ansys單元和單元類型的案例
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這個平臺功能確實很強大，但是對有限元分析問題的思維卻丟了很多，與傳統的ANSYS經典相比。似乎過分追求界面的易用性，就像是單反相機往傻瓜相機的方向發展似的。
學習有限元的時候，靠在比較前面的一步就是離散化，而離散化與單元類型關系緊密，workbench則直接省略了單元這一塊，根本讓人感覺不到單元的存在，如果不是有特殊要求的話。本次針對Workbench的單元作相關說明。
1.查看單元類型
Workbench有默認的單元類型和材料類型，材料類型先不說，單元類型實體默認的是Solid186（3D20N），劃分完之后在Model界面無法直接看到單元類型，需要在workbench的主界面進行相關操作，如圖1所示，在Component Systems 下面的Finite Element Modeler，拖曳一個并與Model連接，之后進入Finite Element Modeler。
圖1
圖2
進入后可以看到一份單元和網格的詳細信息，包括單元數目節點數目單元類型等等，但是圖2中注意到，對應與Mechanical APDL 的單元類型居然是Mesh200，而對應于ABAQUS的單元類型是C3D20（三維20節點），根據ABAQUS的單元類型可以知道該單元確實是SOLID186，但是顯示的是Mesh200。
Mesh200是一個特殊單元類型，實際不參與任何計算，可以當做沒有屬性的單元。由此可知，劃分完只會顯示Mesh單元，實際提交運算時才根據Solid186進行計算。
2.修改單元類型
當需要修改單元類型時，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 ansys建模計算——常用單元和材料類型
加強版是shell181（注意18*系列單元都是ansys后開發的單元，考慮了以前單元的優點和缺陷，因而更完善），優點是：能實現shell41、shell63、shell43...的所有功能并比它們做的更好，偏置中點很方便（比如模擬梁版結構時常要把板中面望上偏置），可以分層，等等。
(4)solid（體）系列
土木中常用的就solid45、46、65、95等。
45就不用多說了，95是它的帶中結點版本。
solid46可以容忍單元的長厚比達到20比1，可以用來模擬鋼板碳纖維板鋼管等。
solid65是專門的混凝土單元，可以考慮開裂，這個討論得很多了，清華的陸新征寫的一個講義(www.luxizheng.net)里面有詳細解釋。
(5)combin(彈簧)系列
常用的有7、14、39、40等。
7可以用來模擬鉸接點。14是最簡單的帶阻尼彈簧。39是非線性彈簧，在實常數中可以靈活定義力－位移關系，可用來模擬鋼筋與混凝土的粘結滑移等。40可模擬隔震結構（據說）。
(6)contact(接觸)系列
常用的有conta52，可用來模擬橡膠墊支座。這個很簡單，可以用命令流添加（eintf）。TARGE16*和CONTA17*系列可用接觸向導添加，三維的接觸往往會造成收斂困難，和混凝土非線性分析一樣，需要憑經驗調參數反復試算。
二、材料
彈性部分（必需）用MP命令輸入，非線性部分用TB命令輸入。
（1）TB,DP
即Drucker-Prager模型，ansys中唯一用來模擬土的模型。可以和幾乎所有單元類型（2維和3維）配合使用，所以有時也會在計算2維的混凝土模型時用到它。
（2）TB,CONCR
用來模擬混凝土，采用w-w五參數破壞準則，只能和solid65配合使用。
展開 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果發現：
1）全部使用Solid單元進行分析和使用Solid單元和Beam單元連接起來進行分析，
計算結果幾乎完全一致；（整體應力最大數值的大小和位置，使用solid單元計算存在應力奇異，不進行比較）。
2）使用Solid單元和Beam單元建模和全部使用solid單元進行建模相比，節點數量大大減少，
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。
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展開 ANSYS單元類型選擇方法 附ansys結構單元與材料應用手冊下載
六、單元類型選擇方法
7.進行完前面的選擇工作，單元類型就基本上已經定位在2-3種單元類型上了，接下來打開這幾種單元的幫助手冊，進行以下工作：
仔細閱讀其單元描述，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、單元關鍵項和載荷考慮；
了解單元的輸出數據；
下載地址：ansys結構單元與材料應用手冊
