ansys梁?jiǎn)卧c殼單元的案例
ANSYS各類型單元連接專題講解(五)之3D梁單元與殼單元剛接
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?cè)谟?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?jiǎn)卧?/em>模擬，此時(shí)變?yōu)?em>梁?jiǎn)卧?/em>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(duì)這中梁?jiǎn)卧?/em>包含在殼單元面內(nèi)的情況，只需要將梁?jiǎn)卧?/em>與殼單元共用節(jié)點(diǎn)即可，而無(wú)須格外建立約束方程。
三、梁?jiǎn)卧?/em>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?jiǎn)卧?/em>與殼單元的連接在端部可以通過(guò)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 『轉(zhuǎn)貼』請(qǐng)教梁單元和殼單元的連接
請(qǐng)教各位：在對(duì)有限元模型劃分單元時(shí)，打算一部分用梁?jiǎn)卧?/em>劃分，另一部分用殼單元劃分（如果全部用殼單元進(jìn)行劃分則計(jì)算時(shí)間太長(zhǎng)，而且也沒有必要）。這樣就出現(xiàn)了一個(gè)問(wèn)題：梁?jiǎn)卧?/em>和殼單元的節(jié)點(diǎn)不一樣，變形不協(xié)調(diào)，給連接造成困難。我查過(guò)一些資料，說(shuō)不同單元之間的連接可以采用一種剛性桿或剛性片的單元（可能有些文獻(xiàn)也稱之為約束單元），但是具體怎么操作卻沒于明確說(shuō)明，現(xiàn)想請(qǐng)教大家這個(gè)問(wèn)題。謝謝！
WB14.0水上滑道結(jié)構(gòu)應(yīng)力分析（殼單元，梁單元在WB中應(yīng)用）
報(bào)告的關(guān)鍵點(diǎn)：殼單元和梁?jiǎn)卧?/em>在workbench中的應(yīng)用，殼單元和梁?jiǎn)卧?/em>是DM建模的顯著特征，在WB中建模，分析，方便，快捷。
ANSYS中桿單元和殼單元的單元耦合問(wèn)題
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(lái)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(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 !
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hyperworks小白，1D梁單元與殼單元該如何連接呢，求問(wèn)？這位移也太大了
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板單元，殼單元，膜單元以及面單元的區(qū)別與聯(lián)系 附膜單元與殼單元的區(qū)別下載
下載地址：膜單元與殼單元的區(qū)別
ANSYS APDL實(shí)體單元和殼單元（不共節(jié)點(diǎn)）之間的連接 ￥100
實(shí)體單元和殼單元之間的連接是ANSYS中常見的問(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 基于ansys的梁單元、實(shí)體單元徐變精細(xì)化分析（含各參數(shù)解釋） ￥25
徐變應(yīng)變可表達(dá)為：
其中， ?(t,τ)為徐變系數(shù)，需通過(guò)規(guī)范公式或?qū)嶒?yàn)數(shù)據(jù)擬合確定
Ansys程序中內(nèi)置金屬蠕變規(guī)律如下：
命令中詳細(xì)解釋了改公式的具體用法，以及參數(shù)意義。
二者除個(gè)別參數(shù)外形式具有異曲同工之妙，因此本案例給出用ansys精確分析混凝土徐變的方法，案例背景模擬了一個(gè)混凝土PK梁特定工況下的徐變發(fā)生過(guò)程。
