ANSYS導入單元變實體
關注創建者：王靖雯 創建時間：2023-03-07
ANSYS導入單元變實體的視頻教程
ANSYS Mechanical中殼體與實體單元連接技術
ANSYS Mechanical中殼體與實體單元連接技術 適用人群：具有ANSYS Mechanical基礎知識的用戶；參加ANSYS結構工程師中級認證考試人員；土木工程專業相關人員 ANSYS Mechanical中殼體與實體單元連接技術（免費）【已結束】 直播時間：2022-09-27 19:30 本系列直播是ANSYS結構工程師中級認證考試的第8次鋪面課程，在有限元分析中經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
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基于ANSYS的實體單元扭矩施加方法總結
由于ANSYS中不能直接對實體單元施加力矩，傳統方法采用若干對力偶來代替扭矩，該方法容易導致局部應力集中；改進的方法引入一些特殊單元如rbe3單元、mpc184單元、mass21單元等，通過引入這些特殊單元，能夠比較好的實現扭矩的施加，但是特殊單元的引入又改變了整體剛度矩陣。為了解決由于引入特殊單元而導致影響整體剛度矩陣的問題，有學者等提出采用接觸單元能夠很好的解決扭矩的施加問題。
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基于ANSYS的實體單元扭矩施加方法(用若干對力代替力偶)
由于ANSYS中不能直接對實體單元施加力矩，傳統方法采用若干對力偶來代替扭矩，該方法容易導致局部應力集中；改進的方法引入一些特殊單元如rbe3單元、mpc184單元、mass21單元等，通過引入這些特殊單元，能夠比較好的實現扭矩的施加，但是特殊單元的引入又改變了整體剛度矩陣。為了解決由于引入特殊單元而導致影響整體剛度矩陣的問題，有學者等提出采用接觸單元能夠很好的解決扭矩的施加問題。
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ANSYS導入單元變實體的實例教程
徐變是混凝土在長期恒定應力作用下產生的時變不可逆變形，其發展規律呈現前期快速增長、后期漸趨穩定的特征。主要受應力水平、材料配比、環境濕度、構件尺寸及加載齡期等因素影響。
常用方法包括有效模量法、疊加法和老化理論。國內規范（如JTG3362-2018）推薦基于線性疊加原理的徐變系數法。徐變應變可表達為：
其中， ?(t,τ)為徐變系數，需通過規范公式或實驗數據擬合確定
Ansys程序中內置金屬蠕變規律如下：
命令中詳細解釋了改公式的具體用法，以及參數意義。
二者除個別參數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梁特定工況下的徐變發生過程。
案例文件中包含：
1. 00-ConcreteCreep-benchmark.mac【徐變標定文件，開箱即用，可以用來和手算對比是否正確】
2. 01-ConcreteCreep-solid.mac【分輸入模塊的參數化徐變計算文件【詳細解釋了各參數取值】。只需要改文件和計算邊界荷載即可計算實體徐變。】
3. ansa文件，用來生成網格
4. .cdb文件，網格文件
5. excel轉apdl命令流文件，用來輸入徐變系數。
進一步白話闡述一下：
1、什么是徐變？別看公式一大堆，理論一大推，簡單講就是：受力的結構，啥邊界條件、荷載不變的情況下，結構還是慢慢變形了。將這種慢慢變形的變形結果以及應力重分配準確分析出來就是徐變分析。機理一大堆，教科書上都比較詳盡，在此不做贅述，只講應用，而且是拿到案例開箱即用。
展開 最近在著手做聯合hypermesh與apdl的運動副案例時，出現了一個問題，網上搜了一圈也沒能找到結果，問題如下：
簡而言之就是我在hypermesh中對一個體進行了網格劃分，并且對其賦予了材料——鋼材，以及單元sensor——solid186，但是一旦導入apdl中就出現這個問題。
Element n does not have all of its required nodes defined.