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模擬一個多層混凝土框架結構，一般除計算整體指標外，我們在計算具體荷載作用時（如風荷載、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、次梁采用梁單元模擬，此時變為梁單元包含在殼面內的情況，當然此類情況是否需要考慮截面偏置，可根據具體工程而定。
對這中梁單元包含在殼單元面內的情況，只需要將梁單元與殼單元共用節點即可，而無須格外建立約束方程。
三、梁單元在殼單元內但不包含
此種情況為梁與殼位于同一面內，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剛性梁和剛性區域兩種方式連接。剛性梁采用MPC184單元，剛性區域采用Cerig命令，具體使用方法下期文章討論。
展開 ANSYS不同單元類型連接專題（一）Solid-Beam單元的連接
通過對比兩次計算的結果發現：
1）全部使用Solid單元進行分析和使用Solid單元和Beam單元連接起來進行分析，
計算結果幾乎完全一致；
2）使用Solid單元和Beam單元建模和全部使用solid單元進行建模相比，節點數量大大減少，
顯著
降低了計算量。
三、連接原理。
在Workbench中，我們很容易就建立了solid-beam的連接，那么，軟件究竟是根據什么原理建立的呢？我們去ANSYS經典中一探究竟。
通過查看單元類型我們發現，ANSYS生成了計算用的5種單元類型。而我們沒有定義接觸，怎么會有接觸單元174和目標單元170呢？
通過查看接觸向導我們發現，ANSYS生成了一個
單點控制接觸，控制節點為173184。看到這我們就大概明白了，在梁模型和實體模型接觸的位置，軟件建立了一個170點目標單元，在實體模型的端面上，軟件建立了174單元。使用170單元的173184節點控制174單元上的節點。
那么端面上的實體單元又是怎么和梁單元連接的呢？我們發現，還有一個
MPC184單元沒派上用場。我們單獨顯示MPC184單元，發現它連接了173183和173184節點，173184就是我們剛才提到的控制節點，而173183為軟件在梁模型的端點上建立的170單元上的節點。
至此，本文完結。
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展開 ANSYS各類型單元連接專題講解（四）之2D梁與2D實體單元剛接
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2D平面單元的。
2D梁單元包括：beam3、beam23、beam54
2D實體單元：plane單元
一般來講，2D梁單元與2D實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系方程，但值得注意的是由于采用了局部區域的節點，因而在建立關系的局部區域內可能會有應力集中的情況，后處理當中應格外注意。
約束方程法后續講解3D梁單元連接時會詳細說明，此處簡單說下偽梁法與MPC法。
其實偽梁法與MPC法原理基本一樣，構造一個虛擬梁單元，使虛擬梁單元與外部梁單元剛接，虛擬梁單元與內部實體單元強制剛接，從而間接實現外部梁單元與實體單元的剛接效果。
使用偽梁法需注意的是，在建立虛擬梁單元時，虛擬梁單元應至少與實體單元的兩個節點相連，剛度可取為無窮大或者實際梁單元的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。
展開 ANSYS各類型單元連接專題講解（二）之桿與梁殼體單元的連接
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、梁、殼、實體的順序，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？水哥稍微列舉下實際工程中需要考慮此類連接的例子。
案例一：工業廠房
此類結構一般橫向跨度較大，屋頂采用鋼結構形式，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行模擬，在相交部位則需要用到桿單元與梁單元的連接。
案例二：門廳鋼結構雨棚
在具體模擬該結構時，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體單元模擬。
一直以來，桿單元一般用于模擬桁架結構的時候比較多，其特點是桿件兩端不考慮承受彎矩作用，節點只有平動自由度，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桿單元節點只有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點即可，無需建立約束方程。
下面是一個簡單的類似雨棚案例，注意本案例各構件尺寸僅為演示操作需要所擬，未經仔細推敲，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，雨棚梁采用工字型鋼I40，系桿截面面積為238.64mm^2，材料均為Q235，采用ANSYS模擬該結構。
下面為建模過程
!
