ansys中接觸單元
關(guān)注創(chuàng)建者：王靖雯 創(chuàng)建時間：2023-03-07
ansys中接觸單元的視頻教程
Ansys Mechanical-單元、SMART裂紋擴展分析、NLAD網(wǎng)格非線性自適應(yīng)重劃分、接觸
Ansys Mechanical一直致力于結(jié)構(gòu)仿真精度和效率提升，在本次更新中，會介紹新單元使用，SMART裂紋技術(shù)增強，NLAD非線性網(wǎng)格自適應(yīng)重劃分，接觸及耦合單元技術(shù)應(yīng)用。這些技術(shù)都會讓您的結(jié)構(gòu)仿真精度和效率持續(xù)提升！了解這些新功能，就在Ansys Mechanical 2021 R1新功能介紹Part II.
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ANSYS Workbecnh接觸分析與工程實際中參數(shù)設(shè)置
課程主要講述ANSYS Workbench種接觸分析流程，以及在工程實際中一些接觸參數(shù)設(shè)置的經(jīng)驗值，這些參數(shù)是在多年的仿真中和試驗工作種不斷修正總結(jié)得到的，具有很強的工程實際參考意義。主要針對機械 航空 船舶等泛機械領(lǐng)域。
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ansys中接觸單元的實例教程
1.關(guān)于單元階次
在接觸分析模擬中一般最好在那些將會構(gòu)成從面的模型部分使用一階單元，使用二階單元可能會出現(xiàn)問題，這是由接觸算法決定的。
2.單元選擇
較簡單接觸問題：線性減縮積分單元（C3D8R）和非協(xié)調(diào)單元（C3D8I）。
較復(fù)雜接觸問題：修正的二階四面體單元（C3D10M ）是為了應(yīng)用于復(fù)雜的接觸模擬問題而設(shè)計的，在模型復(fù)雜的接觸分析中推薦使用，但是計算時間也大大增加。
備注：具體內(nèi)容請參閱莊茁的《基于ABAQUS的有限元分析和應(yīng)用》，第12章--接觸
展開 什么是接觸單元，它的用處是什么
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模擬。
通常情況下，不同類型的單元的各個節(jié)點的自由度數(shù)目是不同的，不同類型單元的連接節(jié)點處的自由度的耦合問題，是一個比較令人頭疼的問題。
在ANSYS中通常可以用耦合命令CP來耦合不同類型單元在連接節(jié)點處的自由度(DOF)。
也可以用CE命令來認(rèn)為添加自由度之間的約束方程來達(dá)到耦合的目的。
下面是一個簡單的算例，使用了CE命令來耦合連接節(jié)點處的自由度。
模型是航天器的機翼的一個Section的某一個隔框。上下表皮是薄殼結(jié)構(gòu)，用Shell63單元來模擬，在上下表皮之間有起支撐作用的桿件，用link8單元來模擬。
建模的時候，link8單元和shell63單元在連接有各自獨立的節(jié)點。即：link8單元和shell63單元的節(jié)點在連接處是重合的，但是，節(jié)點編號是各自獨立的。
link8單元在每個節(jié)點有 ux,uy,uz3個平動自由度；
shell63在每個節(jié)點有ux,uy,uz這3個平動自由度和rotx,roty,rotz這3個轉(zhuǎn)個自由，共6個自由度。
在耦合節(jié)點處，兩個耦合節(jié)點的ux,uy,uz自由度應(yīng)該是相等的。
這個等式可以用CE命令來描述。
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)鍵點處生成節(jié)點；
nkpt,100,4 !與編號為117的節(jié)點耦合
nkpt,101,9 !