很奇怪，自己對著案例學的網格劃分，導入也正確，苦思不得其解，網上搜了一圈也沒能得到好到的解決辦法，至于deepseek我只能說還得發展發展，本來已經想著解決不了就只能放棄做這個案例了，畢竟hypermesh本身的后處理能力不強，一般也只是用來畫網格。
后來自己琢磨突發奇想，發現了問題的所在，分享給大家，遇到相同問題的朋友希望能有收獲，至于案例的教程估計也快了。
原因在于網格的2d與3d，我一般畫體網格時總直接將面網格automesh直接用2d的drag變為體網格，看著也確實如此，但是問題就在這里，我們知道對于solid186是3d，20節點的網格，這里用2d的drag生成的節點數目是遠遠達不到要求的，也就是這里的報錯原因。
這也是在之前學習網格劃分時發現很多教程會建立新的組把2d與3d網格放在不同的組件之中的原因，只能說以前沒能理解，遇到問題解決不了，現在理解了。好在還是找到了解決辦法，總而言之就是不能好高騖遠，真的就是“紙上談來終覺淺，絕知此事要躬行”，與君共勉。
最后貼一張正常導入的圖片，完結撒花。
展開 ANSYS梁單元與實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點自由度的關系，保證結果的準確性。
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系，其可以描述具有某種關系的自由度。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，因為平面單元沒有轉動自由度。
圖1 梁單元與平面單元連接
為使節點2具有力矩傳遞的能力，要求1、2、3節點之間的自由度滿足以下關系：
ROTZ2 = (UY3 - UY1)/10
再通過CE命令，即可將此關系通過約束方程的形式施加給1、2、3節點。
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，用于區別約束方程，一般可以用數字1、2、3表示即可，表示第幾個約束方程；
CONST表示方程的常數項，一般為0；
NODE1，表示第一個節點；
Lab1，表示自由度標簽，對于結構而言，就是三個平移和三個轉動自由度；
C1，表示該自由度的系數；
同理，后面的也一樣。
展開 實體單元和殼單元之間的連接是ANSYS中常見的問題。即使兩種單元之間共節點，但單元之間不連續（實體單元每個節點有3個平動自由度，而殼單元每個節點有3個平動自由度和3個轉動自由度），對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法對實體-殼單元的連接方法進行說明。
1 單元類型
算例模型中，實體單元采用SOLID45，殼單元采用SHELL63，接觸位置不共節點。對于兩種單元之間的連接，通過目標單元TARGE170和接觸單元CONTA175實現，定義約束為實體-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 目標單元和接觸單元
3 計算結果
圖3 von Mises stress
圖4 X-Component of displacement
付費內容為相關命令流。
展開 hypermesh中已劃分好網格單元的模型導出.cbd導入ansys時需要注意，一定要在hypermesh中給已完成網格劃分的單元賦予單元類型（sensor）后再導出.cbd格式，否則導入ansys中的只能顯示節點而不能顯示單元網格，因為ansys無法識別未定義單元。
hypermesh中的網格想導入workbench中有兩種比較常見的方法，第一種是在ansys接口下hypermesh完成的網格單元導出成.cbd格式導入ansys中后再由ansys保存為.cbd格式導入workbench中，注意不能直接由hypermesh導出的.cbd格式直接導入workbench中，直接導入會出錯。具體步驟如下：
hypermesh導出
hypermesh模型->Export Solver Deck->x.cbd
ansys導入及導出
x.cbd->File->Read Imput From... ->Preprocessor->Archive Model->Write->y.cbd
workbench導入
Componet System->External Model->Setup->...->y.cbd->分析模塊，打開就可以了。
第二種法在abaqus接口模塊下，hypermesh完成的網格單元導出成.inp格式，然后在workbench中導入即可以。具體步驟如下：
hypermesh模型->Export Solver Deck->x.inp
workbench導入
