ansys單元solid的案例
ANSYS中的節點解與單元解是怎么回事？附solid186與solid185單元結果對比文檔下載
而20節點單元縮減積分后，有7個積分點，應該輸出7個單元解，經過計算如圖8所示：
圖8
圖8正好是7個輸出解。
Abaqus的計算表明單元輸出解果然是輸出單元積分點的值，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則沒有這種規律呢？
其實后臺程序計算是肯定是按照理論上走的，也就是先得到節點的位移，再得到單元積分點的應力應變，再外推得到各個單元節點的應力應變，最后平均得到節點解。
ANSYS之所以顯示的單元解不是單元積分點的解，而是各個節點的解，是因為ANSYS已經在得到單元積分點的解之后經過外推得到了單元各個角節點的解，但是還沒有做平均。
也就是，ANSYS的單元解，其實不能完全看作單元解，筆者稱之為單元角節點解。
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展開 ANSYS不同單元類型連接專題（一）Solid-Beam單元的連接
不同單元類型連接，對初學者來說一直是個困擾，筆者在學習ANSYS的時候，也遇到了這個問題。今天開始，筆者將對ANSYS不同單元類型連接開設一個專題，仔細和大家說說不同單元類型，到底該怎么連。
我們知道，相同自由度的單元（如Beam-Shell）進行連接時，可以直接使用共節點連接；而不同自由度的單元連接時，需要建立約束方程。
注意：單元自由度的異同有兩個含義，即單元的自由度個數和自由度的物理意義。
為了給大家進行軟件操作演示，筆者隨便瞎編亂造了一個結構：橫截面為10mm×10mm，長度為200mm的方形梁，底端開了一個直徑為5mm的孔，模型如下。
我們知道，細長結構，我們可以使用Beam單元進行分析，可偏偏有好事者在一個完美的梁結構上開了個孔，這樣直接導致我們無法對其整體使用Beam單元了，那這樣的結構我們該如何處理呢？提供以下兩種方法：
方法一：對整個結構使用Solid單元進行分析；
方法二：孔附近使用Solid單元，其余位置使用Beam單元。這樣就引入了不同單元類型連接的問題。
為了比較不同單元類型連接后的精度，筆者建立了兩個靜力學項目：一個是全部使用Solid單元進行分析的模型
solid；另一個是使用Solid單元和Beam單元連接起來分析的
solid_beam。
打開workbench，建立兩個靜力學項目，分別命名為“solid”和“solid-shell”，并導入建立的幾何模型。
一、solid-beam計算。
展開 ANSYS不同單元類型連接專題（二）Solid-Beam單元的連接（類型二）
通過對比兩次計算的結果發現：
1）全部使用Solid單元進行分析和使用Solid單元和Beam單元連接起來進行分析，
計算結果幾乎完全一致；（整體應力最大數值的大小和位置，使用solid單元計算存在應力奇異，不進行比較）。
2）使用Solid單元和Beam單元建模和全部使用solid單元進行建模相比，節點數量大大減少，
顯著
降低了計算量。
三、連接原理。
詳見上篇文章
《ANSYS不同單元類型連接專題（一）Solid-Beam單元的連接》。
至此，本文完結。
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展開 ANSYS不同單元類型連接專題(三)—Solid-Shell連接
我們之前討論了ANSYS不同單元類型連接中的Solid-Beam單元的連接，通過研究Solid-Beam單元連接的兩種方式，梳理了一下不同單元類型連接時需要注意的關鍵點。今天我們開始討論Solid-Shell單元的連接。
我們知道，Shell單元有6個自由度，而Solid單元只有3個自由度，因此不能通過簡單的共節點方法實現Solid-Shell單元的連接。下面我們通過一個實例，研究下在ANSYS中是怎么實現Solid-Shell單元連接的。
