ansys簡支梁實(shí)體單元的案例
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） ￥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梁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(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。
展開 ANSYS梁單元與實(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(jì)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(xiàng)，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。
展開 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中常見的問題。即使兩種單元之間共節(jié)點(diǎn)，但單元之間不連續(xù)（實(shí)體單元每個節(jié)點(diǎn)有3個平動自由度，而殼單元每個節(jié)點(diǎn)有3個平動自由度和3個轉(zhuǎn)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(shí)體-殼單元的連接方法進(jìn)行說明。
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)。對于兩種單元之間的連接，通過目標(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 abaqus實(shí)體-梁單元，實(shí)體-實(shí)體單元，梁-梁單元鉸接設(shè)置
使用多點(diǎn)約束MPC，實(shí)現(xiàn)實(shí)體-梁單元，實(shí)體-實(shí)體單元，梁-梁單元鉸接如何設(shè)置，實(shí)體單元梁彎矩曲線怎么提取？可下載附件，也可觀看視頻。
https://www.yqgqt.org.cn/college/video/c15810?nagivator=course
abaqus實(shí)體-梁單元，實(shí)體-實(shí)體單元，梁-梁單元鉸接設(shè)置.rar
ANSYS各類型單元連接專題講解（四）之2D梁與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(jì)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）偽梁法；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，此處簡單說下偽梁法與MPC法。
其實(shí)偽梁法與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。
使用偽梁法需注意的是，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(jì)，中間鋼梁所受均布荷載為10KN/m,采用ANSYS模擬該情況。
展開 基于ANSYS經(jīng)典界面的實(shí)體-板單元連接建模
（2）中間空心部分使用殼單元，邊上實(shí)心部分使用實(shí)體單元。
（3）上述兩種單元需要建立連接關(guān)系。實(shí)心單元每個節(jié)點(diǎn)有3個自由度，而殼單元每個節(jié)點(diǎn)有6個自由度，如何建立連接關(guān)系呢？ANSYS提供了SHSD命令來建立這種連接。要使用該命令，首先需要創(chuàng)建接觸對，并且要對目標(biāo)-接觸單元的關(guān)鍵字進(jìn)行設(shè)置。下面的絕大多數(shù)操作都是圍繞該命令進(jìn)行的。
【求解步驟】
1.前處理
1.1 創(chuàng)建單元
/PREP7
ET,1,SOLID187
ET,2,SHELL181
ET,3,TARGE170
KEYOPT,3,5,1
ET,4,CONTA175
KEYOPT,4,2,2
KEYOPT,4,12,5
上述命令分別定義了4種單元。
第1種是實(shí)體單元，第2種是殼單元，他們分別用于建模上述梁的實(shí)體部分和空心部分。
第3-4種則是用于模擬接觸部分，就是實(shí)體與空心的接觸部分。
這里對于這兩種單元均設(shè)置了關(guān)鍵字，這些關(guān)鍵字的設(shè)置是使用后面的命令“SHSD”所必須的。
1.2 創(chuàng)建實(shí)常數(shù)
R,1,0.02
R,2
R,3
R,4
R,5
這里創(chuàng)建了5個實(shí)常數(shù)。
第1個實(shí)常數(shù)用于定義空心梁的厚度
第2-5個實(shí)常數(shù)分別用于定義4個接觸對。
1.2 創(chuàng)建材料類型
MP,EX,1,2e11
MP,PRXY,1,0.3
上述命令定義了材料的彈性模量和泊松比。
1.3 創(chuàng)建中間的空心梁
/VIEW,1,1,1
BLOCK,-0.14,0.14,-0.14,0.14,0,0.98
VDELE,1,,,0
ADELE,1,2,1,1
上述命令首先創(chuàng)建了一個長方體，
然后刪除了體本身，留下構(gòu)成長方體的面，線和關(guān)鍵點(diǎn)。
最后又刪除了兩端的面。
結(jié)果如下圖。
展開 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
到了這一步還沒有結(jié)束，最后計(jì)算時我們不需要?dú)?em>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
