ansys 單元理論的案例
第一篇梁單元的軸力圖 （理論計算、ABAQUS仿真、ANSYS仿真方法） ￥10
第一篇梁單元的軸力圖
（理論計算、ABAQUS仿真、ANSYS仿真方法）
篇幅內容僅針對自我學習總結展示，并希望給軟件初學者帶來一定啟發。
結構有限元仿真中有兩種一維單元：桁架與梁
桁架單元：僅承受軸力作用；如二力桿。由于只在軸向承受拉/壓載荷，所以只需要定義截面面積；應力和變形均與截面形狀無關。ABAQUS 6.14-4中對應單元為truss T2D2；ANSYS 18.0中對應單元為link180。
梁單元：可承受軸向拉/壓載荷，具有承受扭轉和彎曲的能力。由于可承受扭轉、彎曲等組合變形，梁單元需要定義截面形狀。ABAQUS與ANSYS對應均為beam單元。
孫訓芳先生的《材料力學》例題2-1：一等直桿及其受力情況如下圖，試作桿的軸力圖。
由于桁架單元僅能承受拉/壓載荷；而梁單元可承受拉、壓、彎曲、扭轉的組合變形，梁單元可承受的載荷類型更為復雜，故此篇通篇采用梁單元作為分析。
展開 ANSYS分析VS理論解 | 簡單托架應力和變形分析（桿單元實例）
(4) 查看各單元應力：
①定義軸向應力單元表：Main
Menu >General Postproc >Element Table>Define
Table，→Lab：輸入Stress_I →Item：選擇By sequence num →Comb：選擇LS，在LS后面輸入“1”→OK
→Apply →Lab：輸入Stress_J →Item：選擇By sequence num →Comb：選擇LS，在LS后面輸入“2”→OK
→Close。
③軸力列表顯示：Main Menu >General Postproc >Element Table>List Element Table→選擇FN→OK→記錄各個單元的軸力→File →Close。
④畫軸力圖：Main Menu>General Postproc>Plot Results>Contour Plot>Line Elem Res(見圖1.5)→LabI選擇Stress_I，LabJ選擇Stress_J→OK。
5．退出ANSYS軟件
Utility Menu >File >Exit →Quit-No Save →OK
來源：ANSYS學習與應用公眾號，版權歸作者所有。
展開 ANSYS與ABAQUS關于梁單元后處理的計算與理論值比較（糾錯）- CAE夢想很偉大
ANSYS與ABAQUS關于梁單元后處理的計算與理論值比較（推薦）- CAE夢想很偉大
本文原創，若是轉載，請注明出處和筆名CAE-夢想很偉大。
感謝abaqus襄陽對于本文中錯誤Mises應力的問題的糾正。
本文目的
本文以工程項目中出現的評估問題為原型，以懸臂梁為例，對abaqus的mises應力在評估梁單元的如何獲得正確性進行說明。以理論計算為主，聯合ansys 和ansys workbench的計算結果，縱向評估正確的abaqus查看梁單元的正確用法beam-stress。
雖然本文可能小題大做，但是對于新手和一般不了解beam-mises的工程師，都希望引起足夠的重視。若是有任何異議，請大家留言，也歡迎大家留言討論。
具體內容如下
以10×10mm矩形截面，長度100mm的矩形管為例進行說明。
載荷：軸向載荷為10000N，彎矩為100N.m。通過理論計算
理論計算結果
軸向正應力為 ，
彎曲最大應力為
疊加組合應力
最大組合應力100+60=160
最小組合應力100-60=40
下面對比有限元計算結果與理論值比對，如表格所示
可以知道ANSYS、WB、ABAQUS顯示結果均與理論值一致。但是需要注意的是，ABAQUS需要修改截面顯示設置，需要考慮TOP和BOTTOM同時顯示數據，才能獲得正確的MISES結果。
ABAQUS的Mises不同截面激活設置顯示形式的比較如圖4所示。
展開 有限元理論基礎及Abaqus內部實現方式研究系列37： 梁單元差異（1）-理論基礎
（原創，歡迎轉載，轉載請說明出處）
1 概述
本系列文章研究成熟的有限元理論基礎及在商用有限元軟件的實現方式，通過
（1） 基礎理論
（2） 商軟操作
（3） 自編程序
三者結合的方式將復雜繁瑣的結構有限元理論通過簡單直觀的方式展現出來，同時深層次的學習有限元理論和商業軟件的內部實現原理。
有限元的理論發展了幾十年已經相當成熟，商用有限元軟件同樣也是采用這些成熟的有限元理論，只是在實際應用過程中，商用CAE軟件在傳統的理論基礎上會做相應的修正以解決工程中遇到的不同問題，且各家軟件的修正方法都不一樣，每個主流商用軟件手冊中都會注明各個單元的理論采用了哪種理論公式，但都只是提一下用什么方法修正，很多沒有具體的實現公式。商用軟件對外就是一個黑盒子，除了開發人員，使用人員只能在黑盒子外猜測內部實現方式。
