ansys簡支梁約束方式的案例
有限元理論基礎及Abaqus內部實現方式研究系列47：約束關系（3）-船舶規范約束導致的Max Ratio問題
（原創，轉載請注明出處）
1 概述
本系列文章研究成熟的有限元理論基礎及在商用有限元軟件的實現方式，通過
（1） 基礎理論
（2） 商軟操作
（3） 自編程序
三者結合的方式將復雜繁瑣的結構有限元理論通過簡單直觀的方式展現出來，同時深層次的學習有限元理論和商業軟件的內部實現原理。
有限元的理論發展了幾十年已經相當成熟，商用有限元軟件同樣也是采用這些成熟的有限元理論，只是在實際應用過程中，商用CAE軟件在傳統的理論基礎上會做相應的修正以解決工程中遇到的不同問題，且各家軟件的修正方法都不一樣，每個主流商用軟件手冊中都會注明各個單元的理論采用了哪種理論公式，但都只是提一下用什么方法修正，很多沒有具體的實現公式。商用軟件對外就是一個黑盒子，除了開發人員，使用人員只能在黑盒子外猜測內部實現方式。
一方面我們查閱各個主流商用軟件的理論手冊并通過進行大量的資料查閱猜測內部修正方法，另一方面我們自己編程實現結構有限元軟件iSolver，通過自研CAE軟件和商軟的結果比較來驗證我們的猜測，如同管中窺豹一般來研究的修正方法，從而猜測商用有限元軟件的內部計算方法。我們關注CAE中的結構有限元，所以主要選擇了商用結構有限元軟件中文檔相對較完備的Abaqus來研究內部實現方式，同時對某些問題也會涉及其它的Nastran/Ansys等商軟。為了理解方便有很多問題在數學上其實并不嚴謹，同時由于水平有限可能有許多的理論錯誤，歡迎交流討論，也期待有更多的合作機會。iSolver包括完整的前后處理和有限元求解器，功能如下，有興趣可直接在下面網址下載：
百度網盤鏈接: https://pan.baidu.com/s/10d6jHdZ01SBY2JxiS6bffw 提取碼: 6fdf
2 約束關系
我們在系列文章第35章介紹了接觸分析及常用的基本算法。
展開 有限元理論基礎及Abaqus內部實現方式研究系列45：約束關系（1）-統一形式
（原創，轉載請注明出處）
1 概述
本系列文章研究成熟的有限元理論基礎及在商用有限元軟件的實現方式，通過
（1） 基礎理論
（2） 商軟操作
（3） 自編程序
三者結合的方式將復雜繁瑣的結構有限元理論通過簡單直觀的方式展現出來，同時深層次的學習有限元理論和商業軟件的內部實現原理。
有限元的理論發展了幾十年已經相當成熟，商用有限元軟件同樣也是采用這些成熟的有限元理論，只是在實際應用過程中，商用CAE軟件在傳統的理論基礎上會做相應的修正以解決工程中遇到的不同問題，且各家軟件的修正方法都不一樣，每個主流商用軟件手冊中都會注明各個單元的理論采用了哪種理論公式，但都只是提一下用什么方法修正，很多沒有具體的實現公式。商用軟件對外就是一個黑盒子，除了開發人員，使用人員只能在黑盒子外猜測內部實現方式。
一方面我們查閱各個主流商用軟件的理論手冊并通過進行大量的資料查閱猜測內部修正方法，另一方面我們自己編程實現結構有限元軟件iSolver，通過自研CAE軟件和商軟的結果比較來驗證我們的猜測，如同管中窺豹一般來研究的修正方法，從而猜測商用有限元軟件的內部計算方法。我們關注CAE中的結構有限元，所以主要選擇了商用結構有限元軟件中文檔相對較完備的Abaqus來研究內部實現方式，同時對某些問題也會涉及其它的Nastran/Ansys等商軟。為了理解方便有很多問題在數學上其實并不嚴謹，同時由于水平有限可能有許多的理論錯誤，歡迎交流討論，也期待有更多的合作機會。iSolver包括完整的前后處理和有限元求解器，功能如下，有興趣可直接在下面網址下載：
