ansys 殼單元厚度
關(guān)注創(chuàng)建者：王靖雯 創(chuàng)建時(shí)間：2023-03-07
ansys 殼單元厚度的視頻教程
利用ANSA處理幾何獲得厚度不均勻的殼單元
展示了如何在ANSA中由具有不均勻厚度的幾何模型獲得可精確反映各處厚度的殼單元。可用于將薄壁型厚度不均的實(shí)體單元模型轉(zhuǎn)換成殼單元并且不喪失厚度特征。
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ansys 殼單元厚度的實(shí)例教程
對(duì)于厚度尺寸相對(duì)于其他幾何尺寸較小的結(jié)構(gòu)，我們常常采用殼單元來(lái)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(duì)復(fù)雜模型進(jìn)行簡(jiǎn)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），在Mechanical中可以設(shè)置隨某一坐標(biāo)變量變化的厚度值。
等厚度模型
厚度隨坐標(biāo)變化的模型
大多數(shù)情況下，以上厚度設(shè)置是能夠滿足工程分析需要的。但是，有一天突發(fā)奇想，我想建一個(gè)厚度值隨多個(gè)坐標(biāo)值變化的模型，現(xiàn)有的方法以函數(shù)進(jìn)行輸入厚度隨坐標(biāo)變化時(shí)，只允許輸入一個(gè)變量，怎么辦？
workbench提供了一個(gè)很好的工具—External Data。用它，可以將任意位置的厚度值進(jìn)行任意編輯，然后導(dǎo)入到Mechanical中。
展開(kāi) 對(duì)于ShellThickness
如果勾選了ShellThickness，會(huì)覆蓋原壁厚。
利用有限元分析解決工程實(shí)際問(wèn)題的過(guò)程中，經(jīng)常遇到需要把變厚度薄板簡(jiǎn)化為殼單元的問(wèn)題，本文就針對(duì)這一問(wèn)題，詳細(xì)闡述了如何在MSC APEX中實(shí)現(xiàn)變厚度殼單元。
首先我們來(lái)觀察下圖所示的模型：模型中存在變厚度的錐形薄板以及板料厚度的突變。
1、 導(dǎo)入幾何模型
2、 抽中面
為了獲得高質(zhì)量的中面，使用APEX的中間面增量功能漸進(jìn)的抽取中面，抽取中面后使用縫合面功能縫合面之間的小間隙，抽取后的中面如下圖：
3、 劃分網(wǎng)格
設(shè)置網(wǎng)格尺寸大小為0.5mm，對(duì)中面劃分網(wǎng)格，劃分的網(wǎng)格如下圖所示：
4、 賦予殼單元厚度
使用APEX中的自動(dòng)厚度計(jì)算功能自動(dòng)給殼單元賦予相應(yīng)的厚度：
界面參數(shù)設(shè)置如下：
1、選擇自動(dòng)檢測(cè)面以提取厚度
2、選擇基于分組容差自動(dòng)確定等厚度或者錐形厚度
3、厚度限制：10mm
4、容差組：0.02mm
（PS:此模型厚度變化范圍為0.2mm~1.2mm，為了讓軟件能夠更精確的識(shí)別模型的厚度特征，設(shè)置一個(gè)較小的容差值0.02mm）
首先選擇抽取的中面，鼠標(biāo)中鍵確定，然后選擇幾何模型，鼠標(biāo)中鍵確定，賦予完厚度的殼單元如下圖所示：
賦予完厚度的殼單元與幾何模型完全匹配。如上所述，我們可以利用APEX軟件簡(jiǎn)單輕松地實(shí)現(xiàn)變厚度的殼單元。
本文操作視頻鏈接：https://url.cn/5hEIPK3?sf=uri
展開(kāi) 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(lèi)型的單元來(lái)模擬。
通常情況下，不同類(lèi)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(lèi)型單元的連接節(jié)點(diǎn)處的自由度的耦合問(wèn)題，是一個(gè)比較令人頭疼的問(wèn)題。
在ANSYS中通常可以用耦合命令CP來(lái)耦合不同類(lèi)型單元在連接節(jié)點(diǎn)處的自由度(DOF)。
也可以用CE命令來(lái)認(rèn)為添加自由度之間的約束方程來(lái)達(dá)到耦合的目的。
下面是一個(gè)簡(jiǎn)單的算例，使用了CE命令來(lái)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(lái)模擬，在上下表皮之間有起支撐作用的桿件，用link8單元來(lái)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(hào)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(dòng)自由度；
shell63在每個(gè)節(jié)點(diǎn)有ux,uy,uz這3個(gè)平動(dòng)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(lái)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(hào)為117的節(jié)點(diǎn)耦合
nkpt,101,9 !
