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ansys梁單元類型的案例

ansys單元截面類型
ansys梁單元截面類型總共給了12種,如下圖 最后一種“ASEC”,即其他亞類,不需要形狀,只需輸入一些截面的數(shù)據(jù)即可。 ASEC類型有如下圖幾個參數(shù): 如圖共有11種關(guān)于截面屬性的參數(shù):A,Iyy, Iyz, Izz, Iw, J, CGy, CGz, SHy, SHz, TKz, TKy 各個屬性所代表的參數(shù)的意義 A = Area of section 截面面積 Iyy = Moment of inertia about the y axis 對y軸的慣性矩 Iyz = Product of inertia 慣性積 Izz = Moment of inertia about the z axis z軸的轉(zhuǎn)動慣量 Iw = Warping constant 翹曲慣性矩 J = Torsional constant 扭轉(zhuǎn)常數(shù) CGy = y coordinate of centroid y坐標(biāo)的重心 CGz = z coordinate of centroid z坐標(biāo)的重心 SHy = y coordinate of shear center y坐標(biāo)的剪切中心 SHz = z coordinate of shear center z坐標(biāo)的剪切中心 TKz = Thickness along Z axis (maximum height)沿Z軸厚度 TKy = Thickness along Y axis (maximum width)沿Y軸厚度
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ANSYS類型單元連接專題講解(五)之3D單元與殼單元剛接
例如采用ANSYS模擬一個多層混凝土框架結(jié)構(gòu),一般除計算整體指標(biāo)外,我們在計算具體荷載作用時(如風(fēng)荷載、地震作用、恒載、活載等),樓板一般采用彈性版,此時可用殼單元模擬,主梁、次采用梁單元模擬,此時變?yōu)?em>梁單元包含在殼面內(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 此種情況為與殼位于同一面內(nèi),但其中面不包含線,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剛性和剛性區(qū)域兩種方式連接。剛性采用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。
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ANSYS類型單元連接專題講解(二)之桿與殼體單元的連接
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、、殼、實(shí)體的順序,先說說桿單元與各單元的連接方法。 那么什么時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,此時各個桿件可看成鉸接,采用桿單元模擬。而下方框架柱則采用梁單元進(jìn)行模擬,在相交部位則需要用到桿單元梁單元的連接。 案例二:門廳鋼結(jié)構(gòu)雨棚 在具體模擬該結(jié)構(gòu)時,雨棚上方拉桿采用桿單元模擬,而下方的鋼梁采用梁單元模擬,混凝土框架柱可采用實(shí)體單元模擬。 一直以來,桿單元一般用于模擬桁架結(jié)構(gòu)的時候比較多,其特點(diǎn)是桿件兩端不考慮承受彎矩作用,節(jié)點(diǎn)只有平動自由度,是所有單元中最為簡單的一種。 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兩個平動自由度,而3D桿單元除了這兩個,還有Uz。其他單元梁單元、殼單元、體單元都包含了這三個自由度,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只需要共用節(jié)點(diǎn)即可,無需建立約束方程。 下面是一個簡單的類似雨棚案例,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。 某屋外雨棚平面簡化模型如上,長度為4m,折算荷載為10 KN/m,雨棚采用工字型鋼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)。 下面為建模過程 !
