ansys中單元的節(jié)點(diǎn)數(shù)
關(guān)注創(chuàng)建者：王靖雯 創(chuàng)建時(shí)間：2023-03-07
ansys中單元的節(jié)點(diǎn)數(shù)的視頻教程
有限元中單元積分點(diǎn)與節(jié)點(diǎn)應(yīng)力相互轉(zhuǎn)換(二維和三維)
在ABAQUS中,當(dāng)需要獲取節(jié)點(diǎn)上的應(yīng)力時(shí),可以在后處理中建立路徑或者用查詢功能等獲取. 但是當(dāng)需要大量的節(jié)點(diǎn)上應(yīng)力數(shù)據(jù)時(shí),很多人會(huì)用Python編程進(jìn)行大批量的提取應(yīng)力.但是提取出來(lái)的應(yīng)力為單元積分點(diǎn)上的應(yīng)力.無(wú)法獲取節(jié)點(diǎn)上的應(yīng)力.同時(shí)在ABAQUS中的子程序中,也是對(duì)積分點(diǎn)上的數(shù)據(jù)進(jìn)行操作.
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Bentley 海工遠(yuǎn)程學(xué)第三期 —— 在SACS中進(jìn)行管單元節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)
本期放送：在SACS中利用Joint/Automatic design 進(jìn)行管單元節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì) 通過(guò)本視頻學(xué)習(xí)Precede中Joint/Automatic design功能實(shí)現(xiàn)管節(jié)點(diǎn)處圓管偏移和節(jié)點(diǎn)gap的批量化設(shè)計(jì)。
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【1】ANSYS Workbench中添加Path（路徑）及其對(duì)應(yīng)節(jié)點(diǎn)編號(hào)的查看方法
ANSYS Workbench中添加Path（路徑）及其對(duì)應(yīng)節(jié)點(diǎn)編號(hào)的查看方法
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ansys中單元的節(jié)點(diǎn)數(shù)的實(shí)例教程
最近在準(zhǔn)備初級(jí)教程后處理的教程，其中有講到對(duì)ANSYS結(jié)果解的理解，恰巧也有朋友咨詢水哥怎么去理解ANSYS中的這三個(gè)解，今日水哥就簡(jiǎn)單談下本人的理解，當(dāng)然僅限個(gè)人理解，有誤之處懇請(qǐng)大家指正。
我們知道，在常見(jiàn)的后處理中，結(jié)果查看主要分三個(gè)方面：一、節(jié)點(diǎn)位移解；二、單元解；三、節(jié)點(diǎn)單元解。
那么這三個(gè)解相互之間的關(guān)系是什么呢？誰(shuí)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(dòng)邢拊治龅幕舅悸?。有限元分析時(shí)，將一個(gè)我們所謂的“相當(dāng)大的”結(jié)構(gòu)劃分為有限個(gè)單元，單元之間通過(guò)節(jié)點(diǎn)相連，計(jì)算中，假定每個(gè)單元的變形和應(yīng)力都是相對(duì)簡(jiǎn)單的，并且可以通過(guò)計(jì)算機(jī)求解出來(lái)，最后在將單元結(jié)果按照一定的規(guī)律組合成整個(gè)結(jié)構(gòu)的求解結(jié)果。
在這分離-結(jié)合的過(guò)程中，出現(xiàn)了兩個(gè)關(guān)鍵詞，節(jié)點(diǎn)和單元。從數(shù)學(xué)角度上來(lái)講，單元也即是一個(gè)個(gè)矩陣，通過(guò)具有一定自由度的節(jié)點(diǎn)相互連接，進(jìn)而形成總的矩陣。有限元求解也即是求解大家最為熟悉的如下方程：
【K】【x】=【F】
其中【K】是剛度矩陣，【x】是節(jié)點(diǎn)自由度矩陣，【F】是外部邊界條件矩陣。
因而，整個(gè)結(jié)構(gòu)最先出現(xiàn)的求解結(jié)果便是 節(jié)點(diǎn)位移解，也可以稱之為原始解，是最為精確的解。
有了節(jié)點(diǎn)位移解后，就可以派生出其他解了，因而單元解也可以稱之為派生解，它是通過(guò)單元的形函數(shù)推導(dǎo)過(guò)來(lái)，具體過(guò)程這里就不細(xì)說(shuō)，但這就產(chǎn)生了一個(gè)問(wèn)題，相信細(xì)心的朋友會(huì)有所發(fā)現(xiàn)，就是單元應(yīng)力應(yīng)變解在公共節(jié)點(diǎn)上并不連續(xù)，在單元邊界上產(chǎn)生了不連續(xù)的等值線。