案例文件中包含：
1. 00-ConcreteCreep-benchmark.mac【徐變標(biāo)定文件，開箱即用，可以用來(lái)和手算對(duì)比是否正確】
2. 01-ConcreteCreep-solid.mac【分輸入模塊的參數(shù)化徐變計(jì)算文件【詳細(xì)解釋了各參數(shù)取值】。只需要改文件和計(jì)算邊界荷載即可計(jì)算實(shí)體徐變。】
3. ansa文件，用來(lái)生成網(wǎng)格
4. .cdb文件，網(wǎng)格文件
5. excel轉(zhuǎn)apdl命令流文件，用來(lái)輸入徐變系數(shù)。
進(jìn)一步白話闡述一下：
1、什么是徐變？別看公式一大堆，理論一大推，簡(jiǎn)單講就是：受力的結(jié)構(gòu)，啥邊界條件、荷載不變的情況下，結(jié)構(gòu)還是慢慢變形了。將這種慢慢變形的變形結(jié)果以及應(yīng)力重分配準(zhǔn)確分析出來(lái)就是徐變分析。機(jī)理一大堆，教科書上都比較詳盡，在此不做贅述，只講應(yīng)用，而且是拿到案例開箱即用。
白話闡述要點(diǎn)：
1、案例是ansys apdl（命令流）分析的，給出了全套參數(shù)化命令流，材料模型定義、材料參數(shù)定義、求解，拿過(guò)來(lái)可以直接運(yùn)行。
2、機(jī)理是用了ansys中關(guān)于金屬蠕變的材料模型。（細(xì)想蠕變和徐變的現(xiàn)象，表征都是一樣的。至于機(jī)理，各有各的理論，但不影響材料模型使用。）
具體使用：
1、，先跑一遍，看看到底徐變是怎么個(gè)事兒。
展開 ABAQUS實(shí)體、殼、梁單元的軸力、剪力、彎矩的提取方式及準(zhǔn)確性驗(yàn)證 ￥8
本帖基于以下的實(shí)體solid、殼shell、梁/beam（truss）模型，分別提取這三類模型的軸力、剪力、彎矩，并與理論計(jì)算相結(jié)合，驗(yàn)證提取結(jié)果的準(zhǔn)確性，并解釋相應(yīng)有限元的計(jì)算原理。
計(jì)算模型
梁?jiǎn)卧?/em>計(jì)算結(jié)果
實(shí)體單元計(jì)算結(jié)果
殼單元計(jì)算結(jié)果
帖子內(nèi)容概況
ANSYS梁單元與實(shí)體單元的耦合與約束方程
ANSYS梁?jiǎn)卧?/em>與實(shí)體單元的耦合與約束方程
By長(zhǎng)安CAE
1 概述
在ANSYS計(jì)算過(guò)程中，有時(shí)候會(huì)遇到不同單元之間進(jìn)行連接，由于不同的單元自由度不同，連接時(shí)通常需要通過(guò)耦合和約束方程建立節(jié)點(diǎn)自由度的關(guān)系，保證結(jié)果的準(zhǔn)確性。
耦合可以理解成是將耦合的對(duì)象某個(gè)自由度作相等處理，而約束方程則不局限于相等這個(gè)關(guān)系，其可以描述具有某種關(guān)系的自由度。如圖1所示，為梁?jiǎn)卧?/em>與平面單元的連接。如果不采用約束方程，力矩的傳遞無(wú)法完成，因?yàn)槠矫?em>單元沒有轉(zhuǎn)動(dòng)自由度。
圖1 梁?jiǎn)卧?/em>與平面單元連接
為使節(jié)點(diǎn)2具有力矩傳遞的能力，要求1、2、3節(jié)點(diǎn)之間的自由度滿足以下關(guān)系：
ROTZ2 = (UY3 - UY1)/10
再通過(guò)CE命令，即可將此關(guān)系通過(guò)約束方程的形式施加給1、2、3節(jié)點(diǎn)。
2 命令
查看ANSYS的幫助文檔，查詢CE命令的解釋，如圖2所示。
圖2 ANSYS的CE命令解釋
CE, NEQN, CONST, NODE1, Lab1, C1, NODE2, Lab2, C2, NODE3, Lab3, C3
其中，NEQT表示常數(shù)，用于區(qū)別約束方程，一般可以用數(shù)字1、2、3表示即可，表示第幾個(gè)約束方程；
CONST表示方程的常數(shù)項(xiàng)，一般為0；
NODE1，表示第一個(gè)節(jié)點(diǎn)；