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ANSYS類型單元連接專題講解(四)之2D與2D實(shí)體單元剛接
前面文章主要講解了梁單元與其他類型單元鉸接的情況,從本篇文章開始,將主要講解梁單元與各類單元剛接的情況,而這也是我們?nèi)粘9こ讨斜容^常見的一種連接方式。 首先從2D平面單元單元開始說起。 盡管現(xiàn)在的ANSYS版本已經(jīng)摒棄了很古老的2D梁單元,改用Beam18x系列單元代替,但為究其連接方法,這類方面仍具有一定的講解價值,例如我們計算一榀框架的時候多數(shù)時候是采用2D平面單元的。 2D梁單元包括:beam3、beam23、beam54 2D實(shí)體單元:plane單元 一般來講,2D梁單元與2D實(shí)體單元剛接一般分為三種方法: 1)約束方程法;2)偽法;3)MPC法。 三種方法的連接原理無非是建立自由度之間的關(guān)系方程,但值得注意的是由于采用了局部區(qū)域的節(jié)點(diǎn),因而在建立關(guān)系的局部區(qū)域內(nèi)可能會有應(yīng)力集中的情況,后處理當(dāng)中應(yīng)格外注意。 約束方程法后續(xù)講解3D梁單元連接時會詳細(xì)說明,此處簡單說下偽法與MPC法。 其實(shí)偽法與MPC法原理基本一樣,構(gòu)造一個虛擬梁單元,使虛擬梁單元與外部梁單元剛接,虛擬梁單元與內(nèi)部實(shí)體單元強(qiáng)制剛接,從而間接實(shí)現(xiàn)外部梁單元與實(shí)體單元的剛接效果。 使用偽法需注意的是,在建立虛擬梁單元時,虛擬梁單元應(yīng)至少與實(shí)體單元的兩個節(jié)點(diǎn)相連,剛度可取為無窮大或者實(shí)際梁單元的10^5倍。 下面以一個小案例來演示。 如上圖所示,兩塊小鋼板中間靠一小鋼梁連接,小鋼梁上有均布荷載,尺寸如上所示,均以mm計,中間鋼梁所受均布荷載為10KN/m,采用ANSYS模擬該情況。
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ansys梁單元類型圖1
ANSYS類型單元連接專題講解(三)之與殼體鉸接
前面一篇文章主要講解了桿單元與各類單元連接的基本情況,在很多時候,我們使用梁單元的頻率要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于桿單元,因而如何處理好梁單元與各類單元的連接是做好仿真模擬的關(guān)鍵。 梁單元與桿單元不同之處在于節(jié)點(diǎn)除了有平動自由度之外,還附加有轉(zhuǎn)動自由度。針對2D梁單元,節(jié)點(diǎn)具有Ux、Uy以及Rotz三個自由度;針對3D梁單元,節(jié)點(diǎn)具有Ux、Uy、Uz以及Rotx、Roty、Rotz以及WaRp(僅Beam18x系列單元)。 板殼單元實(shí)際上具有五個自由度,分別為Ux、Uy、Uz以及Rotx、Roty,但很多時候引入了第六個面內(nèi)轉(zhuǎn)動Rotz,但值得注意的是該自由度的含義與梁單元的Rotz含義并不相同。 2D實(shí)體單元節(jié)點(diǎn)自由度僅有Ux、Uy,3D實(shí)體單元節(jié)點(diǎn)自由度包含Ux、Uy、Uz。 從上面可見,不同單元類型其節(jié)點(diǎn)自由度的數(shù)目以及含義不一樣,因而在處理單元連接時,需根據(jù)實(shí)際情況分不同種類來確定其連接方法。但就梁單元而言,與各單元類型的連接可分為如下情況: 1)梁單元與殼、實(shí)體單元鉸接; 2)2D梁單元與2D實(shí)體單元剛接; 3)3D梁單元與殼單元剛接; 4)3D梁單元與3D實(shí)體單元剛接; 本篇介紹梁單元與殼、體單元的鉸接問題。 從上面介紹的三種單元節(jié)點(diǎn)自由度類型可見,梁單元與體單元節(jié)點(diǎn)的平動自由度物理意義相同,因此如果需實(shí)現(xiàn)梁單元與實(shí)體單元的鉸接,兩者共用節(jié)點(diǎn)即可;也可兩者無共用節(jié)點(diǎn),但具有重合節(jié)點(diǎn)時,直接耦合節(jié)點(diǎn)的平動自由度。 然殼單元梁單元的節(jié)點(diǎn)自由度除了Rotz有所不同外,其余5個自由度皆具有相同的物理意義,因而當(dāng)梁單元與殼單元具有公共節(jié)點(diǎn)時,可認(rèn)為是除了Rotz外的一種剛性連接,例如最常見的建筑結(jié)構(gòu)梁板體系的模擬。