展開(kāi) 總結(jié)起來(lái)，三個(gè)解的概念如下：
節(jié)點(diǎn)解：節(jié)點(diǎn)位移解，原始解，最為精確的解；
單元解：單元的應(yīng)力應(yīng)變，派生解，通過(guò)節(jié)點(diǎn)解推導(dǎo)得到；
節(jié)點(diǎn)單元解：節(jié)點(diǎn)的應(yīng)力應(yīng)變，派生解的平均化顯示。
來(lái)源：ANSYS學(xué)習(xí)與應(yīng)用
有限元在求解結(jié)構(gòu)問(wèn)題時(shí)，最先得到的是各個(gè)節(jié)點(diǎn)的位移，再通過(guò)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(shí)際上是一個(gè)函數(shù)，這個(gè)函數(shù)能夠描述單元內(nèi)所有位置處的應(yīng)力場(chǎng)。無(wú)疑，這樣沒(méi)法在軟件中顯示結(jié)果，因此單元解需要確定一些積分點(diǎn)（高斯點(diǎn)），通過(guò)積分得到這些積分點(diǎn)的解，這些積分點(diǎn)的解代表單元解。
積分點(diǎn)通常和單元的節(jié)點(diǎn)位置不重合，因此想要得到單元節(jié)點(diǎn)的解，需要將積分點(diǎn)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(diǎn)的解。由于每個(gè)單元外推得到的單元節(jié)點(diǎn)解并不完全一致，因此，最初外推得到的單元的節(jié)點(diǎn)解不連續(xù)，為了讓其連續(xù)，將不同單元之間的節(jié)點(diǎn)外推得到的節(jié)點(diǎn)解進(jìn)行算術(shù)平均，這樣在連續(xù)節(jié)點(diǎn)處的節(jié)點(diǎn)解僅有一個(gè)數(shù)值，這樣便得到實(shí)際在軟件中顯示的節(jié)點(diǎn)解。
簡(jiǎn)短一點(diǎn)來(lái)說(shuō)：單元解是積分點(diǎn)的解，節(jié)點(diǎn)解是外推后平均的解。很明顯，從數(shù)值精度上來(lái)講，單元解是高于節(jié)點(diǎn)解的。
采用ANSYS計(jì)算了一個(gè)簡(jiǎn)單的模型，分別采用solid185單元和solid186單元，185單元是8節(jié)點(diǎn)單元，186單元是20節(jié)點(diǎn)單元，分別計(jì)算后查詢；
最終，單元總數(shù)185為256個(gè)，186為256個(gè)，單元劃分一樣，但是節(jié)點(diǎn)數(shù)不一樣，185單元劃分的模型節(jié)點(diǎn)數(shù)為459個(gè)，186單元劃分的為1605個(gè)。
展開(kāi) 單元157的148號(hào)節(jié)點(diǎn)應(yīng)力為1044.5MPa，單元158的148號(hào)節(jié)點(diǎn)應(yīng)力是1050.8MPa，同一個(gè)節(jié)點(diǎn)其應(yīng)力值會(huì)不一樣，這種差異可能在別的節(jié)點(diǎn)會(huì)更大，比如在應(yīng)力梯度比較大的區(qū)域（所以應(yīng)力梯度大的區(qū)域最好細(xì)化的網(wǎng)格），由此可知，同一個(gè)節(jié)點(diǎn)當(dāng)它屬于不同的單元時(shí)得到的應(yīng)力值是不一樣的，就像上文通過(guò)函數(shù)的可導(dǎo)或可微類比的那樣，在節(jié)點(diǎn)處存在左右兩個(gè)不同的導(dǎo)數(shù)，對(duì)于實(shí)體單元一個(gè)節(jié)點(diǎn)將有8個(gè)方向?qū)?yīng)8個(gè)不同導(dǎo)數(shù)，即8個(gè)不相等的應(yīng)力。理論上單元尺寸足夠小單元在節(jié)點(diǎn)處的應(yīng)力結(jié)果越接近一個(gè)值，即同一個(gè)節(jié)點(diǎn)不同應(yīng)力值相差越小，越可以提高計(jì)算結(jié)果的精度，但是一味的縮小單元尺寸也是沒(méi)必要的，ansys將通過(guò)平均處理不連續(xù)的應(yīng)力使之變得連續(xù)甚至平滑而不失合理性，這就是PLNSOL命令的功能。