到了這一步還沒有結(jié)束，最后計(jì)算時我們不需要?dú)?em>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
基于ANSYS經(jīng)典界面的實(shí)體-板單元連接建模
（2）中間空心部分使用殼單元，邊上實(shí)心部分使用實(shí)體單元。
（3）上述兩種單元需要建立連接關(guān)系。實(shí)心單元每個節(jié)點(diǎn)有3個自由度，而殼單元每個節(jié)點(diǎn)有6個自由度，如何建立連接關(guān)系呢？ANSYS提供了SHSD命令來建立這種連接。要使用該命令，首先需要創(chuàng)建接觸對，并且要對目標(biāo)-接觸單元的關(guān)鍵字進(jìn)行設(shè)置。下面的絕大多數(shù)操作都是圍繞該命令進(jìn)行的。
【求解步驟】
1.前處理
1.1 創(chuàng)建單元
/PREP7
ET,1,SOLID187
ET,2,SHELL181
ET,3,TARGE170
KEYOPT,3,5,1
ET,4,CONTA175
KEYOPT,4,2,2
KEYOPT,4,12,5
上述命令分別定義了4種單元。
第1種是實(shí)體單元，第2種是殼單元，他們分別用于建模上述梁的實(shí)體部分和空心部分。
第3-4種則是用于模擬接觸部分，就是實(shí)體與空心的接觸部分。
這里對于這兩種單元均設(shè)置了關(guān)鍵字，這些關(guān)鍵字的設(shè)置是使用后面的命令“SHSD”所必須的。
1.2 創(chuàng)建實(shí)常數(shù)
R,1,0.02
R,2
R,3
R,4
R,5
這里創(chuàng)建了5個實(shí)常數(shù)。
第1個實(shí)常數(shù)用于定義空心梁的厚度
第2-5個實(shí)常數(shù)分別用于定義4個接觸對。
1.2 創(chuàng)建材料類型
MP,EX,1,2e11
MP,PRXY,1,0.3
上述命令定義了材料的彈性模量和泊松比。
1.3 創(chuàng)建中間的空心梁
/VIEW,1,1,1
BLOCK,-0.14,0.14,-0.14,0.14,0,0.98
VDELE,1,,,0
ADELE,1,2,1,1
上述命令首先創(chuàng)建了一個長方體，
然后刪除了體本身，留下構(gòu)成長方體的面，線和關(guān)鍵點(diǎn)。
最后又刪除了兩端的面。
結(jié)果如下圖。
展開 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
到了這一步還沒有結(jié)束，最后計(jì)算時我們不需要?dú)?em>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 Classical 中如何獲取實(shí)體單元某截面的內(nèi)力
ANSYS Classical 中如何獲取實(shí)體單元某截面的內(nèi)力
相信很多童鞋在采用ANSYS進(jìn)行實(shí)體單元進(jìn)行分析的時候，對于如何輸出某截面的內(nèi)力甚是困惑，由于實(shí)體單元的特性，ANSYS中沒有相應(yīng)的集成命令來幫助我們輸出截面內(nèi)力，唯一的方法只能是通過相關(guān)后處理得到我們想要的結(jié)果。
實(shí)體單元截面內(nèi)力輸出，本人在這里分為兩類。
第一類：支座截面內(nèi)力輸出
這種是最為簡單的內(nèi)力輸出了，想要獲取支座的全部反力，我們只需輸入FSUM這個命令，即可列表顯示。如果在參數(shù)化過程中，需要提取支座反力，我們需要使用*Get命令。
例如：獲取支座X方向的反力
*get,X-force,fsum,0,item,fx
在這里我們也可以獲取一個提示，如果我們想要獲取部分支座反力，我們只需將這部分節(jié)點(diǎn)選取出來，然后使用上述相關(guān)命令就行了。
第二類：非支座截面的內(nèi)力輸出
這類截面內(nèi)力需要用到ANSYS后處理中一種比較高級的操作了，也即是面操作，核心思想在于定義結(jié)果面，將該面所包含的節(jié)點(diǎn)結(jié)果映射到該面上，在采用相應(yīng)的積分即可得到結(jié)構(gòu)內(nèi)力。
下面以一個懸臂梁為例說明上述方法。
某懸臂梁，長2m，截面尺寸為300mmX500mm,混凝土等級為C30，端部固定，頂面受10KN/m的線荷載，試求端部截面和中間截面的剪力和彎矩。
展開 
ANSYS輸出實(shí)體模型表面的節(jié)點(diǎn)信息 和單元拓?fù)潢P(guān)系
ANSYS輸出實(shí)體模型表面的節(jié)點(diǎn)信息
和單元拓?fù)潢P(guān)系
遇到一個問題，一個給定的實(shí)體模型，劃分了solid185的單元，假如實(shí)體模型單元劃分如下。需要提取實(shí)體模型外表面節(jié)點(diǎn)位置信息和單元拓?fù)潢P(guān)系（也就是每一個單元是由哪幾個節(jié)點(diǎn)組成的），目的是方便做其他分析，比如流體分析，提取外表面的節(jié)點(diǎn)可以施加溫度載荷。
圖1
對于此問題，在ansys里面很難直接提取所有外表面的節(jié)點(diǎn)和單元信息，因?yàn)橥獗砻嬉彩?em>實(shí)體單元的一個單元面，不可能剝離出來。
因此，想要提取外表面的單元和節(jié)點(diǎn)，最好是需要外表面存在平面單元。
對于此，可以采用ansys里面的特殊單元mesh200，這個單元用于面網(wǎng)格的劃分，而且劃分后的單元不參與實(shí)際計(jì)算。
于是：
et,2,200 ！定義mesh200單元類型
asel,s,ext ！選擇所有的外表面
aatt,,,2 ! 設(shè)置劃分單元為mesh200
KEYOPT, 2, 1, 6 ! 4節(jié)點(diǎn)的四邊形單元
amesh,all ! 劃分所以的外表面