Lab1，表示自由度標(biāo)簽，對(duì)于結(jié)構(gòu)而言，就是三個(gè)平移和三個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)自由度；
C1，表示該自由度的系數(shù)；
同理，后面的也一樣。
展開 abaqus實(shí)體-梁單元，實(shí)體-實(shí)體單元，梁-梁單元鉸接設(shè)置
使用多點(diǎn)約束MPC，實(shí)現(xiàn)實(shí)體-梁?jiǎn)卧?/em>，實(shí)體-實(shí)體單元，梁-梁?jiǎn)卧?/em>鉸接如何設(shè)置，實(shí)體單元梁彎矩曲線怎么提取？可下載附件，也可觀看視頻。
https://www.yqgqt.org.cn/college/video/c15810?nagivator=course
abaqus實(shí)體-梁?jiǎn)卧?/em>，實(shí)體-實(shí)體單元，梁-梁?jiǎn)卧?/em>鉸接設(shè)置.rar
Hypermesh入門（四）——Hypermesh—桌子強(qiáng)度分析（梁殼混合單元） ￥1
本文是一個(gè)受均布載荷的方桌，桌面使用殼單元，桌腿使用梁?jiǎn)卧?/em>，是一個(gè)不可多得的好實(shí)例，適于入門學(xué)習(xí)使用。
天方地圓結(jié)構(gòu)-梁殼單元建模實(shí)例！再次驗(yàn)證應(yīng)力奇異的可怕性！
模型的建立-梁殼單元建模注意事項(xiàng)
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筆者近期遇到了一臺(tái)特殊結(jié)構(gòu)的設(shè)備，有四段不同截面形式的殼體組成：最上段為矩形截面殼體，第二段為長(zhǎng)寬逐漸變小的矩形截面殼體過(guò)渡段，第三段為天方地圓結(jié)構(gòu)的過(guò)渡段，第四段為圓筒形截面殼體，而且在每一段殼體上外圍都分布有角鋼加強(qiáng)圈。因其結(jié)構(gòu)的特殊性和非規(guī)則性，如果以實(shí)體單元建模，工作量很大，最重要的是天方地圓結(jié)構(gòu)似乎無(wú)法采用實(shí)體單元建模，但如果采用梁殼單元建模的話似乎就容易很多，而且可以完美的采用梁?jiǎn)卧?/em>來(lái)建立外壓加強(qiáng)圈，于是梁殼單元的模型如下圖所示：
采用梁殼單元建模的注意事項(xiàng)：
1. 采用線體建梁的時(shí)候，需要給線體賦予截面形狀和尺寸；
2. 采用面體的時(shí)候，需要給面體賦予厚度屬性；
3. 線體和面體都具有一定的方向，一定要注意方向賦予的正確性；
4. 可通過(guò)“view cross section solids”顯示梁的模型，而面的模型只有在網(wǎng)格劃分之后才會(huì)顯示，在網(wǎng)格劃分之前無(wú)法顯示厚度，所以最終檢查模型的時(shí)候，需要?jiǎng)澐忠幌戮W(wǎng)格之后再檢查。
網(wǎng)格劃分注意事項(xiàng)
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相較于實(shí)體單元，采用殼單元建模的時(shí)候網(wǎng)格劃分就變得簡(jiǎn)單很多，不需要對(duì)體進(jìn)行過(guò)多的切分操作成全部可掃掠的體，只需要對(duì)不同的體通過(guò)“body sizing”進(jìn)行體的網(wǎng)格尺寸控制就可以了，網(wǎng)格劃分后的模型如下圖：
網(wǎng)格劃分注意事項(xiàng)：
1. 最重要的一點(diǎn)是實(shí)現(xiàn)網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)的共享，實(shí)體建模的時(shí)候只需通過(guò)“form new part”操作便可實(shí)現(xiàn)網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)的共享，而采用梁殼單元僅僅通過(guò)“form new part”操作是不能實(shí)現(xiàn)網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)共享的；
2.
