ansys實體單元內力的案例
ANSYS Classical 中如何獲取實體單元某截面的內力
ANSYS Classical 中如何獲取實體單元某截面的內力
相信很多童鞋在采用ANSYS進行實體單元進行分析的時候，對于如何輸出某截面的內力甚是困惑，由于實體單元的特性，ANSYS中沒有相應的集成命令來幫助我們輸出截面內力，唯一的方法只能是通過相關后處理得到我們想要的結果。
實體單元截面內力輸出，本人在這里分為兩類。
第一類：支座截面內力輸出
這種是最為簡單的內力輸出了，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點選取出來，然后使用上述相關命令就行了。
第二類：非支座截面的內力輸出
這類截面內力需要用到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果面，將該面所包含的節點結果映射到該面上，在采用相應的積分即可得到結構內力。
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 ADINA實體單元如何求截面內力
ADINA實體單元如何求截面內力
通過計算泵站的底板、閘墩、空腔薄壁混凝土結構的典型截面的內力，探索了如何利用ADINA本身方便積分求何結構的內力。顧名思義有限元求內力，必須提取截面的應力及使用高等數學中的積分。
各個方向的內力，由上述3個典型公式變形得到，在ADINA中實現可以分為五個基本步驟；計算之前首先找到正確計算完成之后的POR文件，利用ADINA中后處理程序打開。
一、定義ZONE：首先在ZONE中定義好即將需要計算的典型截面的部分單元，確保第二步中CUTPLANE中恰好切開的截面。
二、用CUTSURFACE命令做一個切面，這個切面就是我們所求內力的截面。
三、定義一個模型點積分，此步驟作用即定義截面內力由單元截面應力做積分求得。
方法：（definitions-->model point (special)-->mesh integration）
其他參數不需要修改，重點是一定Zone Name一定要選擇對，原因就不解釋了。
四、定義積分的表達式，根據自己需要求的內力種類和方向來寫積分表達式。
方法：(definitions-->variable-->RESULTANT)
例如：Mz=<STRESS-XX>*(<Z-POSITION>-0.05)
Fz=<STRESS-ZZ>
Qxy=<STRESS-XY>
第一個表達式中的<Z-POSITION>-0.05，中性軸的Z向坐標為0.05。
五、查看F-Q-M
方法：LIST-VALUELIST-MODEL POINT 然后選擇MODEL POINT NAME，變量選擇自定義，內力種類選擇定義的F-Q-M即可完成任何結構的內力計算。
結果示例如下圖：
展開 [轉帖]關于實體單元后處理中的求內力討論
1.采用實體單元計算(有時不得不采用實體單元)有其優點，但因實體單元無法直接得到結構的內力(M,N,Q)，所以對于混凝土結構想進行配筋計算就帶來了難度，這是本題目提出的緣由。
2.考察了本論壇和其它幾個論壇，似乎大家都知道用后處理中的“積分”，編制一些APDL，但又沒有給出比較詳細的說明和方法，這是本題目討論的必要性。
3.我也不明白究竟如何處理，望高手討論一番。
4.5分獎勵如何？
為方便討論，這里做了個簡支梁受均布荷載的分析。
finish
/clear
b0=200
h0=300
l0=3000
ec=3.3e5
p0=0.2
/prep7
et,1,solid95
mp,ex,1,ec
mp,prxy,1,0.167
blc4,,,b0,h0,l0
/view,1,1,1,1
/ang,1
vplot
lsel,s,loc,x,1,b0-1
lsel,r,loc,y,0
dl,all,,uy
ksel,s,loc,x,0
ksel,r,loc,y,0
dk,all,ux
ksel,r,loc,z,0
dk,all,uz
asel,s,loc,y,h0
sfa,all,1,pres,p0
allsel,all
esize,50
vsweep,all
finish
/solu
solve
finish
/post1
pldisp
!------可以在下面添加語句完成(要求使用積分命令)
!A.跨中彎矩
!B.1/4跨剪力
展開 ANSYS中如何獲取采用殼單元模擬時的截面內力
部分朋友反應在采用殼單元進行仿真計算時不知如何提取殼單元的截面內力，今日水哥就殼單元的截面內力提取方法簡單說明下，供諸君參考一二。
首先講講殼單元的應力和內力輸出。
薄殼單元和中厚板殼單元應力和內力的輸出項目不盡相同，對于薄殼單元如 SHELL63 就不輸出次要應力（τxz、τyz）和內力（Nx、Ny），而中厚板殼單元則輸出這些應力和內力。
注意，殼單元的內力輸出均是相對于單元坐標系，單元各邊內力相同，為該單元單位長度上的內力，如 Mx 的單位為“力×長度/長度”，如需該單元的總彎矩則再乘以單元邊長即可。單元的內力可通過單元表輸出，例如shell181的結果輸出示意圖如圖，單元表選項如下：
上述方法針對的是單個單元，然而實際計算過程中，我們常常需要獲取某個截面的總內力，此時可通過計算獲取。一般而言，有兩種方式，一種是路徑積分法，另外一種是單元節點力求和法。水哥個人建議采用單元節點力求和法，簡單快捷。
單元節點力求和法需要掌握兩個命令：Spoint \ Fsum
Spoint,node,x,y,z
該命令定義力矩求和的位置點，如果求和不位于總體直角坐標系下，可輸入node定義或采用Rsys命令定義。
Fsum,lab,Item
該命令計算所選擇單元集中選擇節點集的所有節點力的合力和合力矩。因而在求具體某截面的內力時，應選擇該截面附件的單元以及節點。
下面以某懸臂板為例，闡述基本思路。
某混凝土懸臂板，板厚100mm，尺寸為900mmX2000mm，混凝土等級為C30，在板的端部100mm范圍內受到均布荷載0.5KN/m^2，求板跨中間截面的剪力以及彎矩。
展開 
基于ansys的梁單元、實體單元徐變精細化分析（含各參數解釋） ￥25
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。
白話闡述要點：
1、案例是ansys apdl（命令流）分析的，給出了全套參數化命令流，材料模型定義、材料參數定義、求解，拿過來可以直接運行。
2、機理是用了ansys中關于金屬蠕變的材料模型。（細想蠕變和徐變的現象，表征都是一樣的。至于機理，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梁單元與實體單元的耦合與約束方程
