809/b3f36241e9704c9e921accfe16a18181.png?
展開 
ansys常用殼單元的相關(guān)專題、標(biāo)簽、搜索
ansys常用殼單元的最新內(nèi)容
實(shí)體單元和殼單元之間的連接是ANSYS中常見的問題。即使兩種單元之間共節(jié)點(diǎn)，但單元之間不連續(xù)（實(shí)體單元每個(gè)節(jié)點(diǎn)有3個(gè)平動自由度，而殼單元每個(gè)節(jié)點(diǎn)有3個(gè)平動自由度和3個(gè)轉(zhuǎn)動自由度），對于兩種單元之間面面接觸，可直接定義剛域，本文主要采用MPC法對實(shí)體-殼單元的連接方法進(jìn)行說明。
1 單元類型
算例模型中，實(shí)體單元采用SOLID45，殼單元采用SHELL63，接觸位置不共節(jié)點(diǎn)。對于兩種單元之間的連接
單元公式
LS-DYNA是一種通用有限元程序，用于分析結(jié)構(gòu)的大變形靜力和動力響應(yīng)，包括結(jié)構(gòu)耦合到流體。主要的解決方法是基于顯式動力學(xué)。所有的有限元模型，都必然涉及網(wǎng)格劃分，ANSYS LS-DYNA針對劃分的網(wǎng)格，包括四節(jié)點(diǎn)四面體、八節(jié)點(diǎn)實(shí)體單元、二節(jié)點(diǎn)梁單元、三節(jié)點(diǎn)和四節(jié)點(diǎn)殼單元、八節(jié)點(diǎn)實(shí)體殼單元
對于厚度尺寸相對于其他幾何尺寸較小的結(jié)構(gòu)，我們常常采用殼單元來代替三維實(shí)體單元進(jìn)行分析。殼單元模型雖然不像三維實(shí)體模型那樣更接近真實(shí)模型，但其單元及節(jié)點(diǎn)數(shù)量少，計(jì)算量小，在工程中對復(fù)雜模型進(jìn)行簡化時(shí)，采用殼單元能大大降低工作量和計(jì)算難度。
在建立殼單元模型時(shí)，我們需要輸入殼的厚度值，該厚度值可以在DM中設(shè)置，也可以在Mechanical中設(shè)置。DM中僅允許輸入常量厚度值（即等厚度
<p>ANSYS單元庫為我們提供了上百種單元，按照點(diǎn)、線、面及體四種幾何應(yīng)用對象，可以將其分為四類。我們在進(jìn)行項(xiàng)目分析時(shí)，單元類型選擇就是一項(xiàng)很重要的工作，這直接關(guān)乎到我們有限元模型的準(zhǔn)確性，仿真結(jié)果的精確度和可信度!所以在我們進(jìn)行分析前，務(wù)必要學(xué)習(xí)單元的基礎(chǔ)知識，了解不同單元的應(yīng)用場景和區(qū)別，這就是我們做好單元類型選擇的前提，做好CAE分析的基礎(chǔ)。</p><p>在我們平時(shí)的學(xué)習(xí)工作中，大概率是遇到一兩種單元類型
前面文章主要講解了2d梁單元與2d實(shí)體單元的剛接問題，今日主要講解3d梁單元與殼單元的剛接問題。前面文章有講，梁單元除ROtZ外與殼單元有5個(gè)自由度物理意義相同，因而，當(dāng)需要考慮梁單元與殼單元的剛接問題時(shí)，只需考慮該自由度與殼單元其他自由度的約束方程。具體處理方式可根據(jù)實(shí)際情況采用不同的處理方法。
3d梁單元與殼單元?jiǎng)傂赃B接按照位置關(guān)系的不同，可分為三類：
部分朋友反應(yīng)在采用殼單元進(jìn)行仿真計(jì)算時(shí)不知如何提取殼單元的截面內(nèi)力，今日水哥就殼單元的截面內(nèi)力提取方法簡單說明下，供諸君參考一二。
首先講講殼單元的應(yīng)力和內(nèi)力輸出。
薄殼單元和中厚板殼單元應(yīng)力和內(nèi)力的輸出項(xiàng)目不盡相同，對于薄殼單元如 SHELL63 就不輸出次要應(yīng)力（τxz、τyz）和內(nèi)力（Nx、Ny），而中厚板殼單元?jiǎng)t輸出這些應(yīng)力和內(nèi)力。
注意，殼單元的內(nèi)力輸出均是相對于單元坐標(biāo)系
板殼彎曲理論簡介
1. 板殼分類
按板面內(nèi)特征尺寸與厚度之比劃分：
當(dāng) L/h < (5~8) 時(shí)為厚板，應(yīng)采用實(shí)體單元。
當(dāng) (5~8) < L/h < (80~100) 時(shí)為薄板，可選 2D 實(shí)體或殼單元
當(dāng) L/h > (80~100) 時(shí)為薄膜，可采用薄膜單元。
殼類結(jié)構(gòu)按曲率半徑與殼厚度之比劃分
ANSYS巧用殼單元給實(shí)體劃分六面體網(wǎng)格
1 概述
眾所周知，ANSYS經(jīng)典劃分網(wǎng)格的功能比較弱，映射劃分（Map）和掃掠劃分(Sweep)對幾何形狀的要求都十分高。而四面體網(wǎng)格一方面導(dǎo)致單元數(shù)目多余六面體，一方面給計(jì)算后處理帶來一定的不便。
有些情況下，幾何模型的結(jié)構(gòu)導(dǎo)致即使再怎么對模型進(jìn)行切分都不可能掃掠出六面體網(wǎng)格，這種情況下，可以巧妙地利用殼單元。
ANSYS經(jīng)典里對于一個(gè)平面，劃分網(wǎng)格非常簡單
土木計(jì)算過程中常用的單元和材料類型。
一、單元
（1）link(桿)系列：
link1(2D)和link8(3D)用來模擬珩架，注意一根桿劃一個(gè)單元。
link10用來模擬拉索，注意要加初應(yīng)變，一根索可多分單元。
link180是link10的加強(qiáng)版，一般用來模擬拉索。
（2）beam(梁)系列：
beam3(2D)和beam4(3D)是經(jīng)典歐拉梁單元
ANSYS巧用殼單元給實(shí)體劃分六面體網(wǎng)格
1 概述
眾所周知，ANSYS經(jīng)典劃分網(wǎng)格的功能比較弱，映射劃分（Map）和掃掠劃分(Sweep)對幾何形狀的要求都十分高。而四面體網(wǎng)格一方面導(dǎo)致單元數(shù)目多余六面體，一方面給計(jì)算后處理帶來一定的不便。
有些情況下，幾何模型的結(jié)構(gòu)導(dǎo)致即使再怎么對模型進(jìn)行切分都不可能掃掠出六面體網(wǎng)格，這種情況下，可以巧妙地利用殼單元。
ANSYS經(jīng)典里對于一個(gè)平面，劃分網(wǎng)格非常簡單