展開 ANSYS各類型單元連接專題講解（二）之桿與梁殼體單元的連接
前一篇文章主要介紹了單元之間連接的主要原則，今天開始主要從具體方面講解連接方法。
按照桿、梁、殼、實(shí)體的順序，先說(shuō)說(shuō)桿單元與各單元的連接方法。
那么什么時(shí)候需要用到桿單元與各種單元的連接呢？水哥稍微列舉下實(shí)際工程中需要考慮此類連接的例子。
案例一：工業(yè)廠房
此類結(jié)構(gòu)一般橫向跨度較大，屋頂采用鋼結(jié)構(gòu)形式，在具體模擬屋架時(shí)，此時(shí)各個(gè)桿件可看成鉸接，采用桿單元模擬。而下方框架柱則采用梁?jiǎn)卧?/em>進(jìn)行模擬，在相交部位則需要用到桿單元與梁?jiǎn)卧?/em>的連接。
案例二：門廳鋼結(jié)構(gòu)雨棚
在具體模擬該結(jié)構(gòu)時(shí)，雨棚上方拉桿采用桿單元模擬，而下方的鋼梁采用梁?jiǎn)卧?/em>模擬，混凝土框架柱可采用實(shí)體單元模擬。
一直以來(lái)，桿單元一般用于模擬桁架結(jié)構(gòu)的時(shí)候比較多，其特點(diǎn)是桿件兩端不考慮承受彎矩作用，節(jié)點(diǎn)只有平動(dòng)自由度，是所有單元中最為簡(jiǎn)單的一種。
桿單元分為2D桿單元和3D桿單元，2D桿單元節(jié)點(diǎn)只有Ux和Uy兩個(gè)平動(dòng)自由度，而3D桿單元除了這兩個(gè)，還有Uz。其他單元，梁?jiǎn)卧?/em>、殼單元、體單元都包含了這三個(gè)自由度，且具有相同的物理意義，按照前面一篇文章所介紹的連接總則，桿單元與其他單元連接時(shí)只需要共用節(jié)點(diǎn)即可，無(wú)需建立約束方程。
下面是一個(gè)簡(jiǎn)單的類似雨棚案例，注意本案例各構(gòu)件尺寸僅為演示操作需要所擬，未經(jīng)仔細(xì)推敲，各工程大佬可忽略。
某屋外雨棚平面簡(jiǎn)化模型如上，長(zhǎng)度為4m，折算荷載為10 KN/m，雨棚梁采用工字型鋼I40，系桿截面面積為238.64mm^2，材料均為Q235，采用ANSYS模擬該結(jié)構(gòu)。
下面為建模過(guò)程
!
展開 【JY】Abaqus“殼”單元概述與應(yīng)用（二）——固體殼單元
寫在前文
在有限元分析中，單元類型的選擇對(duì)計(jì)算結(jié)果的精度和效率有著決定性影響，尤其對(duì)于復(fù)合材料結(jié)構(gòu)和薄壁結(jié)構(gòu)的分析更是如此。
Abaqus 作為主流的有限元分析軟件，提供了多種固體殼單元類型以滿足不同工程需求。連續(xù)實(shí)體殼單元 (CSS8)、非協(xié)調(diào)元 (C3D8I) 和連續(xù)殼單元 (SC8R) 是 Abaqus 中常用于復(fù)合材料和薄壁結(jié)構(gòu)分析的三種單元類型，各自具有獨(dú)特的理論基礎(chǔ)和適用場(chǎng)景。
相關(guān)閱讀：
【JY】Abaqus殼單元概述與應(yīng)用（一）
除了上述采用類實(shí)體單元的“殼”單元外，還有完全的殼單元，如S4R 單元，是 Abaqus 中最常用的常規(guī)殼單元之一，為 4 節(jié)點(diǎn)減縮積分殼單元，基于經(jīng)典殼理論，適用于各類薄壁結(jié)構(gòu)的線性與非線性分析，尤其在大變形和接觸問(wèn)題中表現(xiàn)穩(wěn)定，將該單元作為對(duì)比基準(zhǔn)，對(duì)上述實(shí)體類“殼”單元進(jìn)行對(duì)比分析。
本文旨在對(duì)這三種單元類型進(jìn)行深入比較研究，從理論基礎(chǔ)、自由度、材料本構(gòu)、積分方案、閉鎖敏感性、計(jì)算成本等多個(gè)維度展開分析，為工程實(shí)踐中的單元選擇提供參考。特別是針對(duì)復(fù)合材料分析、金屬薄壁結(jié)構(gòu)模擬以及混合建模等應(yīng)用場(chǎng)景，探討這三種單元的適用性差異，并分析它們?cè)趲缀畏蔷€性情況下的計(jì)算成本和精度表現(xiàn)。
單元類型基本原理與特點(diǎn)
2.1 連續(xù)實(shí)體殼單元 (CSS8)
連續(xù)實(shí)體殼單元 (CSS8) 是一種介于 C3D8I (非協(xié)調(diào)元) 和 SC8R (連續(xù)殼單元) 之間的特殊一階單元，由 Vu-Quoc 和 Tan 于 2003 年提出，后集成于 SIMULIA 2017 及以后的版本。它是一種三維單元，具有以下基本特點(diǎn)：
幾何與自由度：CSS8 為 8 節(jié)點(diǎn)六面體單元，僅有位移自由度 (無(wú)轉(zhuǎn)動(dòng)自由度，與實(shí)體單元一致)，與實(shí)體單元混合建模時(shí)易于處理連接過(guò)渡。
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