百度網盤鏈接: https://pan.baidu.com/s/10d6jHdZ01SBY2JxiS6bffw 提取碼: 6fdf
2 約束關系
我們在系列文章第35章介紹了接觸分析及常用的基本算法。
展開 有限元理論基礎及Abaqus內部實現方式研究系列10： 耦合約束的研究 ￥1
（原創，轉載請注明出處）
==概述==
本系列文章研究成熟的有限元理論基礎及在商用有限元軟件的實現方式。有限元的理論發展了幾十年已經相當成熟，商用有限元軟件同樣也是采用這些成熟的有限元理論，只是在實際應用過程中，商用CAE軟件在傳統的理論基礎上會做相應的修正以解決工程中遇到的不同問題，且各家軟件的修正方法都不一樣，每個主流商用軟件手冊中都會注明各個單元的理論采用了哪種理論公式，但都只是提一下用什么方法修正，很多沒有具體的實現公式。商用軟件對外就是一個黑盒子，除了開發人員，使用人員只能在黑盒子外猜測內部實現方式。
一方面我們查閱各個主流商用軟件的理論手冊并通過進行大量的資料查閱猜測內部修正方法，另一方面我們自己編程實現結構有限元求解器，通過自研求解器和商軟的結果比較來驗證我們的猜測，如同管中窺豹一般來研究的修正方法，從而猜測商用有限元軟件的內部計算方法。我們關注CAE中的結構有限元，所以主要選擇了商用結構有限元軟件中文檔相對較完備的Abaqus來研究內部實現方式，同時對某些問題也會涉及其它的Nastran/Ansys等商軟。為了理解方便有很多問題在數學上其實并不嚴謹，同時由于水平有限可能有許多的理論錯誤，歡迎交流討論，也期待有更多的合作機會。
iSolver介紹：
http://www.yqgqt.org.cn/college/video/c12884
==第10篇：耦合約束（Coupling constraints）的研究==
耦合約束對應Nastran的MPC，是最常用的約束方式之一，用于定義一個表面集（Surface Set）內節點與控制節點位移自由度之間的相互關系，可以模擬節點的剛性連接或指定節點位移間的組合約束。
展開 有限元理論基礎及Abaqus內部實現方式研究系列46：約束關系（2）-Lagrange因子法求解
（2） 另一類是Contact、Tie等的面之間的約束關系。在這方面Abaqus要明顯強于Nastran了。
我們將用統一的公式來求解這兩類關系，同時也從軟件實現層面說明一下針對這兩類情況的各自差異。分幾篇文章來介紹約束關系，上一章我們介紹了基于點或者面之間的約束關系的形式是統一的關系，這章我們就將以此具體推導這種統一的約束關系在有限元中如何采用Lagrange因子法求解。
3 Lagrange因子法求解約束方程
沒加約束前的虛功原理表示為：
4 各個軟件的約束關系的具體實現方式
約束關系雖然原理都可以用Lagrange因子法來求，但軟件的實現往往更復雜，實際編程有具體的兩種實現方式：
（1） 既然上一章說了約束關系可以類比普通的有限單元，那么可以把約束關系按單元來實現。
（2） 約束關系也就是Master節點自由度和Slave節點自由度之間的系數，直接把這個約束關系寫下來放到全局剛度陣就行。
4.1 Nastran的實現方式
Nastran理論手冊中說明了一開始版本兩者都有，但后面更多推薦用單元方式來實現，而且默認情況下Nastran的MPC等約束關系相關關鍵詞后面第一個參數EID是Element Number，如下圖，所以猜測采用的單元形式。
展開 
【案例】ANSYS動荷載過三跨簡支梁橋
各位看官你們好，最近閑來無聊，學了些ansys皮毛。