對簡單的薄壁結構進行分析時，我們通常將其簡化成殼模型，可極大降低計算量，但在板上開一個階梯孔（如下圖），就沒法將其簡化成殼模型了，但如果主要研究階梯孔附近的應力情況，且不能有太大的計算量，此時我們可以采用Solid-Shell模型實現。
為了對比計算結果，筆者采用兩種方法對該結構進行分析：
方法一：對整個結構使用
Solid單元進行分析；
方法二：
階梯孔附近使用Solid單元，其余位置使用Shell單元。這樣就引入了不同單元類型連接的問題。
仿真過程
Step1
建立分析模型
在SCDM中建立如下圖所示的分析模型，其中薄板尺寸為200mm*100mm，厚度為10mm；階梯孔大孔直徑為30mm，深5mm；
階梯孔
小孔直徑為
20mm
，
深5mm。
將模型切分為兩部分，切分位置如下圖所示。切分完成后將沒帶階梯孔的部分進行抽中面處理。
展開 
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基于Ansys的立柱有限元分析與結構優化設計_張向宇.pdf
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ANSYS鋼筋混凝土建模方法概述
利用大型通用有限元軟件ANSYS進行鋼筋混凝土結構的建模、計算分析、結果處理是目前針對鋼筋混凝土進行數值模擬的重要步驟。如何采用ANSYS進行鋼筋混凝土建模，能否把握有限元模型的可行性、合理性是將有限元理論應用到實際工程中較為關鍵的一環。
按照目前在建模中對鋼筋的處理方式，ANSYS鋼筋混凝土建模方法主要分為三種：整體式、分離式以及組合式，每種方法都具有不同的建模特點，現略做總結如下。
一、整體式建模
ANSYS采用Solid65單元來模擬混凝土,所謂整體式建模也即是在建模過程中，通過對65單元進行實常數的設置來考慮鋼筋對混凝土結構的作用。這種方法將鋼筋彌散于整個單元中，并視單元為連續均勻材料。與其他方法比較，整體式建模的單元剛度矩陣綜合了鋼筋和混凝土單元的剛度矩陣，并且是一次性求得綜合的剛度矩陣。
因此，在采用整體建模方法時，在建模之前，應首先求得單元各個方向的配筋率，并設置實常數，一般適用于體量較大，配筋比較規整的鋼筋混凝土結構。整體式建模所得計算結果對比實驗來講，其計算的開裂荷載誤差較小，但開裂荷載后的整體荷載位移曲線與實驗相比誤差較大。但采用整體建模方法的主要好處是能有效避免因為單元細分導致的應力奇異問題，有利于提高整體計算的收斂性性能。
二、分離式建模
與整體式建模方法不同，分離式建模是指在建模過程中，考慮鋼筋與混凝土的相互作用，分別選用不同的單元來模擬鋼筋和混凝土。一般而言，鋼筋采用線單元link8模擬，混凝土選用配筋率為0的素混凝土Solid65單元模擬。
由于采用不同單元建模，如果認為結構在受外部荷載作用時，鋼筋與混凝土在相互約束情況下會產生相對滑移，這時可以在鋼筋與混凝土之間添加粘結單元來模擬鋼筋與混凝土之間的粘結與滑移，一般采用非線性彈簧conbin39。
展開 CAE前處理 | 高階單元在薄板網格劃分時的注意事項（2）
因此本文主要針對該問題進行對比探討，并進行典型例子的對比，進一步印證所得結果的可行性
02
對比說明
模型選取
不同厚度對比模型
本文同樣選取長厚比分別為20，50，100三種規模的四邊固定薄板作為基本模型，具體原因已在前文敘述，這里不再復述
網格處理
圖片來源于《Altair有限元仿真實踐原理》
在前文中，為了滿足厚度方向網格按照指定數量堆砌的要求，選擇了高階楔形單元進行對比計算
本文需要對比的為長度方向網格對計算精度的影響，因此不受上述限制，故而使用高階單元中最為常用的四面體進行對比計算，對比網格數量初步設置為2x2，4x4，8x8，12x12，16x16，20x20五組
不同面內尺寸網格
為保證變量單一，厚度方向網格均設置為一層網格，通過調控長度方向網格尺寸來保證不同數量網格要求，同時默認面內網格50x50，厚度方向1層為標準結果
求解器
為排除不同求解器基本單元之間的差異影響，本文同時使用Ansys，Abaqus，OptiStruct，Simulation四種求解器進行對比