此時劃分的面網(wǎng)格和原來的實(shí)體網(wǎng)格的節(jié)點(diǎn)是一一對應(yīng)的，這就保證了最后輸出的節(jié)點(diǎn)的坐標(biāo)與原來實(shí)體模型的對應(yīng)節(jié)點(diǎn)是一一對應(yīng)的。
此時可以選擇刪除實(shí)體模型和實(shí)體單元。
展開 Ansys中級認(rèn)證窗口課程：LS-DYNA中殼體與實(shí)體單元連接技術(shù)應(yīng)用
摘要：在LS-DYNA分析中經(jīng)常會使用實(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(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，接觸法使用最為靈活，消耗的計(jì)算資源較多。
殼體單元的每個節(jié)點(diǎn)只有３個沿著x、y和z方向的平動自由度UX、UY、UZ；在實(shí)體單元中，每個節(jié)點(diǎn)具有六個自由度：沿x、y 和z方向的平動自由度UZ、UY、UZ以及繞X、Y和Z軸的轉(zhuǎn)動自由度TOTX、TOTY、ROTZ。當(dāng)實(shí)體單元和殼單元連接在一起共同工作時，即存在自由度不協(xié)調(diào)問題。
案例部分分為四步，第一步建立沒有連接的模型，后三步都是在第一步模型的基礎(chǔ)上進(jìn)行連接。具體操作視頻請?jiān)诩夹g(shù)鄰搜索“李安民”，關(guān)注我，收看視頻。
1.1 模型建立
1.1.1 幾何模型
Geometry->Solid->Box，在Creat Box對話框或者圖形視口（Graphics Viewport）輸入實(shí)體單元尺寸，如果所示，點(diǎn)擊Apply關(guān)閉完成長方體。
Geometry->Surface->Plane，在Create Plane輸入如下圖所示的參數(shù)，點(diǎn)擊Appley生成平面。
1.1.2 網(wǎng)格劃分
FEM->Element and Mesh->Solid Mesher對實(shí)體網(wǎng)格劃分，填入Elem Size為0.5，點(diǎn)擊Try Meshing Automatically，若不滿意可以點(diǎn)擊Reject拒絕，再從新調(diào)整尺寸等參數(shù)，確認(rèn)無誤，點(diǎn)擊Accept。
展開 ANSYS Workbench如何獲取實(shí)體單元某截面的剪力和軸力
其實(shí)在workbench中原理和classi一樣，也是通過建立結(jié)構(gòu)面，投影結(jié)果并積分求解而來，依然以前文的懸臂梁為例來簡單說明。
第一步：建立該懸臂梁，并求解，如下。
第二步，在我們需要查看內(nèi)力截面位置處建立局部坐標(biāo)系，這里我們建立中間位置處截面，如下所示：
第三步，建立求解面。選擇Model,可以在工具欄中選中construction geometry，插入surface，坐標(biāo)系選擇我們剛才建立的坐標(biāo)系。
第四步，提取各個應(yīng)力，也即是投影節(jié)點(diǎn)應(yīng)力到我們的面上。選擇我們需要投影的節(jié)點(diǎn)力，點(diǎn)擊worksheet,然后在表格中右鍵 create user defined results.這兒我們提取SXZ和SZ，來獲取我們Y方向剪力和Z方向軸力。
第五步，觀察應(yīng)力，并計(jì)算內(nèi)力。
注意提取的時候要注意選擇SURFACE。
SXZ應(yīng)力分布：
SZ應(yīng)力分布：
我們這個截面的最終內(nèi)力也即是 該截面的平均應(yīng)力乘以我們的面積。
比如：
剪力
FY=66667*0.3*0.5N=10KN
這是與理論結(jié)果較為符合的。
細(xì)心的小伙伴可能會發(fā)現(xiàn)，為什么這里只說了WORKBENCH獲取軸力和剪力的方法，彎矩怎么獲取呢？
因?yàn)樗缫策€不知道~~~場面一度十分尷尬。有興趣的歡迎可以一起研究討論哦~~~
展開 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的一個快捷的工具，其中包括三種單元類型：殼單元、實(shí)體殼單元、實(shí)體單元。如下圖：
首先對于傳統(tǒng)的殼單元則模型是一個平面，只能是一層單元了，這個是毫無疑問的了。而對于實(shí)體殼，其實(shí)是三維單元，只不過它采用了傳統(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的時候直接對實(shí)體部件進(jìn)行選擇，如果在在厚度上只有一層單元，這樣是沒有問題的。如果是兩層以上，那么在每一層單元上都會賦予在Composite Layup中所有的鋪層，也就是說這時候就重復(fù)了，所以在幫助文件里說如果在厚度上單元多于一個就會出現(xiàn)不希望出現(xiàn)的結(jié)果。
但是這并不是說在厚度方向（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)算好在厚度上要劃分幾層單元，建議不要太多，會帶來很大的麻煩，對結(jié)果也沒有太大的幫助，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，第一層上有兩個復(fù)合材料單層，厚度共為4,；第二層單元有3個復(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)然如果均等就沒有必要這樣劃分了，可以直接撒種子個數(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簡單例子（見附件），運(yùn)算結(jié)果區(qū)別較大，大家認(rèn)為哪一個比較精確？
展開 