展開 本期是ANSYS Mechanical 2022 功能更新之單元、接觸、斷裂力學(xué)、并行計算。
文末領(lǐng)取學(xué)習(xí)資料
下面我們看看具體的更新內(nèi)容：
一、單元部分
增強單元性能加強
面增強單元的彎曲剛度
使用單軸剛度單元進行反向求解
耦合單元的增強
運動副單元增強
二、接觸部分
基于Dual Shape函數(shù)的接觸算法
新的自適應(yīng)小滑移選項
殼-實體組裝件的準(zhǔn)確性改進
螺栓預(yù)緊支持通用軸對稱單元
網(wǎng)格獨立點焊增強功能
瞬態(tài)動力學(xué)精度改進：HHT算法
力矩收斂參考值計算穩(wěn)健性改進
三、斷裂力學(xué)
基于應(yīng)力比率的疲勞裂紋閉合
Paris定律與裂縫閉合效應(yīng)相結(jié)合
應(yīng)力比率（R）相關(guān)的疲勞裂紋擴展規(guī)律
靜態(tài)裂紋擴展的溫度/時間相關(guān)斷裂準(zhǔn)則
自適應(yīng)裂紋初始化/插入
3D界面單元
動態(tài)裂紋擴展尺寸控制
四、求解器效率提升
資源預(yù)測增強
分布式求解增強
文章篇幅有限
下圖微信掃碼領(lǐng)取完整版學(xué)習(xí)資料
展開 使用默認(rèn)接觸計算，沒法完成過盈配合分析，因此打算使用先加載位移使橡膠向右位移一段距離，到第二步在開始進行接觸分析。在高手指點下找到了使接觸設(shè)置在第一步不激活，而從第二步開始起作用的方法，稍微總結(jié)一下，省得新
手們?nèi)タ懈郊?em>中的英文原帖。
原理就是使用單元生死的方法，在第一步將接觸單元殺死使其不起作用，完成位移加載；第二步激活接觸單元，卸去位移載荷，橡膠回彈完成于鋼圈接觸。核心命令 ekill/elive,有興趣的可以去幫助文檔中搜索相關(guān)的東西。
首先定義好模型，再定義接觸（frictionless，其他接觸設(shè)置都選默認(rèn)值），最后記得設(shè)立兩個載荷步。
在接觸定義中插入命令，把接觸單元設(shè)為一個集合。
mycont = cid
mytarg = tid
在static structual 模型樹中插入命令，其中step selection mode選擇First，就是第一步，插入殺死單元命令：
NLGEOM,on
NROPT,FULL
esel,s,type,,mycont
esel,a,type,,mytarg
!kill selected elements (contact and target)
ekill,all
!select everything
allsel
繼續(xù)插入命令使得接觸在第二步被激活，step selection mode選擇by number，2.
NLGEOM,on
NROPT,FULL
esel,s,type,,mycont
esel,a,type,,mytarg
!kill selected elements (contact and target)
ealive,all
!
展開 
ansys中接觸單元的相關(guān)專題、標(biāo)簽、搜索
ansys中接觸單元的最新內(nèi)容
在 ANSYS 中查詢單元類型有多種方法，下面將針對經(jīng)典 APDL 界面和 Workbench 界面分別展開介紹。
經(jīng)典 APDL 界面
1. 使用命令查詢
在 APDL 的命令輸入窗口輸入特定命令即可查詢單元類型。
查詢所有單元信息：使用ELIST命令能列出所有單元的詳細(xì)信息，其中包含單元類型。輸入命令后按回車鍵，程序會在輸出窗口顯示單元的編號、
寫在前文
盡管減隔震技術(shù)與有限元結(jié)合取得了眾多成果，但仍面臨諸多挑戰(zhàn)，如材料非線性、模型不確定性等等。減隔震設(shè)計除了常規(guī)的宏觀結(jié)構(gòu)設(shè)計采用SAP2000、Etabs、Midas、SSG、Paco-SAP 或 YJK\PKPM等。
【JY】各類有限元軟件計算功能賞析與探討
我們需要更清楚減隔震元件的破壞模式，對減隔震元件進行破壞分析，除了對減隔震元件在正常工況下的性能進行評估