展開 ABAQUS 單元類型和選型規則
網格單元的出現源于離散化求解，離散化把連續求解域離散為若干有限的子區域，分別求解各個子區域的物理變量，各個子區域相鄰連續與協調，從而達到整個變量場的協調與連續。每個子域內通過數學物理公式描述，單個這樣的子域就稱為單元。
有限元方法不僅應用于力場分析，還可以應用到溫度場、磁場、滲流場等分析領域，對于不同類型場的基本物理定律也是不一樣的，因此就需要用到不同的單元類型，如果需要考慮多場分析，就需要單元同時考慮所需場、以及場之間的耦合關系，也就出現了耦合單元；耦合分析雖然能獲得更準確的計算結果，但計算成本會增大，因此我們需要根據分析的問題來簡化問題，選擇合適的單元類型。
在選單元之前，我們先了解一下ABAQUS 單元編號法則，而了解單元編號法則就不得不提ABAQUS中單元具備的五個基本要素，分別是：
1）單元族群，如下圖所示為力學分析中常用的單元族群，這些族群的主要區別在于幾何特征的差異，適合于研究不同的結構類型，選擇合適的族群可以在不降低計算精度條件下，減少計算量，比如：一座高樓大廈如果全用實體單元建模，可能需要千萬甚至上億個實體單元，但如果將大廈的梁柱簡化為梁單元，墻和樓板簡化為殼單元模擬，單元數量將急劇減少。
單元編號法則1：它們的首字母或前幾位字符通常會作為單元編號的起始字符。比如：‘C3D8’中首
字母‘C’為Continuum elements 的首字母。
2）自由度，是分析過程中計算的基本變量，比如力學分析中的自由度是節點的平移和旋轉自由度；傳熱分析中需要考慮的自由度是節點溫度；滲流分析則是孔隙壓力自由度……
單元編號法則2：單元自由度通常由單元族群和尾部字符確定，比如尾部字符包含T，則表示包含溫度自由度，包含P，則表示包含孔壓自由度。
展開 ansys單元類型簡介
可用于平面單元也可用于軸對稱單元。具有塑性，徐變，膨脹，應力強化，大變形，大應變能力。并提供不同的輸出選項。
Plane83 二維8節點實體。用于承受非軸對稱荷載的2維軸對稱結構。如彎曲，剪切或扭轉。該元素每個節點3個自由度：x,y,z方向。對于非扭轉節點，這3個方向分別代表半徑，軸向和切線方向。該元素是plane25的高次形式。它為混合（四邊形－三角形）自動網格劃分提供了更精確的求解結果，并能承受不規則形狀而不會產生任何精度上的損失。該元素也是plane82的一般軸向形式，其荷載不需要對陳。
Plane145 二維四邊形實體p-元素。Plane145是一個四邊形p-元素，支持最高為8次的多項式。該元素由8個節點定義，每個節點2個自由度，x,y方向?？捎糜谄矫?em>單元也可用于軸對稱單元。
Plane146 二維三角形實體p-元素。Plane145是一個三角形p-元素，支持最高為8次的多項式。該元素由6個節點定義，每個節點2個自由度，x,y方向。可用于平面單元也可用于軸對稱單元。
Plane182 2維4節點實體。該元素用于2維模型。可用于平面單元也可用于軸對稱單元。該元素由4個節點定義，每個節點2個自由度，x,y方向?？捎糜谄矫?em>單元也可用于軸對稱單元。具有塑性，超彈性，應力強化，大變形，大應變能力?？捎脕砟M幾乎不能壓縮的次彈性材料和完全不能壓縮的超彈性材料的變形。
Plane183 2維8節點實體。具有二次位移，適用于模擬不規則網格。該元素由8個節點定義，每個節點2個自由度，x,y方向。可用于平面單元也可用于軸對稱單元。具有塑性，超彈性，應力強化，大變形，大應變能力。可用來模擬幾乎不能壓縮的次彈性材料和完全不能壓縮的超彈性材料的變形。支持初始應力。并提供不同的輸出選項。
Solid45 3-D實體。用于3維實體結構模型。
展開 ANSYS中桿單元和殼單元的單元耦合問題
在比較復雜的結構的有限元分析中，不同的結構部件通常使用不同類型的單元來模擬。
通常情況下，不同類型的單元的各個節點的自由度數目是不同的，不同類型單元的連接節點處的自由度的耦合問題，是一個比較令人頭疼的問題。
在ANSYS中通?？梢杂民詈厦頒P來耦合不同類型單元在連接節點處的自由度(DOF)。
也可以用CE命令來認為添加自由度之間的約束方程來達到耦合的目的。
下面是一個簡單的算例，使用了CE命令來耦合連接節點處的自由度。
模型是航天器的機翼的一個Section的某一個隔框。上下表皮是薄殼結構，用Shell63單元來模擬，在上下表皮之間有起支撐作用的桿件，用link8單元來模擬。
建模的時候，link8單元和shell63單元在連接有各自獨立的節點。即：link8單元和shell63單元的節點在連接處是重合的，但是，節點編號是各自獨立的。
link8單元在每個節點有 ux,uy,uz3個平動自由度；
shell63在每個節點有ux,uy,uz這3個平動自由度和rotx,roty,rotz這3個轉個自由，共6個自由度。
在耦合節點處，兩個耦合節點的ux,uy,uz自由度應該是相等的。
這個等式可以用CE命令來描述。
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單元和實常數；
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, ,
在關鍵點處生成節點；
nkpt,100,4 !與編號為117的節點耦合
nkpt,101,9 !