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ANSYS不同單元類型連接專題(二)Solid-Beam單元的連接(類型二)
通過對比兩次計算的結(jié)果發(fā)現(xiàn): 1)全部使用Solid單元進(jìn)行分析和使用Solid單元和Beam單元連接起來進(jìn)行分析, 計算結(jié)果幾乎完全一致;(整體應(yīng)力最大數(shù)值的大小和位置,使用solid單元計算存在應(yīng)力奇異,不進(jìn)行比較)。 2)使用Solid單元和Beam單元建模和全部使用solid單元進(jìn)行建模相比,節(jié)點(diǎn)數(shù)量大大減少, 顯著 降低了計算量。 三、連接原理。 詳見上篇文章 《ANSYS不同單元類型連接專題(一)Solid-Beam單元的連接》。 至此,本文完結(jié)。 歡迎大家點(diǎn)擊在看和轉(zhuǎn)發(fā)支持!掃描二維碼關(guān)注公眾號,一起聊聊力學(xué)和有限元那點(diǎn)兒事。
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ANSYS單元類型選擇方法 附ansys結(jié)構(gòu)單元與材料應(yīng)用手冊下載
六、單元類型選擇方法 7.進(jìn)行完前面的選擇工作,單元類型就基本上已經(jīng)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(jìn)行以下工作: 仔細(xì)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(shù)、單元關(guān)鍵項和載荷考慮; 了解單元的輸出數(shù)據(jù); 下載地址:ansys結(jié)構(gòu)單元與材料應(yīng)用手冊
基于ansys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混凝土PK特定工況下的徐變發(fā)生過程。 案例文件中包含: 1. 00-ConcreteCreep-benchmark.mac【徐變標(biāo)定文件,開箱即用,可以用來和手算對比是否正確】 2. 01-ConcreteCreep-solid.mac【分輸入模塊的參數(shù)化徐變計算文件【詳細(xì)解釋了各參數(shù)取值】。只需要改文件和計算邊界荷載即可計算實(shí)體徐變。】 3. ansa文件,用來生成網(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,拿過來可以直接運(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事兒。
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ANSYS不同單元類型連接專題(一)Solid-Beam單元的連接
不同單元類型連接,對初學(xué)者來說一直是個困擾,筆者在學(xué)習(xí)ANSYS的時候,也遇到了這個問題。今天開始,筆者將對ANSYS不同單元類型連接開設(shè)一個專題,仔細(xì)和大家說說不同單元類型,到底該怎么連。 我們知道,相同自由度的單元(如Beam-Shell)進(jìn)行連接時,可以直接使用共節(jié)點(diǎn)連接;而不同自由度的單元連接時,需要建立約束方程。 注意:單元自由度的異同有兩個含義,即單元的自由度個數(shù)和自由度的物理意義。 為了給大家進(jìn)行軟件操作演示,筆者隨便瞎編亂造了一個結(jié)構(gòu):橫截面為10mm×10mm,長度為200mm的方形,底端開了一個直徑為5mm的孔,模型如下。 我們知道,細(xì)長結(jié)構(gòu),我們可以使用Beam單元進(jìn)行分析,可偏偏有好事者在一個完美的結(jié)構(gòu)上開了個孔,這樣直接導(dǎo)致我們無法對其整體使用Beam單元了,那這樣的結(jié)構(gòu)我們該如何處理呢?提供以下兩種方法: 方法一:對整個結(jié)構(gòu)使用Solid單元進(jìn)行分析; 方法二:孔附近使用Solid單元,其余位置使用Beam單元。這樣就引入了不同單元類型連接的問題。 為了比較不同單元類型連接后的精度,筆者建立了兩個靜力學(xué)項目:一個是全部使用Solid單元進(jìn)行分析的模型 solid;另一個是使用Solid單元和Beam單元連接起來分析的 solid_beam。 打開workbench,建立兩個靜力學(xué)項目,分別命名為“solid”和“solid-shell”,并導(dǎo)入建立的幾何模型。 一、solid-beam計算。
