ansys 修改單元的案例
Workbench如何查看單元類型和修改單元類型
Workbench如何查看單元類型和修改單元類型
Workbench這個(gè)平臺(tái)功能確實(shí)很強(qiáng)大，但是對(duì)有限元分析問(wèn)題的思維卻丟了很多，與傳統(tǒng)的ANSYS經(jīng)典相比。似乎過(guò)分追求界面的易用性，就像是單反相機(jī)往傻瓜相機(jī)的方向發(fā)展似的。
學(xué)習(xí)有限元的時(shí)候，靠在比較前面的一步就是離散化，而離散化與單元類型關(guān)系緊密，workbench則直接省略了單元這一塊，根本讓人感覺(jué)不到單元的存在，如果不是有特殊要求的話。本次針對(duì)Workbench的單元作相關(guān)說(shuō)明。
1.查看單元類型
Workbench有默認(rèn)的單元類型和材料類型，材料類型先不說(shuō)，單元類型實(shí)體默認(rèn)的是Solid186（3D20N），劃分完之后在Model界面無(wú)法直接看到單元類型，需要在workbench的主界面進(jìn)行相關(guān)操作，如圖1所示，在Component Systems 下面的Finite Element Modeler，拖曳一個(gè)并與Model連接，之后進(jìn)入Finite Element Modeler。
圖1
圖2
進(jìn)入后可以看到一份單元和網(wǎng)格的詳細(xì)信息，包括單元數(shù)目節(jié)點(diǎn)數(shù)目單元類型等等，但是圖2中注意到，對(duì)應(yīng)與Mechanical APDL 的單元類型居然是Mesh200，而對(duì)應(yīng)于ABAQUS的單元類型是C3D20（三維20節(jié)點(diǎn)），根據(jù)ABAQUS的單元類型可以知道該單元確實(shí)是SOLID186，但是顯示的是Mesh200。
Mesh200是一個(gè)特殊單元類型，實(shí)際不參與任何計(jì)算，可以當(dāng)做沒(méi)有屬性的單元。由此可知，劃分完只會(huì)顯示Mesh單元，實(shí)際提交運(yùn)算時(shí)才根據(jù)Solid186進(jìn)行計(jì)算。
2.修改單元類型
當(dāng)需要修改單元類型時(shí)，如果是將二次單元修改為依次單元，比如186單元修改為185單元，那么可以直接在Model界面修改。
展開(kāi) workbench修改單元類型
請(qǐng)問(wèn)一下：如何在workbench里修改單元類型？比如改為梁單元、桿單元之類的。還有，commands APDL怎么用??？
Hypermesh基礎(chǔ)操作11（單元類型的查看與修改方法）
本次分享主要內(nèi)容：介紹如何查看單元類型及單元類型的修改。
有思考過(guò)在有限元仿真世界里為什么存在那么多種類的單元嗎？單元的最基本意義是什么呢？……單元之于有限元仿真是最基礎(chǔ)的存在，沒(méi)有單元的存在便也無(wú)法實(shí)現(xiàn)有限元仿真，就像細(xì)胞之于生物一樣。
用對(duì)單元類型才能幫助我們更準(zhǔn)確的進(jìn)行仿真計(jì)算，尤其是在HM中，它是前處理軟件，在打開(kāi)軟件時(shí)總會(huì)有一個(gè)界面讓我們選擇對(duì)應(yīng)的求解器，每個(gè)求解器都有自己的單元庫(kù)，因此用對(duì)單元是計(jì)算不出錯(cuò)的最基本操作。對(duì)于一個(gè)新晉仿真工程師而言，從一個(gè)求解器轉(zhuǎn)換至其他求解器后時(shí)常會(huì)出現(xiàn)這樣的問(wèn)題。如：結(jié)構(gòu)仿真組的模型需要給到安全被動(dòng)仿真組后的仿真模型轉(zhuǎn)換。
單元類型的查看
在工具欄中有個(gè)ABC圖標(biāo)激活后可以在操作界面中顯示rigid單元、0D和1D單元的類型名稱。
查看2D、3D單元則需要在elem types工具里進(jìn)行操作。選擇要查看的單元，然后點(diǎn)擊review即可看到單元此時(shí)的類型名稱。
單元類型的修改