其中Abaqus使用單元類型為C3D10，Ansys使用單元類型為Solid186，OptiStruct使用單元類型為Tetra10，Simulation使用單元類型為Tetra10
對比內容
參考結果示意
與前文相同，為了排除固定約束所帶來的應力奇異問題，本文同樣選取板中變形及米塞斯應力作為參考結果
03
展開 電磁成形技術理論研究進展
有如下兩種實現磁場力邊界條件的方式：一是兩種物理場求解時的網格劃分相同，隨時間變化的磁場力作為結構分析的邊界條件；二是把磁場中求解的電流密度J和磁感應強度B映射到結構單元網格中去，不須網格劃分相同[38]。因為上述模擬只涉及到了磁場對變形的影響，而沒有考慮變形對磁場的作用，因此這種耦合模擬方法被稱為“半耦合”[40]。
Yoichi Marakoshi [41] 和Yuichi Hashimoto [42]分別使用有限元軟件MARC對內筋成形（Inside Bead Forming）和脈沖壓力下短管局部變形和起皺進行了有限元分析。二者均忽略了軸向磁場力，并假定管坯的受力狀態為平面應變狀態。Frenten和Daehn等人[10]對文獻[12]中存在的問題應用CALE軟件進行了數值模擬。克服了磁力線被板料全部屏蔽在工件與線圈間隙內的假定，并能夠計算板料各板面上渦流所產生磁場的發展和變化，而且進一步把溫度的影響加入到本構關系中。1998年，Vincent J. Vohnout[43]應用無網格法軟件GEM對鋁合金板料復合成形進行了數值模擬。
黃尚宇[44]和王立峰[45]通過解析推導得到磁壓力，然后利用ADINA非線性有限元程序對板坯電磁成形過程進行了數值模擬。陸辛[46]通過動態拉伸實驗獲得了鋁合金LY12的動態本構方程，在此基礎上用 DYNAFORM軟件進行盒形LY12板材的電磁成形模擬。
ANSYS是一種通用的多物理場有限元軟件，具有模擬電磁—結構耦合場的能力。文獻[3]使用ANSYS提供的磁場—結構場耦合單元對平板電磁成形進行了模擬。因為沒有解決單元形狀嚴重畸變導致計算難以收斂的問題，得到的工件變形很小。文獻[47]用ANSYS耦合單元Solid62對電磁縮徑進行了耦合模擬。
展開 拓撲優化
這個技術通過使用設計變量（hi）給每個有限元的單元賦予內部偽密度來實現。這些偽密度用PLNSOL，TOPO命令來繪出。
例如，給定V=60表示在給定載荷并滿足最大剛度準則要求的情況下省去60%的材料。圖2-1表示滿足約束和載荷要求的拓撲優化結果。圖2-1a表示載荷和邊界條件，圖2-2b表示以密度云圖形式繪制的拓撲結果。
圖2-1 體積減少60%的拓撲優化示例
如何做拓撲優化
拓撲優化包括如下主要步驟：
1． 定義拓撲優化問題。
2． 選擇單元類型。
3． 指定要優化和不優化的區域。
4． 定義和控制載荷工況。
5． 定義和控制優化過程。
6． 查看結果。
拓撲優化的細節在下面給出。關于批處理方式和圖形菜單方式
不同的做法也同樣提及。
定義拓撲優化問題
定義拓撲優化問題同定義其他線性，彈性結構問題做法一樣。用戶需要定義材料特性（楊氏模量和泊松比），選擇合適的單元類型生成有限元模型，施加載荷和邊界條件做單載荷步或多載荷步分析。參見“ANSYS Analysis Procedures Guides”第一、二章。
選擇單元類型
拓撲優化功能可以使用二維平面單元，三維塊單元和殼單元。要使用這個功能，模型中只能有下列單元類型：
二維實體單元：SOLID2和SOLID82
三維實體單元：SOLID92和SOLID95
殼單元：SHELL93
二維單元用于平面應力問題。
指定要優化和不優化的區域
只有單元類型號為1的單元才能做拓撲優化。可以使用這種限制控制模型優化和不優化的部分。例如，如果要保留接近圓孔部分或支架部分的材料，將這部分單元類型號指定為2或更大即可：
…
ET,1,SOLID92
ET,2,SOLID92
…
TYPE,1
VSEL,S,NUM,,1,,2 ！用這些單元劃分的實體將被優化
VMESH,ALL
TYPE,2
VSEL,S,NUM,,3 ！
展開 