摘要：在LS-DYNA分析中經(jīng)常會使用實體單元與殼體單元以滿足不同部位的分析要求，這就存在殼與實體單元連接時自由度不匹配的問題。本文詳述三種不同的連接方法案例。如果不需要傳遞轉(zhuǎn)動可以使用合并節(jié)點法和約束法，合并節(jié)點法要求節(jié)點重合，計算效率最高，約束法不要求節(jié)點重合。接觸法可以傳遞轉(zhuǎn)動，接觸法使用最為靈活，消耗的計算資源較多。
殼體單元的每個節(jié)點只有３個沿著x、y和z方向的平動自由度UX、UY、UZ
有限元在求解結(jié)構(gòu)問題時，最先得到的是各個節(jié)點的位移，再通過彈性力學(xué)方程得到單元的應(yīng)力和應(yīng)變，得到的單元應(yīng)力應(yīng)變實際上是一個函數(shù)，這個函數(shù)能夠描述單元內(nèi)所有位置處的應(yīng)力場。無疑，這樣沒法在軟件中顯示結(jié)果，因此單元解需要確定一些積分點（高斯點），通過積分得到這些積分點的解，這些積分點的解代表單元解。
積分點通常和單元的節(jié)點位置不重合，因此想要得到單元節(jié)點的解，需要將積分點的解根據(jù)某種規(guī)則外推，以一種近似的方法得到單元節(jié)點的解
本期是ANSYS Mechanical 2022 功能更新之單元、接觸、斷裂力學(xué)、并行計算。
文末領(lǐng)取學(xué)習(xí)資料
下面我們看看具體的更新內(nèi)容：
一、單元部分
增強單元性能加強
面增強單元的彎曲剛度
使用單軸剛度單元進行反向求解
耦合單元的增強
運動副單元增強
二、接觸部分
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英文原文由David Stenger, Markus Braun著。
編者按
整個案例使用純DEM計算-與轉(zhuǎn)鼓內(nèi)流體流動無交互作用，啟用滾動模型，通過網(wǎng)格運動實現(xiàn)幾何運動
如題，《從形函數(shù)與函數(shù)的連續(xù)可導(dǎo)性到ansys結(jié)果中的節(jié)點解與單元解的差異》，形函數(shù)對結(jié)果的影響大部分人都能聯(lián)想到二次單元比線性單元求得的結(jié)果更精確，但該文要表達(dá)的不僅如此，而是從更一般地討論怎么從單元的形函數(shù)來理解節(jié)點解與單元解之間的差異。
首先討論單元的階次。作為基礎(chǔ)我們應(yīng)該明白網(wǎng)格與單元的區(qū)別，網(wǎng)格是將幾何體離散化后的結(jié)構(gòu)，即組成幾何體的微元，單元是這些微元的幾何
ANSYS中對于3D接觸單元設(shè)置，采用面-面接觸的方式。通常將剛性物體的面，作為目標(biāo)面，即Targe170單元，對于柔性物體的表面，當(dāng)做接觸面，常采用Conta173單元。
有關(guān)接觸單元和目標(biāo)單元的控制選項與輸出，詳情可去參考王新敏老師的《ANSYS結(jié)構(gòu)分析單元與應(yīng)用》一書，里面總結(jié)的非常詳細(xì)，對于每個參數(shù)的取值與物理含義都解釋的面面俱到。
對于厚度尺寸相對于其他幾何尺寸較小的結(jié)構(gòu)，我們常常采用殼單元來代替三維實體單元進行分析。殼單元模型雖然不像三維實體模型那樣更接近真實模型，但其單元及節(jié)點數(shù)量少，計算量小，在工程中對復(fù)雜模型進行簡化時，采用殼單元能大大降低工作量和計算難度。
在建立殼單元模型時，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
我們知道，在常見的后處理中，結(jié)果查看主要分三個方面：一、節(jié)點位移解；二、單元解；三、節(jié)點單元解。
那么這三個解相互之間的關(guān)系是什么呢？誰的準(zhǔn)確性更高呢？
要理清三者之間的關(guān)系，首先我們談?wù)動邢拊治龅幕舅悸贰Ｓ邢拊治鰰r，將一個我們所謂的“相當(dāng)大的”結(jié)構(gòu)劃分為有限個單元，單元之間通過節(jié)點相連，計算中，假定每個單元的變形和應(yīng)力都是相對簡單的，并且可以通過計算機求解出來，最后在將單元結(jié)果按照一定的規(guī)律組合成整個結(jié)構(gòu)的求解結(jié)果