修改單元類型也可以在elem types中進(jìn)行操作，config edit同樣也能實(shí)現(xiàn)修改單元類型，默認(rèn)快捷鍵圖標(biāo)。不論是在1D、2D還是3D面板中右下角都有這兩個(gè)工具。
elem types
工具下修改單元類型：點(diǎn)擊對(duì)應(yīng)的單元初始類型，然后會(huì)彈出功能選項(xiàng)浮窗，這里面就可以選擇其他單元類型進(jìn)行修改，再點(diǎn)擊update即可修改單元類型。如圖中將CQUAD4轉(zhuǎn)換為CQUADR。1D和3D單元也是類似操作。
展開(kāi) 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
2、改網(wǎng)格模型，改成自己對(duì)應(yīng)的網(wǎng)格模型，網(wǎng)格用ansys，hypermesh，ansa等前處理軟件都沒(méi)問(wèn)題。
3、改材料參數(shù)，改成你想要的徐變模型，對(duì)著規(guī)范或者是你做出來(lái)的試驗(yàn)擬合曲線。
以上即可實(shí)際應(yīng)用。
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(cè)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(lái)打開(kāi)這幾種單元的幫助手冊(cè)，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(wèn)題的背景吻合、
了解單元所需輸入的參數(shù)、單元關(guān)鍵項(xiàng)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(cè)
ANSYS中桿單元和殼單元的單元耦合問(wèn)題
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(lái)模擬。
通常情況下，不同類型的單元的各個(gè)節(jié)點(diǎn)的自由度數(shù)目是不同的，不同類型單元的連接節(jié)點(diǎn)處的自由度的耦合問(wèn)題，是一個(gè)比較令人頭疼的問(wèn)題。
在ANSYS中通?？梢杂民詈厦頒P來(lái)耦合不同類型單元在連接節(jié)點(diǎn)處的自由度(DOF)。
也可以用CE命令來(lái)認(rèn)為添加自由度之間的約束方程來(lái)達(dá)到耦合的目的。
下面是一個(gè)簡(jiǎn)單的算例，使用了CE命令來(lái)耦合連接節(jié)點(diǎn)處的自由度。
模型是航天器的機(jī)翼的一個(gè)Section的某一個(gè)隔框。上下表皮是薄殼結(jié)構(gòu)，用Shell63單元來(lái)模擬，在上下表皮之間有起支撐作用的桿件，用link8單元來(lái)模擬。
建模的時(shí)候，link8單元和shell63單元在連接有各自獨(dú)立的節(jié)點(diǎn)。即：link8單元和shell63單元的節(jié)點(diǎn)在連接處是重合的，但是，節(jié)點(diǎn)編號(hào)是各自獨(dú)立的。
link8單元在每個(gè)節(jié)點(diǎn)有 ux,uy,uz3個(gè)平動(dòng)自由度；
shell63在每個(gè)節(jié)點(diǎn)有ux,uy,uz這3個(gè)平動(dòng)自由度和rotx,roty,rotz這3個(gè)轉(zhuǎn)個(gè)自由，共6個(gè)自由度。
在耦合節(jié)點(diǎn)處，兩個(gè)耦合節(jié)點(diǎn)的ux,uy,uz自由度應(yīng)該是相等的。
這個(gè)等式可以用CE命令來(lái)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(shí)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(diǎn)處生成節(jié)點(diǎn)；
nkpt,100,4 !與編號(hào)為117的節(jié)點(diǎn)耦合
nkpt,101,9 !