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展開(kāi) 有限元在求解結(jié)構(gòu)問(wèn)題時(shí)，最先得到的是各個(gè)節(jié)點(diǎn)的位移，再通過(guò)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(shí)際上是一個(gè)函數(shù)，這個(gè)函數(shù)能夠描述單元內(nèi)所有位置處的應(yīng)力場(chǎng)。無(wú)疑，這樣沒(méi)法在軟件中顯示結(jié)果，因此單元解需要確定一些積分點(diǎn)（高斯點(diǎn)），通過(guò)積分得到這些積分點(diǎn)的解，這些積分點(diǎn)的解代表單元解。
積分點(diǎn)通常和單元的節(jié)點(diǎn)位置不重合，因此想要得到單元節(jié)點(diǎn)的解，需要將積分點(diǎn)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(diǎn)的解。由于每個(gè)單元外推得到的單元節(jié)點(diǎn)解并不完全一致，因此，最初外推得到的單元的節(jié)點(diǎn)解不連續(xù)，為了讓其連續(xù)，將不同單元之間的節(jié)點(diǎn)外推得到的節(jié)點(diǎn)解進(jìn)行算術(shù)平均，這樣在連續(xù)節(jié)點(diǎn)處的節(jié)點(diǎn)解僅有一個(gè)數(shù)值，這樣便得到實(shí)際在軟件中顯示的節(jié)點(diǎn)解。
簡(jiǎn)短一點(diǎn)來(lái)說(shuō)：單元解是積分點(diǎn)的解，節(jié)點(diǎn)解是外推后平均的解。很明顯，從數(shù)值精度上來(lái)講，單元解是高于節(jié)點(diǎn)解的。
采用ANSYS計(jì)算了一個(gè)簡(jiǎn)單的模型，分別采用solid185單元和solid186單元，185單元是8節(jié)點(diǎn)單元，186單元是20節(jié)點(diǎn)單元，分別計(jì)算后查詢；
最終，單元總數(shù)185為256個(gè)，186為256個(gè)，單元劃分一樣，但是節(jié)點(diǎn)數(shù)不一樣，185單元劃分的模型節(jié)點(diǎn)數(shù)為459個(gè)，186單元劃分的為1605個(gè)。
查看ANSYS計(jì)算輸出的單元解，當(dāng)單元為185時(shí)查詢兩個(gè)挨著的單元應(yīng)力解如圖1所示：
圖1
當(dāng)單元為186時(shí)查詢兩個(gè)挨著的單元應(yīng)力解如圖2所示：
圖2
經(jīng)過(guò)以上計(jì)算可以看出：
（1）無(wú)論是185單元還是186單元，計(jì)算后的單元解只輸出8個(gè)節(jié)點(diǎn)的值，這個(gè)非常奇怪，因?yàn)?85單元和186單元的積分點(diǎn)數(shù)目不一樣，185為8個(gè)積分點(diǎn)，186為27個(gè)積分點(diǎn)；
（2）相鄰單元的共同節(jié)點(diǎn)的應(yīng)力值不一樣，這個(gè)是合理的，因?yàn)槊恳粋€(gè)單元的節(jié)點(diǎn)解是根據(jù)各自的形函數(shù)計(jì)算并且外推的，有差別。
展開(kāi) 
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ansys中單元的節(jié)點(diǎn)數(shù)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(duì)經(jīng)典 APDL 界面和 Workbench 界面分別展開(kāi)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(huì)在輸出窗口顯示單元的編號(hào)、
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
寫(xiě)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(jì)除了常規(guī)的宏觀結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)采用SAP2000、Etabs、Midas、SSG、Paco-SAP 或 YJK\PKPM等。
【JY】各類有限元軟件計(jì)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(duì)減隔震元件進(jìn)行破壞分析，除了對(duì)減隔震元件在正常工況下的性能進(jìn)行評(píng)估