一方面我們查閱各個主流商用軟件的理論手冊并通過進行大量的資料查閱猜測內部修正方法，另一方面我們自己編程實現結構有限元求解器，通過自研求解器和商軟的結果比較來驗證我們的猜測，如同管中窺豹一般來研究的修正方法，從而猜測商用有限元軟件的內部計算方法。我們關注CAE中的結構有限元，所以主要選擇了商用結構有限元軟件中文檔相對較完備的Abaqus來研究內部實現方式，同時對某些問題也會涉及其它的Nastran/Ansys等商軟。為了理解方便有很多問題在數學上其實并不嚴謹，同時由于水平有限可能有許多的理論錯誤，歡迎交流討論，也期待有更多的合作機會。
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1.Abaqus 基于python的plugin 開發，生成常用建模部件，可以輔助我們快速建模
2.Abaqus基于python的懸臂梁參數化分析（基礎）
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1.【連續性倒塌課題分享】鋼框架建筑結構抗倒塌性能研究進展
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案例二：超高層彈塑性時程分析（tcl來自陸新征老師）
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案例四：鋼筋混凝土柱腳pushover分析
案例五：鋼筋混凝土柱滯回分析
案例六：砌體結構滯回分析
案例七：dual system 滯回和時程分析
展開 基于beam188單元的梁單元模擬，共計21個梁理論模型 ￥50
之前做了基于beam3做了，梁的理論計算，但是無法輸出應力，
這次改用beam188做，邊界條件復雜了。
彎矩
附件beam188.rar，
基于beam3單元的梁單元模擬，共計21個梁理論模型 ￥30
對于不同邊界條件的梁模擬，共計21個模型
仿真分析結果
理論計算模型與apdl命令流，見附件
基于ansys的梁單元、實體單元徐變精細化分析（含各參數解釋） ￥25
至于機理，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事兒。
2、改網格模型，改成自己對應的網格模型，網格用ansys，hypermesh，ansa等前處理軟件都沒問題。
3、改材料參數，改成你想要的徐變模型，對著規范或者是你做出來的試驗擬合曲線。
以上即可實際應用。
ANSYS單元類型選擇方法 附ansys結構單元與材料應用手冊下載
六、單元類型選擇方法
7.進行完前面的選擇工作，單元類型就基本上已經定位在2-3種單元類型上了，接下來打開這幾種單元的幫助手冊，進行以下工作：
仔細閱讀其單元描述，檢查是否與分析問題的背景吻合、
了解單元所需輸入的參數、單元關鍵項和載荷考慮；
了解單元的輸出數據；
下載地址：ansys結構單元與材料應用手冊
3_APDL基礎及仿真理論_solid單元的接觸分析
建模完成，開始定義接觸單元
mp,mu,1, !et1的摩擦系數為0 不是兩者之間的摩擦系數？
r,3 !定義實常數3，是為了讓170和174單元同屬一個實常數，識別他們的接觸對。因為ansys里同一個接觸對的單元實常數相同。
real,3 !選擇實常數3
et,3,170 !定義目標單元TARGE170
et,4,174 !定義接觸單元CONTA174
keyopt,4,9,0 !包括由幾何和接觸面偏移產生的初始穿透，也是缺省值0.
keyopt,4,10,0 !禁止閉合的單元進行剛度修正，也是缺省值0. 可以不用定義，此處為了方便對接觸的理解。
asel,s, , ,27 !ASEL, Type, Item, Comp, VMIN, VMAX, VINC, KSWP。sel的命令要熟記
asel,a, , ,31,33,2
asel,a, , ,37 !選擇面27,31,33,37
type,3
nsla,s,1 !選擇面和線上的所有點，節點，關鍵點
esln,s,0 !選擇已選擇節點相關的所有單元
esurf !創建TARGE170
asel,s, , ,10
asel,a, , ,14
asel,a, , ,20
asel,a, , ,23 !選擇面10,14,20,23
type,4
nsla,s,1 !