展開 
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
常用的實體單元類型有solid45, solid92,solid185,solid187這幾種。
其中把solid45,solid185可以歸為第一類，他們都是六面體單元，都可以退化為四面體和棱柱體，單元的主要功能基本相同,(SOLID185還可以用于不可壓縮超彈性材料)。Solid92, solid187可以歸為第二類，他們都是帶中間節點的四面體單元，單元的主要功能基本相同。實際選用單元類型的時候，到底是選擇第一類還是選擇第二類呢？也就是到底是選用六面體還是帶中間節點的四面體呢？
如果所分析的結構比較簡單，可以很方便的全部劃分為六面體單元，或者絕大部分是六面體，只含有少量四面體和棱柱體，此時，應該選用第一類單元，也就是選用六面體單元；如果所分析的結構比較復雜，難以劃分出六面體，應該選用第二類單元，也就是帶中間節點的四面體單元。
新手最容易犯的一個錯誤就是選用了第一類單元類型(六面體單元)，但是，在劃分網格的時候，由于結構比較復雜，六面體劃分不出來，單元全部被劃分成了四面體，也就是退化的六面體單元，這種情況，計算出來的結果的精度是非常糟糕的，有時候即使你把單元劃分的很細，計算精度也很差，這種情況是絕對要避免的。
六面體單元和帶中間節點的四面體單元的計算精度都是很高的，他們的區別在于：一個六面體單元只有8個節點，計算規模小，但是復雜的結構很難劃分出好的六面體單元，帶中間節點的四面體單元恰好相反，不管結構多么復雜，總能輕易地劃分出四面體，但是，由于每個單元有10個節點，總節點數比較多，計算量會增大很多。
前面把常用的實體單元類型歸為2類了，對于同一類型中的單元，應該選哪一種呢？通常情況下，同一個類型中，各種不同的單元，計算精度幾乎沒有什么明顯的差別。選取的基本原則是優先選用編號高的單元。比如第一類中，應該優先選用solid185。第二類里面應該優先選用solid187。
展開 ANSYS 中查詢單元類型
在 ANSYS 中查詢單元類型有多種方法，下面將針對經典 APDL 界面和 Workbench 界面分別展開介紹。
經典 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、節點編號以及單元類型等信息。
Ansys中單元類型選擇
新手最容易犯的一個錯誤就是選用了第一類單元類型(六面體單元)，但是，在劃分網格的時候，由于結構比較復雜，六面體劃分不出來，單元全部被劃分成了四面體，也就是退化的六面體單元，這種情況，計算出來的結果的精度是非常糟糕的，有時候即使你把單元劃分的很細，計算精度也很差，這種情況是絕對要避免的。
六面體單元和帶中間節點的四面體單元的計算精度都是很高的，他們的區別在于：一個六面體單元只有8個節點，計算規模小，但是復雜的結構很難劃分出好的六面體單元，帶中間節點的四面體單元恰好相反，不管結構多么復雜，總能輕易地劃分出四面體，但是，由于每個單元有10個節點，總節點數比較多，計算量會增大很多。
前面把常用的實體單元類型歸為2類了，對于同一類型中的單元，應該選哪一種呢？通常情況下，同一個類型中，各種不同的單元，計算精度幾乎沒有什么明顯的差別。選取的基本原則是優先選用編號高的單元。比如第一類中，應該優先選用solid185。第二類里面應該優先選用solid187。ANSYS的單元類型是在不斷發展和改進的，同樣功能的單元，編號大的往往意味著在某些方面有優化或者增強。
對于實體單元，總結起來就一句話：復雜的結構用帶中間節點的四面體，優選solid187，簡單的結構用六面體單元，優選solid185。
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