ansys實(shí)體殼單元的案例
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(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巧用殼單元給實(shí)體劃分六面體網(wǎng)格
圖10 實(shí)體網(wǎng)格
到了這一步還沒(méi)有結(jié)束，最后計(jì)算時(shí)我們不需要殼單元，只需要實(shí)體單元，但是表面一層是殼單元劃分的，怎么辦呢？
先刪除表面一層的單元，是的，可以直接刪除。
圖11 網(wǎng)格清除
清除之后，再刪除shell181。如圖12。
圖12 刪除shell181
ANSYS巧用殼單元給實(shí)體劃分六面體網(wǎng)格
圖10 實(shí)體網(wǎng)格
到了這一步還沒(méi)有結(jié)束，最后計(jì)算時(shí)我們不需要殼單元，只需要實(shí)體單元，但是表面一層是殼單元劃分的，怎么辦呢？
先刪除表面一層的單元，是的，可以直接刪除。
圖11 網(wǎng)格清除
清除之后，再刪除shell181。如圖12。
圖12 刪除shell181
ANSYS巧用殼單元給實(shí)體劃分六面體網(wǎng)格
圖10 實(shí)體網(wǎng)格
到了這一步還沒(méi)有結(jié)束，最后計(jì)算時(shí)我們不需要殼單元，只需要實(shí)體單元，但是表面一層是殼單元劃分的，怎么辦呢？
先刪除表面一層的單元，是的，可以直接刪除。
圖11 網(wǎng)格清除
清除之后，再刪除shell181。如圖12。
圖12 刪除shell181
走出復(fù)合材料實(shí)體殼單元與實(shí)體單元的誤區(qū)
首先，用composite layup工具直接為復(fù)合材料層合板建模，是ABAQUS的一個(gè)快捷的工具，其中包括三種單元類(lèi)型：殼單元、實(shí)體殼單元、實(shí)體單元。如下圖：
首先對(duì)于傳統(tǒng)的殼單元則模型是一個(gè)平面，只能是一層單元了，這個(gè)是毫無(wú)疑問(wèn)的了。而對(duì)于實(shí)體殼，其實(shí)是三維單元，只不過(guò)它采用了傳統(tǒng)殼的本構(gòu)模型；實(shí)體單元當(dāng)然是三維的了。
若采用后面兩種單元，如果在Edit Composite Layup中選擇Region的時(shí)候直接對(duì)實(shí)體部件進(jìn)行選擇，如果在在厚度上只有一層單元，這樣是沒(méi)有問(wèn)題的。如果是兩層以上，那么在每一層單元上都會(huì)賦予在Composite Layup中所有的鋪層，也就是說(shuō)這時(shí)候就重復(fù)了，所以在幫助文件里說(shuō)如果在厚度上單元多于一個(gè)就會(huì)出現(xiàn)不希望出現(xiàn)的結(jié)果。
但是這并不是說(shuō)在厚度方向（即復(fù)合材料的疊層方向）上只能劃分一層單元，如果層合板太厚，就會(huì)影響結(jié)果的精度。其實(shí)在厚度上可以劃分多余一層的單元，方法如下：
首先要計(jì)算好在厚度上要?jiǎng)澐謳讓?em>單元，建議不要太多，會(huì)帶來(lái)很大的麻煩，對(duì)結(jié)果也沒(méi)有太大的幫助，例如，厚度為10，每一復(fù)合材料單層的厚度為2（當(dāng)然每一層不一定相等），共5層，我在厚度上劃分兩層單元，第一層上有兩個(gè)復(fù)合材料單層，厚度共為4,；第二層單元有3個(gè)復(fù)合材料單層，厚度共為6。這樣首先我在部件實(shí)體上劃分單元，由于這里的單元邊長(zhǎng)不一樣，為了精確劃分，使用下圖中的邊撒種子偏心（seed edge：Biased），當(dāng)然如果均等就沒(méi)有必要這樣劃分了，可以直接撒種子個(gè)數(shù)。這樣劃分出如下圖中的網(wǎng)格。
首先為兩層單元分別建立composite layup，在Region里選擇的時(shí)候一定不要再直接選擇實(shí)體了，而是要選擇一層的單元。分別為其選擇相應(yīng)一層的單元，這樣就ok了。
用不同分層方法算了一個(gè)簡(jiǎn)單例子（見(jiàn)附件），運(yùn)算結(jié)果區(qū)別較大，大家認(rèn)為哪一個(gè)比較精確？
展開(kāi) workbench-ACP復(fù)材殼單元與實(shí)體單元對(duì)比仿真-實(shí)例2
一、目標(biāo)
1、實(shí)體單元鋪層過(guò)程
2、對(duì)比復(fù)材殼單元與實(shí)體單元模擬結(jié)果
二、實(shí)例說(shuō)明
1、材料參數(shù)：選擇軟件自帶（FAW290，RC39）
2、模型尺寸：100*200mm，片體，單層厚度：0.3mm