展開(kāi) ANSYS各類型單元連接專題講解(五)之3D梁單元與殼單元剛接
例如采用ANSYS模擬一個(gè)多層混凝土框架結(jié)構(gòu)，一般除計(jì)算整體指標(biāo)外，我們?cè)谟?jì)算具體荷載作用時(shí)（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(shí)可用殼單元模擬，主梁、次梁采用梁單元模擬，此時(shí)變?yōu)榱?em>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(duì)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(wú)須格外建立約束方程。
三、梁單元在殼單元內(nèi)但不包含
此種情況為梁與殼位于同一面內(nèi)，但其中面不包含梁線，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(guò)剛性梁和剛性區(qū)域兩種方式連接。剛性梁采用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。
展開(kāi) 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(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，通過(guò)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(kāi) 很好的ansys教程（修改版）
不熟悉版歸被斑竹指出，現(xiàn)在從新發(fā)，個(gè)人認(rèn)為i這套教程還是不錯(cuò)的，大家多支持?。?！
有限元基礎(chǔ)理論1-4.rar
第五講1.part1.rar
第五講1.part2.rar
有限元基礎(chǔ)理論6-8.rar
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(zhǎng)安CAE
1 概述
在ANSYS計(jì)算過(guò)程中，有時(shí)候會(huì)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(shí)通常需要通過(guò)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(duì)象某個(gè)自由度作相等處理，而約束方程則不局限于相等這個(gè)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(wú)法完成，因?yàn)槠矫?em>單元沒(méi)有轉(zhuǎn)動(dòng)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(guò)CE命令，即可將此關(guān)系通過(guò)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(gè)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(gè)節(jié)點(diǎn)；
Lab1，表示自由度標(biāo)簽，對(duì)于結(jié)構(gòu)而言，就是三個(gè)平移和三個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)自由度；
C1，表示該自由度的系數(shù)；
同理，后面的也一樣。
展開(kāi) 在ANSYS 中3維坐標(biāo)下的 shell structure 使用2D 平面單元劃分，應(yīng)該使用哪個(gè)單元型號(hào)的單元
在ANSYS 中3維坐標(biāo)下的 shell structure 使用2D 平面單元（僅考慮平面內(nèi)的位移）劃分，應(yīng)該使用哪個(gè)單元型號(hào)的單元？
ANSYS特殊單元——Follw201（隨動(dòng)荷載）單元
ANSYS的Follw201單元是ANSYS的幾個(gè)特殊單元（比如mesh200）之一，稱為隨動(dòng)荷載單元。都知道在ansys里面施加壓力載荷pressure時(shí)，其實(shí)載荷是可以隨動(dòng)的，也就是能夠一直保持著面的法線方向，而施加集中了或者力矩時(shí)則不能保證。Follw201單元便能解決這個(gè)問(wèn)題。
Follw201單元是一個(gè)單節(jié)點(diǎn)的3D單元，具有六個(gè)自由度，只能夠覆蓋在既有單元節(jié)點(diǎn)上，而且節(jié)點(diǎn)必須具有3個(gè)平移自由度和3個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)自由度，也即是只能用在梁單元和殼單元上，實(shí)體單元僅有三個(gè)自由度。
Follw201單元主要用于幾何非線性分析問(wèn)題中，在這類問(wèn)題的分析過(guò)程中幾何會(huì)發(fā)生比較大的變形，面或線的法線方向可能發(fā)生比較大的變化，施加的載荷的方向是否隨動(dòng)對(duì)結(jié)果的影響非常大。也就是用到此單元時(shí)會(huì)配對(duì)使用Nlgeon,on命令以打開(kāi)大變形開(kāi)關(guān)。如下圖所示為單元示意圖。
圖1
每個(gè)單元有兩個(gè)面，面1用于設(shè)定集中力的大小，面2用于設(shè)置力矩的大小，面的方向在應(yīng)用時(shí)是通過(guò)單元的實(shí)常數(shù)進(jìn)行定義的。
另外還需要注意，有限元求解的時(shí)候大部分是求解對(duì)稱矩陣，但隨動(dòng)荷載單元的應(yīng)用則包括了隨動(dòng)荷載剛化效應(yīng)，使剛度矩陣為非對(duì)稱的，因此需要采用非對(duì)稱求解器進(jìn)行計(jì)算。
下面是具體應(yīng)用，建一根梁單元，在梁的端部施加隨動(dòng)集中力。
/prep7
!定義參數(shù)
EE=207E3
B=10
LCD=300
AA=B*B
IZ=B**4/12
PHZ=EE*IZ/LCD/LCD
!定義單元和材料
!201單元不需要定義材料
et,1,beam4
et,2,follw201
mp,ex,1,ee
mp,prxy,1,0.3
!定義實(shí)常數(shù)，實(shí)常數(shù)1設(shè)置梁單元的參數(shù)
r,1,aa,iz,iz,b,b
r,2,,1.0
!