為什么要導(dǎo)出單元?jiǎng)偠染仃?在學(xué)習(xí)有限元方法時(shí)，我們會(huì)需要編寫(xiě)程序計(jì)算結(jié)構(gòu)的單元?jiǎng)偠染仃?。此外，?dāng)我們需要做有限元軟件二次開(kāi)發(fā)時(shí)，我們也需要驗(yàn)證所做的開(kāi)發(fā)是否正確。為了驗(yàn)證程序正確性，我們可以從商業(yè)有限元軟件中導(dǎo)出單元?jiǎng)偠染仃噥?lái)驗(yàn)證程序的計(jì)算結(jié)果。下面簡(jiǎn)單介紹從ansys軟件中導(dǎo)出平面四邊形四節(jié)點(diǎn)單元的單元?jiǎng)偠染仃嚒?平面四邊形四節(jié)點(diǎn)單元示例
如圖所示
在Abaqus中，用戶自定義元素子程序（UEL）的開(kāi)發(fā)需要遵循一些特定的規(guī)則和約定。其中一個(gè)關(guān)鍵約定是關(guān)于子程序中的RHS（右手邊）向量的維數(shù)，我最近在嘗試用UEL做一些二次開(kāi)發(fā)，也發(fā)現(xiàn)了RHS向量的維數(shù)比單元的總自由度數(shù)多了4個(gè)這一現(xiàn)象，結(jié)合在站內(nèi)一些同行的猜測(cè)，我認(rèn)為這可能是由于Abaqus的內(nèi)部工作方式所導(dǎo)致的。
首先，有同行懷疑是因?yàn)橛昧怂墓?jié)點(diǎn)單元，所以多了四個(gè)，我開(kāi)發(fā)的單元是12個(gè)節(jié)點(diǎn)的
The output variables listed below are available in Abaqus/Explicit.
Mechanical analysis–nodal quantities
CFORCE
Field: yes History: no .fil: no
Contact normal force (CNORMF) and frictional
在有限元求解中，最終通常要求解的是一個(gè)關(guān)于場(chǎng)變量的線性方程組，在常見(jiàn)的位移場(chǎng)有限元中，要求解的是各個(gè)節(jié)點(diǎn)的位移，該線性方程組的系數(shù)矩陣通常稱為剛度矩陣，方程組右邊通常稱為右端項(xiàng)或者荷載向量。一般情況下，由于網(wǎng)格劃分后并不是所有節(jié)點(diǎn)都兩兩連接，因此實(shí)際上最終形成的整體剛度矩陣中大部分元素為0，這種矩陣稱為稀疏矩陣。在有限元求解中，對(duì)于這種系數(shù)矩陣為稀疏矩陣的方程組，一種常見(jiàn)的方法是僅保存剛度矩陣的非
摘要：在LS-DYNA分析中經(jīng)常會(huì)使用實(shí)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(shí)體單元連接時(shí)自由度不匹配的問(wèn)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(dòng)可以使用合并節(jié)點(diǎn)法和約束法，合并節(jié)點(diǎn)法要求節(jié)點(diǎn)重合，計(jì)算效率最高，約束法不要求節(jié)點(diǎn)重合。接觸法可以傳遞轉(zhuǎn)動(dòng)，接觸法使用最為靈活，消耗的計(jì)算資源較多。
殼體單元的每個(gè)節(jié)點(diǎn)只有３個(gè)沿著x、y和z方向的平動(dòng)自由度UX、UY、UZ
有限元在求解結(jié)構(gòu)問(wèn)題時(shí)，最先得到的是各個(gè)節(jié)點(diǎn)的位移，再通過(guò)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(shí)際上是一個(gè)函數(shù)，這個(gè)函數(shù)能夠描述單元內(nèi)所有位置處的應(yīng)力場(chǎng)。無(wú)疑，這樣沒(méi)法在軟件中顯示結(jié)果，因此單元解需要確定一些積分點(diǎn)（高斯點(diǎn)），通過(guò)積分得到這些積分點(diǎn)的解，這些積分點(diǎn)的解代表單元解。
積分點(diǎn)通常和單元的節(jié)點(diǎn)位置不重合，因此想要得到單元節(jié)點(diǎn)的解，需要將積分點(diǎn)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(diǎn)的解
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英文原文由David Stenger, Markus Braun著。
編者按
整個(gè)案例使用純DEM計(jì)算-與轉(zhuǎn)鼓內(nèi)流體流動(dòng)無(wú)交互作用，啟用滾動(dòng)模型，通過(guò)網(wǎng)格運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)幾何運(yùn)動(dòng)