3、鋪層：[45/0/-45/90]s、[45/0/-45/90]4s
4、模型四周固定，中間面加載0.4Mpa壓力
5、生成實(shí)體單元，查看層間應(yīng)力、失效情況
三、仿真過(guò)程
前面步驟與實(shí)例1一樣
鋪層結(jié)束后在ACP（pro）界面生成實(shí)體
若為多結(jié)構(gòu)產(chǎn)品鋪層，需連接處需填充樹(shù)脂，模擬成型固化后樹(shù)脂填充。
shell normal殼單元法向填充，不改變反向，
surface normal填充方式為新生成實(shí)體單元的法向改變下一層實(shí)體單元拉伸方向
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10
四、結(jié)果對(duì)比
1、從結(jié)果看，厚2.4mm，殼單元與實(shí)體單元分析結(jié)果差異較小；
2、厚度9.6mm，屬于大變形范圍，殼單元與實(shí)體單元應(yīng)力差異較大，變形差異較小；
3、此實(shí)例結(jié)果僅供參考，實(shí)際過(guò)程產(chǎn)品結(jié)構(gòu)不會(huì)這么簡(jiǎn)單，存在實(shí)心區(qū)域，蜂窩結(jié)構(gòu)，金屬件與復(fù)材搭接，復(fù)材變截面等結(jié)構(gòu)，整理來(lái)說(shuō)，厚度較薄時(shí)可采用薄殼單元處理。
展開(kāi) 使用等效結(jié)構(gòu)應(yīng)力法預(yù)測(cè)殼單元/實(shí)體單元焊趾的疲勞壽命
建立了以殼單元和實(shí)體單元建模的焊縫模型，并標(biāo)記了焊趾點(diǎn)位置。
2.在不同的兩個(gè)工況天下對(duì)模型施加兩種載荷，并計(jì)算焊趾處的節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)應(yīng)力。
3.提取兩種模型焊趾處的節(jié)點(diǎn)力。
4.使用自己編寫(xiě)的代碼計(jì)算兩種模型的焊趾等效結(jié)構(gòu)應(yīng)力，并計(jì)算損傷。
有意咨詢代碼或算法相關(guān)問(wèn)題的可私聊我。
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(lèi)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
梁單元計(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
三維實(shí)體模型能不能用殼單元
為了容易裝配，模型全部建的實(shí)體模型，請(qǐng)問(wèn)還能運(yùn)用殼單元嗎？
如果想使用該如何操作？
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(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) 探究有限元分析中的網(wǎng)格類(lèi)型：殼單元、實(shí)體網(wǎng)格
有限元分析通過(guò)將復(fù)雜的結(jié)構(gòu)分解為許多小的單元（即網(wǎng)格），然后通過(guò)對(duì)每個(gè)單元進(jìn)行數(shù)學(xué)建模和分析，來(lái)模擬實(shí)際系統(tǒng)的行為。
1. 殼單元
殼單元是一種用于分析薄壁結(jié)構(gòu)的二維網(wǎng)格類(lèi)型。這些結(jié)構(gòu)可能包括板、殼等。
殼單元通過(guò)將結(jié)構(gòu)分割成許多小的三角形或四邊形單元來(lái)建模。
在殼單元中，每個(gè)單元代表了結(jié)構(gòu)的一個(gè)小區(qū)域，其具有自己的厚度和受力特性。
殼單元的數(shù)學(xué)原理基于薄壁結(jié)構(gòu)的理論，其中厚度方向的變形通常被忽略，從而簡(jiǎn)化了模型的建立和求解過(guò)程。殼單元適用于考慮板、殼的彎曲、扭曲等變形行為。
2. 實(shí)體網(wǎng)格（3D）
實(shí)體網(wǎng)格是用于三維模型的網(wǎng)格類(lèi)型。
它將模型中的幾何體分割成許多小的立方體或四面體單元。這些單元可以是六面體、四面體或其他類(lèi)型的體元。
實(shí)體網(wǎng)格的數(shù)學(xué)原理基于三維立體幾何和體積力學(xué)理論，可以用于模擬各種三維結(jié)構(gòu)的力學(xué)行為，如固體力學(xué)、熱力學(xué)等。
區(qū)別和應(yīng)用
在計(jì)算上，殼單元、實(shí)體網(wǎng)格各有其優(yōu)缺點(diǎn)和適用范圍。