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 ANSYS APDL實體單元和殼單元（不共節點）之間的連接 ￥100
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 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 基于ANSYS經典界面的實體-板單元連接建模
（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提供了SHSD命令來建立這種連接。要使用該命令，首先需要創建接觸對，并且要對目標-接觸單元的關鍵字進行設置。下面的絕大多數操作都是圍繞該命令進行的。
【求解步驟】
1.前處理
1.1 創建單元
/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種是實體單元，第2種是殼單元，他們分別用于建模上述梁的實體部分和空心部分。
第3-4種則是用于模擬接觸部分，就是實體與空心的接觸部分。
這里對于這兩種單元均設置了關鍵字，這些關鍵字的設置是使用后面的命令“SHSD”所必須的。
1.2 創建實常數
R,1,0.02
R,2
R,3
R,4
R,5
這里創建了5個實常數。
第1個實常數用于定義空心梁的厚度
第2-5個實常數分別用于定義4個接觸對。
1.2 創建材料類型
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
上述命令首先創建了一個長方體，
然后刪除了體本身，留下構成長方體的面，線和關鍵點。
最后又刪除了兩端的面。
結果如下圖。
展開 ANSYS巧用殼單元給實體劃分六面體網格
圖10 實體網格
到了這一步還沒有結束，最后計算時我們不需要殼單元，只需要實體單元，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 網格清除
清除之后，再刪除shell181。如圖12。
圖12 刪除shell181
ANSYS輸出實體模型表面的節點信息 和單元拓撲關系
ANSYS輸出實體模型表面的節點信息
和單元拓撲關系
遇到一個問題，一個給定的實體模型，劃分了solid185的單元，假如實體模型單元劃分如下。需要提取實體模型外表面節點位置信息和單元拓撲關系（也就是每一個單元是由哪幾個節點組成的），目的是方便做其他分析，比如流體分析，提取外表面的節點可以施加溫度載荷。
圖1
對于此問題，在ansys里面很難直接提取所有外表面的節點和單元信息，因為外表面也是實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點，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，這個單元用于面網格的劃分，而且劃分后的單元不參與實際計算。
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 ! 設置劃分單元為mesh200
KEYOPT, 2, 1, 6 ! 4節點的四邊形單元
amesh,all ! 劃分所以的外表面
此時劃分的面網格和原來的實體網格的節點是一一對應的，這就保證了最后輸出的節點的坐標與原來實體模型的對應節點是一一對應的。
此時可以選擇刪除實體模型和實體單元。
展開 
ANSYS巧用殼單元給實體劃分六面體網格
圖10 實體網格
到了這一步還沒有結束，最后計算時我們不需要殼單元，只需要實體單元，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巧用殼單元給實體劃分六面體網格
圖10 實體網格
到了這一步還沒有結束，最后計算時我們不需要殼單元，只需要實體單元，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 網格清除
清除之后，再刪除shell181。如圖12。
圖12 刪除shell181
基于ANSYS經典界面的實體-板單元連接建模
（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提供了SHSD命令來建立這種連接。要使用該命令，首先需要創建接觸對，并且要對目標-接觸單元的關鍵字進行設置。下面的絕大多數操作都是圍繞該命令進行的。
【求解步驟】
1.前處理
1.1 創建單元
/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種是實體單元，第2種是殼單元，他們分別用于建模上述梁的實體部分和空心部分。
第3-4種則是用于模擬接觸部分，就是實體與空心的接觸部分。
這里對于這兩種單元均設置了關鍵字，這些關鍵字的設置是使用后面的命令“SHSD”所必須的。
1.2 創建實常數
R,1,0.02
R,2
R,3
R,4
R,5
這里創建了5個實常數。
第1個實常數用于定義空心梁的厚度
第2-5個實常數分別用于定義4個接觸對。
1.2 創建材料類型
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
上述命令首先創建了一個長方體，
然后刪除了體本身，留下構成長方體的面，線和關鍵點。
最后又刪除了兩端的面。
結果如下圖。
展開 ANSYS Workbench如何獲取實體單元某截面的剪力和軸力
第二步，在我們需要查看內力截面位置處建立局部坐標系，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，坐標系選擇我們剛才建立的坐標系。
第四步，提取各個應力，也即是投影節點應力到我們的面上。選擇我們需要投影的節點力，點擊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，觀察應力，并計算內力。
注意提取的時候要注意選擇SURFACE。
SXZ應力分布：
SZ應力分布：
我們這個截面的最終內力也即是 該截面的平均應力乘以我們的面積。
比如：
剪力
FY=66667*0.3*0.5N=10KN
這是與理論結果較為符合的。
細心的小伙伴可能會發現，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？
因為水哥也還不知道~~~場面一度十分尷尬。有興趣的歡迎可以一起研究討論哦~~~
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