展開(kāi) ANSYS不同單元類型連接專題（一）Solid-Beam單元的連接
通過(guò)對(duì)比兩次計(jì)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(lái)進(jìn)行分析，
計(jì)算結(jié)果幾乎完全一致；
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(jì)算量。
三、連接原理。
在Workbench中，我們很容易就建立了solid-beam的連接，那么，軟件究竟是根據(jù)什么原理建立的呢？我們?nèi)?em>ANSYS經(jīng)典中一探究竟。
通過(guò)查看單元類型我們發(fā)現(xiàn)，ANSYS生成了計(jì)算用的5種單元類型。而我們沒(méi)有定義接觸，怎么會(huì)有接觸單元174和目標(biāo)單元170呢？
通過(guò)查看接觸向?qū)覀儼l(fā)現(xiàn)，ANSYS生成了一個(gè)
單點(diǎn)控制接觸，控制節(jié)點(diǎn)為173184?？吹竭@我們就大概明白了，在梁模型和實(shí)體模型接觸的位置，軟件建立了一個(gè)170點(diǎn)目標(biāo)單元，在實(shí)體模型的端面上，軟件建立了174單元。使用170單元的173184節(jié)點(diǎn)控制174單元上的節(jié)點(diǎn)。
那么端面上的實(shí)體單元又是怎么和梁單元連接的呢？我們發(fā)現(xiàn)，還有一個(gè)
MPC184單元沒(méi)派上用場(chǎng)。我們單獨(dú)顯示MPC184單元，發(fā)現(xiàn)它連接了173183和173184節(jié)點(diǎn)，173184就是我們剛才提到的控制節(jié)點(diǎn)，而173183為軟件在梁模型的端點(diǎn)上建立的170單元上的節(jié)點(diǎn)。
至此，本文完結(jié)。
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展開(kāi) 2020Ansys新單元：CABLE280纜索單元簡(jiǎn)介及應(yīng)用舉例
CABLE280單元是ANSYS 2020R1新推出的纜索單元，可以用來(lái)模擬拉索和電纜等中等至極細(xì)的以軸力為主的結(jié)構(gòu)，廣泛地應(yīng)用于海洋平臺(tái)、建筑和機(jī)械行業(yè)。
與其他線體單元（如LINK 180、BEAM 188、BEAM 189等）相比，CABLE 280采用了高階形函數(shù)，能實(shí)現(xiàn)良好的網(wǎng)格收斂性和較粗單元下良好的計(jì)算精度。
CABLE280是三維的二次三節(jié)點(diǎn)線單元，單元幾何構(gòu)成圖中包括I、J、K、L四個(gè)節(jié)點(diǎn)，其中節(jié)點(diǎn)L為方位節(jié)點(diǎn)，可省略。每個(gè)節(jié)點(diǎn)有三個(gè)自由度：節(jié)點(diǎn)x、y和z方向的平動(dòng)。即其不受彎矩，只有平移自由度，計(jì)算效率高。
▲ 圖1. CABLE280 Geometry
1、CABLE280是基于混合位移和軸力(U-F)函數(shù)：位移采用二階近似，軸力采用一階線性近似。當(dāng)求解高度非線性的靜力學(xué)或動(dòng)力學(xué)問(wèn)題時(shí)，需要使用迭代求解（NLGEOM,ON）。
2、CABLE280支持彈性、等向硬化、隨動(dòng)硬化、Chaboche硬化和蠕變；支持附加質(zhì)量、阻尼、抗壓剛度折減、粘性正則化和初始狀態(tài)。
l 附加質(zhì)量：可以對(duì)單元添加單位長(zhǎng)度的質(zhì)量（SECCONT ROL，ADDMAS）。
l 阻尼：可以定義非線性的阻尼系數(shù)（SECCONT ROL,,,CV1,CV2），用于表征流體環(huán)境的非線性阻尼效應(yīng)特性。
l 抗壓剛度折減：纜索非常柔軟幾乎不能受壓，實(shí)際抗壓剛度比較小，以抗拉剛度（EA）乘于系數(shù)進(jìn)行折減。
l 粘性正則化：纜索在受壓和受拉狀態(tài)之間切換，因?yàn)閯偠炔贿B續(xù)，可能出現(xiàn)的收斂困難。單元使用粘性正則化幫助收斂。
l 初始狀態(tài)：設(shè)置初始應(yīng)力或初始應(yīng)變，以保證求解的魯棒性。
展開(kāi) ANSYS不同單元類型連接專題（二）Solid-Beam單元的連接（類型二）
通過(guò)對(duì)比兩次計(jì)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(lái)進(jìn)行分析，
計(jì)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(jì)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(jì)算量。
三、連接原理。
詳見(jiàn)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)。
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