殼單元適用于分析薄壁結(jié)構(gòu)的變形行為，適用于工程中許多板、殼等結(jié)構(gòu)的分析。
實(shí)體網(wǎng)格適用于對(duì)三維結(jié)構(gòu)的力學(xué)行為進(jìn)行綜合分析，包括體積效應(yīng)和復(fù)雜的幾何形狀。
平面網(wǎng)格適用于分析平面結(jié)構(gòu)，例如平板、橋梁等，其計(jì)算效率較高，但只適用于忽略結(jié)構(gòu)厚度變化的情況。
歡迎留言批評(píng)指正。如果本文存在不夠清晰或準(zhǔn)確之處，請(qǐng)您不吝賜教。
個(gè)人學(xué)習(xí)總結(jié)，整理不易，未經(jīng)本人允許請(qǐng)勿搬運(yùn)。
展開(kāi) 
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?zhuān)?/span> ￥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(kāi)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(shū)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(kāi)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(kāi) 殼單元實(shí)體變截面箱梁模型，底板按二次拋物線變化
殼單元實(shí)體變截面箱梁模型，底板按二次拋物線變化
單元類(lèi)型：shell63 solid45 beam4
shell63 單元數(shù)19488 solid45單元數(shù)1600 beam4單元數(shù)16
殼單元：厚度為10
beam4單元屬性：10,10**4/12,10**4/12,10,10
材料屬性：彈性模量 2e6 泊松比 0.167
負(fù)主跨：
負(fù)主跨1：
負(fù)邊跨：
負(fù)邊跨1：
正主跨：
正邊跨：
連接：
橋墩：
網(wǎng)格：
局部：
約束&加載：
位移云圖：
x方向應(yīng)力云圖：
展開(kāi) ANSYS各類(lèi)型單元連接專(zhuān)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、次梁采用梁單元模擬，此時(shí)變?yōu)榱?em>單元包含在殼面內(nèi)的情況，當(dāng)然此類(lèi)情況是否需要考慮截面偏置，可根據(jù)具體工程而定。
對(duì)這中梁單元包含在殼單元面內(nèi)的情況，只需要將梁單元與殼單元共用節(jié)點(diǎn)即可，而無(wú)須格外建立約束方程。
三、梁單元在殼單元內(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）。梁單元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(kāi) ANSYS殼單元分析箱梁
Analysis a box beam section with shell elements of ANSYS
! 用ansys的殼體單元分析箱梁
! Box dimension: 10*4*4m with shell thickness of 0.04m
! By Lu Xinzheng, Depart. Civil Engineering, Tsinghua University, Beijing
! 陸新征，清華大學(xué)土木系
! Aug. 2004
! Define the Element
! 定義單元
/PREP7
!*
ET,1,SHELL93
!*
! Define the section for shells
! 定義殼單元截面
R,1,.04, , , , , ,
!*
! Define the material
! 定義材料
MPTEMP,,,,,,,,
MPTEMP,1,0
MPDATA,EX,1,,200e9
MPDATA,PRXY,1,,.3
! Setup the model
! 建模
! Define the keypoints
! 定義關(guān)鍵點(diǎn)
k,1,0,0,0
k,2,4,0,0
k,3,4,4,0
k,4,0,4,0
! Define the lines
! 定義線
l,1,2
l,2,3
l,3,4
l,4,1
! Define the section area
! 定義截面
a,1,2,3,4
! Extrude a volumn from area
! 從面拉伸得到體
VEXT,1, , ,0,0,10,,,,
! Delete useless volumn and areas
! 刪除不必要的體和面
VDELE, 1
ADELE,1,2,1
! Mesh
!
展開(kāi) 