ansys平面單元的案例
在ANSYS 中3維坐標下的 shell structure 使用2D 平面單元劃分，應該使用哪個單元型號的單元
在ANSYS 中3維坐標下的 shell structure 使用2D 平面單元（僅考慮平面內的位移）劃分，應該使用哪個單元型號的單元？
平面四邊形四節(jié)點單元計算程序與ANSYS結果對比
為什么要導出單元剛度矩陣
在學習有限元方法時，我們會需要編寫程序計算結構的單元剛度矩陣。此外，當我們需要做有限元軟件二次開發(fā)時，我們也需要驗證所做的開發(fā)是否正確。為了驗證程序正確性，我們可以從商業(yè)有限元軟件中導出單元剛度矩陣來驗證程序的計算結果。下面簡單介紹從ansys軟件中導出平面四邊形四節(jié)點單元的單元剛度矩陣。
平面四邊形四節(jié)點單元示例
如圖所示，計算這兩個單元組成單元剛度矩陣，并組裝成整體剛度矩陣，求解各個節(jié)點的位移。
展開 平面三角桁架（常為屋架）ANSYS靜力分析（桿單元） ￥1.25
作者介紹： 力學碩士，有七年的結構有限元分析經(jīng)驗
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在ANSYS中，桁架結構（只承受拉壓，不承受彎矩）要使用桿單元（link單元）進行分析。在新版的ANSYS中，一般都推薦使用link180單元，該單元有兩個節(jié)點，每個節(jié)點有三個平移自由度。對于本文的平面三角桁架分析，有如下注意事項：
1 link180是三維桿，分析平面問題，需要約束一個自由度，一般為Z向。
2 桁架結構的建模，可以直接從節(jié)點單元開始，因為桁架的每根桿都只劃分為一個單元。
3 link180單元的截面雖然可以用sectype和secdata來定義，但計算本質還是轉化為實常數(shù)。
4 對于桿結構，荷載都施加在節(jié)點上，桿單元不能施加線荷載。
對于線模型（桿結構，梁結構，管結構），SECTYPE和SECDATA是很重要的命令：
當命令sectype的type是link的時候，secdata定義桿截面面積。
如果讀者想詳細了解SECTYPE和SECDATA，可以輸入help, sectype或者help, secdata。如下圖：
然后按一下鍵盤的enter，軟件會跳出help文件，詳細解釋sectype。
后文目錄：
一：建模
二：求解
三：后處理
四：源文件
展開 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：
平面單元和3D單元在處理幾何非線性有何區(qū)別？
我用abaqus分析了一個彈性薄板在平面內應力作用下（軸向受拉）的約束反力和位移的曲線（荷載位移曲線），用的是位移加載的方式。分別用C3D8R單元和CPS4R單元進行模擬，當關閉大變形時，得出的兩條曲線完全重合；打開大變形后，兩條曲線差別很明顯，應變越大，差距越大。請問版主，這是什么原因呀？
abaqus在處理幾何非線性的時候，兩種單元的處理方式有什么區(qū)別呢？
請版主幫我想想辦法，謝謝。
ansys平面應力和平面應變問題
ansys平面應力和平面應變問題：
如果能將三維問題簡化為二維問題，將大大節(jié)約計算時間。對于平面應力和平面應變問題就可以實現(xiàn)這種簡化，本問將介紹一下平面應力和平面應變的概念。
平面應力：只在平面內有應力，與該面垂直方向的應力可忽略，例如薄板拉壓問題。
平面應變：只在平面內有應變，與該面垂直方向的應變可忽略，例如水壩側向水壓問題。
淺談平面應力和平面問題及其ANSYS實現(xiàn)
此時，只剩下平行于xy面的三個應變分量：
ε
x，ε
y，γ
xy
這就是平面應變問題。
說明：
1.平面應力和平面應變問題的區(qū)別：平面應力: εz≠0 ，軸向遠小于橫向；平面應變: σz≠0，橫向遠小于軸向。
2. 平面問題的求解體系：8 個未知數(shù)，必須建立8 個相互獨立的方程才能得以求解。