Componet System->External Model->Setup->...->x.inp->分析模塊，打開就可以了。
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最近在著手做聯合hypermesh與apdl的運動副案例時，出現了一個問題，網上搜了一圈也沒能找到結果，問題如下：
簡而言之就是我在hypermesh中對一個體進行了網格劃分，并且對其賦予了材料——鋼材，以及單元sensor——solid186，但是一旦導入apdl中就出現這個問題。
Element n does not have all of its required nodes
徐變是混凝土在長期恒定應力作用下產生的時變不可逆變形，其發展規律呈現前期快速增長、后期漸趨穩定的特征。主要受應力水平、材料配比、環境濕度、構件尺寸及加載齡期等因素影響。
常用方法包括有效模量法、疊加法和老化理論。國內規范（如JTG3362-2018）推薦基于線性疊加原理的徐變系數法。徐變應變可表達為：
實體單元和殼單元之間的連接是ANSYS中常見的問題。即使兩種單元之間共節點，但單元之間不連續（實體單元每個節點有3個平動自由度，而殼單元每個節點有3個平動自由度和3個轉動自由度），對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法對實體-殼單元的連接方法進行說明。
1 單元類型
算例模型中，實體單元采用SOLID45，殼單元采用SHELL63，接觸位置不共節點。對于兩種單元之間的連接
摘要：在LS-DYNA分析中經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。如果不需要傳遞轉動可以使用合并節點法和約束法，合并節點法要求節點重合，計算效率最高，約束法不要求節點重合。接觸法可以傳遞轉動，接觸法使用最為靈活，消耗的計算資源較多。
殼體單元的每個節點只有３個沿著x、y和z方向的平動自由度UX、UY、UZ
hypermesh中已劃分好網格單元的模型導出.cbd導入ansys時需要注意，一定要在hypermesh中給已完成網格劃分的單元賦予單元類型（sensor）后再導出.cbd格式，否則導入ansys中的只能顯示節點而不能顯示單元網格，因為ansys無法識別未定義單元。
hypermesh中的網格想導入workbench中有兩種比較常見的方法，第一種是在ansys接口下hypermesh
對于厚度尺寸相對于其他幾何尺寸較小的結構，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，但其單元及節點數量少，計算量小，在工程中對復雜模型進行簡化時，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中設置，也可以在Mechanical中設置。DM中僅允許輸入常量厚度值（即等厚度
【問題描述】
梁的尺寸如圖所示，在梁的2000*300表面上作用有大小為1MPa的壓力，兩端是直徑為150mm的圓柱面為支撐表面，要分析其應力和變形情況。
【問題分析】
（1）該結構左右對稱，只取一半分析。
（2）中間空心部分使用殼單元，邊上實心部分使用實體單元。
（3）上述兩種單元需要建立連接關系。實心單元每個節點有3個自由度，而殼單元每個節點有6個自由度，如何建立連接關系呢
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，而這也是我們日常工程中比較常見的一種連接方式。
首先從2D平面單元單元開始說起。
盡管現在的ANSYS版本已經摒棄了很古老的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時候是采用
ANSYS巧用殼單元給實體劃分六面體網格
1 概述
眾所周知，ANSYS經典劃分網格的功能比較弱，映射劃分（Map）和掃掠劃分(Sweep)對幾何形狀的要求都十分高。而四面體網格一方面導致單元數目多余六面體，一方面給計算后處理帶來一定的不便。
有些情況下，幾何模型的結構導致即使再怎么對模型進行切分都不可能掃掠出六面體網格，這種情況下，可以巧妙地利用殼單元。
ANSYS經典里對于一個平面，劃分網格非常簡單
【問題描述】
梁的尺寸如圖所示，在梁的2000*300表面上作用有大小為1MPa的壓力，兩端是直徑為150mm的圓柱面為支撐表面，要分析其應力和變形情況。
【問題分析】
（1）該結構左右對稱，只取一半分析。
（2）中間空心部分使用殼單元，邊上實心部分使用實體單元。
（3）上述兩種單元需要建立連接關系。實心單元每個節點有3個自由度，而殼單元每個節點有6個自由度，如何建立連接關系呢？ANSYS