展開 2_APDL基礎及仿真理論_beam單元的靜力分析
1. beam單元的截面定義
!2. 網格劃分的屬性設置
!3. 剪力、彎矩、應力的云圖顯示，及列表輸出。PLLS和ETABLE命令。了解詳細的輸出設置，直接百度beam188單元的中文幫助文件即可。
小技巧：
1. ansys 11.0以下的版本，可以單獨拿出ansyshelp.chm文件（安裝位置的help文件夾里），建議備份一個，方便查詢help內容。
2. 利用現有的APDL編輯工具，如Ultraedit或者PSpad，能高亮顯示語法，入門實用。
3. 大小寫不用區分，所以下文中命令流大小寫混亂，以后注意統一。
4. ansys官方微信有很多實例分析，詳細介紹解析解、GUI操作、APDL命令流，入門幫助很大。
finish
/clear
/prep7
et,1,188 !定義單元beam188
mp,ex,1,2.1e11
mp,prxy,1,0.3
mp,dens,1,7850 !材料屬性
sectype,100,beam,rect, , 0 !定義截面為矩形，ID=100
secoffset,cent
secdata,10,10,0,0,0,0,0,0,0 !定義矩形面10*10
k,1, , , ,
k,2,100,0,0
lstr,1,2 !創建梁輪廓，lstr始終是直線，l命令可以根據坐標系不同而不同
/pnum,line,1 !給line編號
lplot !顯示線段
latt,1,,1,,,,100 !LATT,MAT,,TYPE,,KB起始定向點,KE終止定向點,SECID.
展開 
1_APDL基礎及仿真理論_link單元的靜力分析
接觸ANSYS已經9年了，開始用了一年多的經典界面。作為一名工程師，自從用了WorkBench，基本上放棄了經典界面。對于工程問題上，有前輩表示WorkBench也足夠了，但是有時候也會寫一些APDL命令，畢竟WB的友好界面很難實現底層功能。
所以開始學習如何運用命令流，從寫簡單的命令開始。通過學習的過程也強化自己的一些認識，筆記也能讓自己的思考更嚴謹。偶爾回顧一下復習復習。
主要參考來自王新敏老師的《ANSYS工程結構的數值分析》，Saeed Moaveni的《有限元分析-ANSYS理論與應用》，以及各網站帖子。
1. 命令流內容
/clear
/filname,linkf,1
/title, beam static analysis
/com,structural !定義一些文件屬性
/prep7 !進入前處理
et,1,link180 !三維桁架單元
r,1,10 !實常數，面積
mp,ex,1,21e10
mp,nuxy,1,0.3
n,1,0,0
n,2,100,0
n,3,50,100
/pnum,node,1
nplot
e,1,2
e,2,3
e,1,3
/pnum,elem,1 !顯示編碼
eplot
finish !結束前處理
/solu !進入求解
d,1,all,0 !約束
d,2,all,0 !約束
f,3,fy,-100 !