3. 平面問題方程來源：
a. 平衡微分方程：建立應力和力之間的關系，總共3個，力矩平衡方程推出切應力互等，所以還剩x，y方向力的平衡方程；
b. 幾何方程：建立應變與位移之間的關系，總共3個；
c. 物理方程：建立應力與應變之間的關系，總共3個。
以上只是對平面問題簡單的論述，若讀者想深入學習，可參閱徐芝綸教授編著的《彈性力學》第5版。
使用ANSYS求解該問題時，我們從以下幾個方面入手：
1.確定分析類型：根據(jù)例題所示結構，確定分析類型為靜力學分析；
2.通過對例題結構進行分析，可知該結構符合平面應變問題；計算時可選擇任意橫截面，使用平面單元進行計算；
3.該橫截面同時關于x軸和y軸對稱，計算時可使用四分之一結構計算。
Step1：在SCDM中創(chuàng)建平面模型。
由于我們使用平面應變模型計算，所以建模時必須要將橫截面建立在xy平面上。根據(jù)題目中給的幾何尺寸，在xy平面上建立一個四分之一的圓環(huán)面。草繪完成后，點擊頂部的Pull或者底部Return to 3D mode，然后按ESC鍵，將草繪轉化成面。建立完成以后，點擊菜單欄Workbench→ANSYS transfer→2020R1進入Workbench。
Step2：
設置分析類型（2D）。
展開 平面四邊形單元的剛度矩陣的推導 ￥2
本圖片是取自《有限元方法基礎教程》（國際單位制）（第五版）， 第六章 建立平面應力和平面應變剛度方程。
==》本博客是對于四節(jié)點四邊形單元的剛度矩陣的推導，沒有編程的實現(xiàn)。
ABAQUS UEL - 損傷材料本構簡單應用于4節(jié)點平面單元 ￥300
利用ABAQUS自定義單元子程序，既可以開發(fā)新的單元，同時也可以定義新的材料本構模型。本文以損傷模型簡單應用于4節(jié)點平面單元為案例，介紹ABAQUS UEL的開發(fā)和使用。
如上圖所示，該單元包含4個節(jié)點，每個節(jié)點有兩個自由度，分別在水平（X）和垂直（Y）方向運動。節(jié)點1的兩個自由度被固定，節(jié)點4的水平自由度被固定，節(jié)點2的垂直自由度被固定。節(jié)點3和節(jié)點4在垂直方向上向上運動，位移為0.1mm。該正方形單元的邊長為100mm。在input文件里，坐標表示為，
定義節(jié)點組合與邊界條件為，
為了讓模型收斂性更好，采用quasi-newton 求解器。時間步設置為，
在文件夾中通過Powershell提交job和子程序，
單個單元的變形為，
采用不同的 ??
，在后處理中得到損傷因子的變化，
相對應的力-時間關系為，
對于多個單元的情況，比如9單元組成的模型，
具體介紹見知乎：ABAQUS UEL - 損傷材料本構簡單應用于4節(jié)點平面單元 - 知乎 (zhihu.com)
相對應的UEL代碼和input文件在付費內容中，
展開 平面四節(jié)點等參單元程序
用C語言編寫的程序，計算結果寫成兩個文件，一個輸出節(jié)點位移和單元應力，另一個可以用tecplot打開，看位移云圖和應力云圖
平面四節(jié)點等參單元.part3.rar
平面四節(jié)點等參單元.part1.rar
平面四節(jié)點等參單元.part2.rar
ABAQUS UEL-梯度損傷模型應用于4節(jié)點平面單元 ￥600
傳統(tǒng)損傷模型對于單元的尺寸十分敏感，不同單元尺寸會導致有限元模型精度出現(xiàn)明顯偏差。針對該問題，梯度損傷（Gradient-damage）模型的概念被提了出來。
本文詳細介紹了如何將梯度損傷模型應用于4節(jié)點平面單元，并在有限元模型中進行模擬。
ABAQUS提供了UEL（user defined element）給使用者進行開發(fā)。筆者利用UEL開發(fā)4節(jié)點平面單元，其邊界條件如下圖所示。其中，節(jié)點1的X、Y方向被限制住，節(jié)點2的Y方向被限制，節(jié)點4的X方向被限制，節(jié)點3、4的Y方向有豎向位移0.1mm。單元為100*100mm的二維正方形。