展開(kāi) 實(shí)體單元和殼單元之間的連接是ANSYS中常見(jiàn)的問(wèn)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(dòng)自由度，而殼單元每個(gè)節(jié)點(diǎn)有3個(gè)平動(dòng)自由度和3個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)自由度），對(duì)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(duì)實(shí)體-殼單元的連接方法進(jìn)行說(shuō)明。
1 單元類(lèi)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(duì)于兩種單元之間的連接，通過(guò)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(lèi)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(kāi) 
ansys 殼單元厚度的相關(guān)專(zhuān)題、標(biāo)簽、搜索
ansys 殼單元厚度的最新內(nèi)容
LS-PrePost中顯示殼單元厚度10個(gè)月前
對(duì)于ShellThickness
如果勾選了ShellThickness，會(huì)覆蓋原壁厚。
實(shí)體單元和殼單元之間的連接是ANSYS中常見(jiàn)的問(wèn)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(dòng)自由度，而殼單元每個(gè)節(jié)點(diǎn)有3個(gè)平動(dòng)自由度和3個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)自由度），對(duì)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(duì)實(shí)體-殼單元的連接方法進(jìn)行說(shuō)明。
1 單元類(lèi)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(duì)于兩種單元之間的連接
對(duì)于厚度尺寸相對(duì)于其他幾何尺寸較小的結(jié)構(gòu)，我們常常采用殼單元來(lái)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(duì)復(fù)雜模型進(jìn)行簡(jiǎn)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
利用有限元分析解決工程實(shí)際問(wèn)題的過(guò)程中，經(jīng)常遇到需要把變厚度薄板簡(jiǎn)化為殼單元的問(wèn)題，本文就針對(duì)這一問(wèn)題，詳細(xì)闡述了如何在MSC APEX中實(shí)現(xiàn)變厚度殼單元。
首先我們來(lái)觀察下圖所示的模型：模型中存在變厚度的錐形薄板以及板料厚度的突變。
1、 導(dǎo)入幾何模型
2、 抽中面
前面文章主要講解了2d梁?jiǎn)卧c2d實(shí)體單元的剛接問(wèn)題，今日主要講解3d梁?jiǎn)卧c殼單元的剛接問(wèn)題。前面文章有講，梁?jiǎn)卧齊OtZ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?jiǎn)卧c殼單元的剛接問(wèn)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?jiǎn)卧c殼單元?jiǎng)傂赃B接按照位置關(guān)系的不同，可分為三類(lèi)：
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(jiǎn)單說(shuō)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(duì)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(duì)于單元坐標(biāo)系
板殼彎曲理論簡(jiǎn)介
1. 板殼分類(lèi)
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(lèi)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(duì)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(lái)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(duì)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(duì)于一個(gè)平面，劃分網(wǎng)格非常簡(jiǎn)單
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(duì)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(lái)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(duì)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(duì)于一個(gè)平面，劃分網(wǎng)格非常簡(jiǎn)單
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(duì)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(lái)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(duì)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(duì)于一個(gè)平面，劃分網(wǎng)格非常簡(jiǎn)單