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ansys單元類型簡介
如果這些影響都不需要,可使用beam3,2維彈性。 Beam24 3維薄壁梁。單軸元素,任意截面都有拉壓、彎曲和St. Venant扭轉(zhuǎn)能力。可用于任何敞開的和單元截面。該元素每個節(jié)點(diǎn)有6個自由度:x,y,z和繞x,y,z方向。該元素在軸向和自定義的截面方向都具有塑性,徐變和膨脹能力。若不需要這些能力,可用彈性beam4或beam44。Pipe20和beam23也具有塑性,徐變和膨脹能力。截面是通過一系列的矩形段來定義的。的縱軸向方向由第三個節(jié)點(diǎn)指明。 Beam44 3維彈性錐形不對稱。單軸元素,具有拉壓扭和彎曲能力。該元素每個節(jié)點(diǎn)有6個自由度:x,y,z和繞x,y,z方向。該元素允許每個端點(diǎn)具有不均勻幾何特性,并且允許端點(diǎn)與的中性軸偏移。若不需要這些特性,可采用beam4。該元素的2維形式是beam54。該元素也提供剪應(yīng)變選項。還提供了輸出作用于單元上的與單元同方向的力的選項。具有應(yīng)力強(qiáng)化和大變形能力。 Beam54單軸元素,拉壓和受彎能力. 每個節(jié)點(diǎn)有3個自由度。該元素允許在端點(diǎn)有不均勻幾何性質(zhì)。允許端點(diǎn)偏移的軸心。無塑性徐變或膨脹能力。有應(yīng)力強(qiáng)化能力。剪切變形和彈性基礎(chǔ)影響也體現(xiàn)在選項中。還可打印作用于元素上的沿元素方向的力。 Beam188 3維線性有限應(yīng)力。適用于分析短粗結(jié)構(gòu)。該元素基于timoshenko理論。包括剪應(yīng)變。Beam188是一個三維線性(2節(jié)點(diǎn))。每個節(jié)點(diǎn)有6或7個自由度,具體依賴于keyopt(1)的值。Keyopt(1)=0為每個節(jié)點(diǎn)6個自由度。包括x,y,z方向和繞x,y,z方向。=1還考慮了扭轉(zhuǎn)自由度。該元素適用于線性,大旋轉(zhuǎn)和大應(yīng)變非線性。包括應(yīng)力強(qiáng)化項在任何分析中,都缺省為nlgeom=on.。該選項為元素提供了分析曲屈、側(cè)移和扭轉(zhuǎn)的能力。 Beam1893維二次有限應(yīng)力。適用于分析短粗結(jié)構(gòu)。
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ANSYS 中查詢單元類型
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、節(jié)點(diǎn)編號以及單元類型等信息。
ansys梁單元類型圖2
ANSYS單元類型詳解及選擇原則
希望對大家有幫助 ansys單元類型詳解及選擇原則.doc ANSYS接觸單元.doc
ANSYS單元類型
1、該選桿單元(Link)還是梁單元(Beam)? 這個比較容易理解。桿單元只能承受沿著桿件方向的拉力或者壓力,桿單元不能承受彎矩,這是桿單元的基本特點(diǎn)。 梁單元則既可以承受拉,壓,還可以承受彎矩。如果你的結(jié)構(gòu)中要承受彎矩,肯定不能選桿單元。 對于梁單元,常用的有beam3,beam4,beam188這三種,他們的區(qū)別在于: 1)beam3是2D的梁單元,只能解決2維的問題。 2)beam4是3D的梁單元,可以解決3維的空間問題。 3)beam188是3D梁單元,可以根據(jù)需要自定義的截面形狀。 2、對于薄壁結(jié)構(gòu),是選實(shí)體單元還是殼單元? 對于薄壁結(jié)構(gòu),最好是選用shell單元,shell單元可以減少計算量,如果你非要用實(shí)體單元,也是可以的,但是這樣計算量就大大增加了。而且,如果選實(shí)體單元,薄壁結(jié)構(gòu)承受彎矩的時候,如果在厚度方向的單元層數(shù)太少,有時候計算結(jié)果誤差比較大,反而不如shell單元計算準(zhǔn)確。 實(shí)際工程中常用的shell單元有shell63,shell93。shell63是四節(jié)點(diǎn)的shell單元(可以退化為三角形),shell93是帶中間節(jié)點(diǎn)的四邊形shell單元(可以退化為三角形),shell93單元由于帶有中間節(jié)點(diǎn),計算精度比shell63更高,但是由于節(jié)點(diǎn)數(shù)目比shell63多,計算量會增大。對于一般的問題,選用shell63就足夠了。 除了shell63,shell93之外,還有很多其他的shell單元,譬如shell91,shell131,shell163等等,這些單元有的是用于多層鋪層材料的,有的是用于結(jié)構(gòu)顯示動力學(xué)分析的,一般新手很少涉及到。通常情況下,shell63單元就夠用了。 3、實(shí)體單元的選擇。 實(shí)體單元類型也比較多,實(shí)體單元也是實(shí)際工程中使用最多的單元類型