每個節(jié)點除了X和Y方向的位移，還帶有非局部應變（nonlocal strain）。
單個單元模型，
多個單元模型，
具體內容可參見知乎文章：
ABAQUS UEL-梯度損傷模型應用于4節(jié)點平面單元 - 知乎 (zhihu.com)
相應的input文件和uel代碼付費可見，
展開 
Abaqus中平面應力單元高斯積分點的順序
可以輸出umat接口中的變量coords進行查看
write(*,"(A,I4)") "npt = ", npt
write(*,"(A,3ES16.8)") "coords = ", coords
結果為：
npt = 1
coords = -5.77350269E-01 -5.77350269E-01 1.00000000E-02
npt = 2
coords = 5.77350269E-01 -5.77350269E-01 1.00000000E-02
npt = 3
coords = -5.77350269E-01 5.77350269E-01 1.00000000E-02
npt = 4
coords = 5.77350269E-01 5.77350269E-01 1.00000000E-02
因此Abaqus中平面應力單元高斯積分點的順序為：
展開 平面應變單元CPE4R齒輪傳動接觸應力計算 ￥49.9
厚齒輪的應力符合平面應變狀態(tài)，可以采用平面應變單元CPE4R來進行快速接觸應力計算。
在sketch模塊建立非對稱結構齒輪的草圖，然后建立part，并在assembly模塊進行裝配。
非對稱齒輪草圖
齒輪裝配體
通過適當?shù)慕Y構設計，非對稱齒輪可以在定速轉動的情況下獲得按某規(guī)律的變化轉速，在工程上經(jīng)常會用到。
非對稱齒輪傳動分析結果
非對稱齒輪應力云圖
非對稱齒輪齒合區(qū)域局部應力云圖
三角形常應變單元解平面問題實施步驟與注意事項
利用上面討論的三角形常應變單元解平面問題，其具體步驟可歸納如下:
1)將要計算的彈性體劃分成三角形單元。對結點進行編號，列出結點坐標作為輸入信息。
(2)對單元進行編號，列出單元三個結點的號碼作為輸入信息。
(3)計算載荷的等效結點力，把等效結點力作為輸入信息。
(4)按照(6)式計算各單元的常數(shù)bi、ci、bj、cj、bm、cm，再按照(4)計算2A。
(5)按照(35)式計算各單元的剛度矩陣。
(6)形成整體剛度矩陣。
(7)處理約束及消除剛體位移。
(8)解線性方程組(32)式，求結點位移。
(9)按照(20)式計算應力矩陣，再按(18)式計算單元應力。根據(jù)需要計算主應力和主方向。
通常步驟(4)至(9)均由計算機來完成，而步驟(1)至(3)可以用手工完成，也可由計算機來完成。在實現(xiàn)以上各步驟時，為了達到一定的計算精度，節(jié)約計算機存儲量，縮短計算機運行時間等目的，還需要注意下列事項。
1、利用對稱性
在劃分單元前要研究一下，計算對象是否有對稱變形或反對稱變形存在，從而確定是否需要取整個物體，還是取部分物體作為計算模型。例如圖8a所示受純彎曲的梁，它對于x,y軸都對稱，而載荷對于y軸對稱，對于x軸反對稱。可見，應力和應變亦將具有同樣的對稱和反對稱特性，所以我們只需計算1/4梁就行了。分離體如圖8b所示。對于刪去部分結構的影響可以這樣考慮：對于處于y軸對稱面內各結點的x方向位移和y方向分布力都應等于零，而對于處在x軸反對稱面上的各結點的x方向位移和y方向分布力亦都應等于零。這些條件相當于安置如圖8b中的約束。圖中o點上安置y方向的約束是為了消除剛體位移而設置的。又例如在分析圖9中所承受均勻壓力的厚壁圓筒時，根據(jù)結構和載荷軸對稱的性質，我們可以取出一個小扇形(圖中陰影部分)進行計算。
展開 2階8節(jié)點減縮積分平面應變單元子程序UELMAT ￥1
2階8節(jié)點減縮積分平面應變單元子程序UELMAT源代碼及計算算例