展開 板殼單元的分析詳解 附板殼理論鐵摩辛柯下載
對于薄板小撓度理論，采用Kirchhoff假設與平面應力的本構關系。中厚板采用Mindlin-Reissner假設與平面應力的本構關系，但放松了變形后直線與中面垂直的條件，這可視為剪切梁的二維擴展。
SAP2000/Midas中，均為彈性殼小撓度分析，其中薄字代表Kirchhoff假設，如薄殼、薄板；厚字代表Mindlin-Reissner假設，如厚殼、厚板。
在SAP2000中，板殼對象按照受力特點可以分為三類：膜單元、板單元及殼單元（另外兩類暫不在討論：平面應力單元、平面應變單元）。
膜單元只具有平面內的剛度，承受膜力，建筑結構中樓板通常用膜單元來模擬；
板單元的行為與膜單元相反，只具有平面外的剛度，承受彎曲力，模擬薄梁或者地基梁等；
殼單元的力學行為是膜單元與板單元之和，是真正意義上的殼單元。也可以根據中面的形狀劃分：如果殼的中面為平面，則殼的薄膜應力和彎曲應力狀態互不耦合，而殼的中面也可為曲面，此時薄膜應力與彎曲應力耦合。
在ABAQUS/Standard中，一般的三維殼單元有三種不同的單元列式：一般殼單元、薄殼單元和厚殼單元。一般殼單元考慮了有限的膜應變和任意大的轉動，薄殼單元和厚殼單元考慮了任意大的轉動，但是僅考慮了小應變。一般殼單元允許殼的厚度隨單元的變形而改變，而其他的殼單元僅假設單元節點只能發生有限的轉動。殼單元庫中有線性和二次插值的三角形、四邊形殼單元，以及線性和二次的軸對稱殼單元。所有的四邊形殼單元（除了S4）和三角形殼單元S3/S3R采用減縮積分。
展開 有限元理論基礎及Abaqus內部實現方式研究系列38： 梁單元差異（2）-梁截面方向
（原創，歡迎轉載，轉載請說明出處）
1 概述
本系列文章研究成熟的有限元理論基礎及在商用有限元軟件的實現方式，通過
（1） 基礎理論
（2） 商軟操作
（3） 自編程序
三者結合的方式將復雜繁瑣的結構有限元理論通過簡單直觀的方式展現出來，同時深層次的學習有限元理論和商業軟件的內部實現原理。
有限元的理論發展了幾十年已經相當成熟，商用有限元軟件同樣也是采用這些成熟的有限元理論，只是在實際應用過程中，商用CAE軟件在傳統的理論基礎上會做相應的修正以解決工程中遇到的不同問題，且各家軟件的修正方法都不一樣，每個主流商用軟件手冊中都會注明各個單元的理論采用了哪種理論公式，但都只是提一下用什么方法修正，很多沒有具體的實現公式。商用軟件對外就是一個黑盒子，除了開發人員，使用人員只能在黑盒子外猜測內部實現方式。
一方面我們查閱各個主流商用軟件的理論手冊并通過進行大量的資料查閱猜測內部修正方法，另一方面我們自己編程實現結構有限元求解器，通過自研求解器和商軟的結果比較來驗證我們的猜測，如同管中窺豹一般來研究的修正方法，從而猜測商用有限元軟件的內部計算方法。我們關注CAE中的結構有限元，所以主要選擇了商用結構有限元軟件中文檔相對較完備的Abaqus來研究內部實現方式，同時對某些問題也會涉及其它的Nastran/Ansys等商軟。為了理解方便有很多問題在數學上其實并不嚴謹，同時由于水平有限可能有許多的理論錯誤，歡迎交流討論，也期待有更多的合作機會。
展開 有限元理論基礎及Abaqus內部實現方式研究系列39： 梁單元差異（3）-剪力和彎矩
（原創，歡迎轉載，轉載請說明出處）
1 概述
本系列文章研究成熟的有限元理論基礎及在商用有限元軟件的實現方式，通過
（1） 基礎理論
（2） 商軟操作
（3） 自編程序
三者結合的方式將復雜繁瑣的結構有限元理論通過簡單直觀的方式展現出來，同時深層次的學習有限元理論和商業軟件的內部實現原理。
有限元的理論發展了幾十年已經相當成熟，商用有限元軟件同樣也是采用這些成熟的有限元理論，只是在實際應用過程中，商用CAE軟件在傳統的理論基礎上會做相應的修正以解決工程中遇到的不同問題，且各家軟件的修正方法都不一樣，每個主流商用軟件手冊中都會注明各個單元的理論采用了哪種理論公式，但都只是提一下用什么方法修正，很多沒有具體的實現公式。商用軟件對外就是一個黑盒子，除了開發人員，使用人員只能在黑盒子外猜測內部實現方式。
一方面我們查閱各個主流商用軟件的理論手冊并通過進行大量的資料查閱猜測內部修正方法，另一方面我們自己編程實現結構有限元求解器，通過自研求解器和商軟的結果比較來驗證我們的猜測，如同管中窺豹一般來研究的修正方法，從而猜測商用有限元軟件的內部計算方法。我們關注CAE中的結構有限元，所以主要選擇了商用結構有限元軟件中文檔相對較完備的Abaqus來研究內部實現方式，同時對某些問題也會涉及其它的Nastran/Ansys等商軟。為了理解方便有很多問題在數學上其實并不嚴謹，同時由于水平有限可能有許多的理論錯誤，歡迎交流討論，也期待有更多的合作機會。
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