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ANSYS單元類型的選擇
初學(xué)ANSYS的人,通常會被ANSYS所提供的眾多紛繁復(fù)雜的單元類型弄花了眼,如何選擇正確的單元類型,也是新手學(xué)習(xí)時很頭疼的問題。 單元類型的選擇,跟你要解決的問題本身密切相關(guān)。在選擇單元類型前,首先你要對問題本身有非常明確的認(rèn)識,然后,對于每一種單元類型,每個節(jié)點(diǎn)有多少個自由度,它包含哪些特性,能夠在哪些條件下使用,在ANSYS的幫助文檔中都有非常詳細(xì)的描述,要結(jié)合自己的問題,對照幫助文檔里面的單元描述來選擇恰當(dāng)?shù)?em>單元類型。 1.該選桿單元(Link)還是梁單元(Beam)? 這個比較容易理解。桿單元只能承受沿著桿件方向的拉力或者壓力,桿單元不能承受彎矩,這是桿單元的基本特點(diǎn)。 梁單元則既可以承受拉,壓,還可以承受彎矩。如果你的結(jié)構(gòu)中要承受彎矩,肯定不能選桿單元。 對于梁單元,常用的有beam3,beam4,beam188這三種,他們的區(qū)別在于: 1)beam3是2D的梁單元,只能解決2維的問題。 2)beam4是3D的梁單元,可以解決3維的空間問題。 3)beam188是3D梁單元,可以根據(jù)需要自定義的截面形狀。 2.對于薄壁結(jié)構(gòu),是選實(shí)體單元還是殼單元? 對于薄壁結(jié)構(gòu),最好是選用shell單元,shell單元可以減少計算量,如果你非要用實(shí)體單元,也是可以的,但是這樣計算量就大大增加了。而且,如果選實(shí)體單元,薄壁結(jié)構(gòu)承受彎矩的時候,如果在厚度方向的單元層數(shù)太少,有時候計算結(jié)果誤差比較大,反而不如shell單元計算準(zhǔn)確。 實(shí)際工程中常用的shell單元有shell63,shell93。shell63是四節(jié)點(diǎn)的shell單元(可以退化為三角形),shell93是帶中間節(jié)點(diǎn)的四邊形shell單元(可以退化為三角形),shell93單元由于帶有中間節(jié)點(diǎn),計算精度比shell63更高,但是由于節(jié)點(diǎn)數(shù)目比shell63多,計算量會增大。
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ANSYS單元與實(shí)體單元的耦合與約束方程
ANSYS梁單元與實(shí)體單元的耦合與約束方程 By長安CAE 1 概述 在ANSYS計算過程中,有時候會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,連接時通常需要通過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象某個自由度作相等處理,而約束方程則不局限于相等這個關(guān)系,其可以描述具有某種關(guān)系的自由度。如圖1所示,為梁單元與平面單元的連接。如果不采用約束方程,力矩的傳遞無法完成,因?yàn)槠矫?em>單元沒有轉(zhuǎn)動自由度。 圖1 梁單元與平面單元連接 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CE命令,即可將此關(guān)系通過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,表示第幾個約束方程; CONST表示方程的常數(shù)項,一般為0; NODE1,表示第一個節(jié)點(diǎn); Lab1,表示自由度標(biāo)簽,對于結(jié)構(gòu)而言,就是三個平移和三個轉(zhuǎn)動自由度; C1,表示該自由度的系數(shù); 同理,后面的也一樣。
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