本案例模擬的是移動荷載施加在鋼軌上，求解鋼軌、軌道板、橋梁的動力學相關參數指標。
模型效果展示如下：
所采用的建模方式為純APDL搭建
鋼軌考慮為梁單元，軌道板考慮為板單元，橋梁考慮為實體單元。
此案例為通用案例，旨在讓大家學習后可以自由發揮到各自的模型中，或者給大家提供建模計算方法，便于各位各自到其領域中發揮各自所長
接下來進行鋼軌、軌道板、橋梁動力學指標的效果展示
鋼軌、軌道板、橋梁的位移都是絕對位移！
如有需求，請咨詢：
【直播第二場】《基于ANSYS預應力T型截面簡支梁有限元分析》
【課程大綱】
1、預應力混凝土簡支梁案例模型數據整理
2、混凝土本構曲線及預應力鋼筋實常數的確定
3、實體切分法建模
4、節點耦合法、約束方程法建模
5、答疑
直播（與專家現場互動）+3場直播+錄播視頻（反復觀看）+PPT課件+原模型
以下為第一次直播鏈接【限時免費觀看】：https://www.yqgqt.org.cn/college/video/c11637
【報名方式】
方式1：下載技術鄰APP，點擊課程banner進入報名頁面
方式2：添加客服（QQ：2852506515；微信：jishulink666）
方式3：加Q群（601368118），聯系群主
2.5折優惠券僅剩最后50張！
沒有領取到的小伙伴趕快聯系我們客服（QQ：2852506515）
領導優惠券的小伙伴，要抓緊時間報名咯~~
本周三開始就要陸續開播直播培訓啦！！！
活動時間有限?。。?活動名額有限！?。?/span>
展開 ANSYS與ABAQUS比較之實例3---矩形截面簡支梁的彈塑性分析--第2篇
基于《ANSYS與ABAQUS比較之實例3---矩形截面簡支梁的彈塑性分析--第1篇》的問題和分析思想，本篇將使用ANSYS
Workbench進行建模分析。
1.分析步驟
（1）創建靜力學分析，并設置分析類型為2D分析
（2）設置材料屬性，設置彈性模量為2e11Pa，泊松比為0.3，設置塑性行為，選擇塑性為雙線性等向強化模型，設置屈服強度為380MPa，切線模量為0，也就是理想的彈塑性模型材料。
（3）創建幾何模型，創建一個 2m x 0.2m 的長方形。
（4）賦予塑性材料屬性。
（5）劃分網格，設置網格尺寸為0.05m。
（6）施加位移邊界，約束左下角點的x,y方向位移和約束右下角點的y方向位移。
（7）施加載荷邊界，在上面的線上施加豎直向下的均布載荷，大小為8MPa。
（8）保持默認的求解算法設置，進行求解。
這時，我們發現求解并不收斂，查看求解信息，我們可以看到，由于47號節點在UY的位移值為4033815.42m，該值大于軟件設置的最大位移上限值，提示我們檢查約束設置，可能是產生了剛性位移。然而對于這個問題來說，并不是約束不足而產生的剛性位移，而最大可能就是材料非線性的求解算法問題，但是在ANSYS中修改其他算法，皆無法求解收斂。下面將修改壓力值看看是否收斂。
（9）減少均布壓力值為6MPa，再次進行求解，這時我們發現，這次是可以求解收斂。
查看等效應力，最大值為410.47MPa。
查看等效應變。
2.結論
（1）在理想的彈塑性材料模型下，當施加的載荷過大時，ANSYS求解很難收斂，而ABAQUS求解容易收斂。
展開 ANSYS與ABAQUS比較之實例3---矩形截面簡支梁的彈塑性分析--第1篇
下篇將說明ANSYS WB中的分析步驟，并將結果進行對比。
來源：宋博士的博客，版權歸作者所有。
基于ANSYS的簡支梁模態分析（原創帖子，轉載請注明出處，謝謝！技術鄰ID有限元中解人生）
基于ANSYS的簡支梁模態分析
1、 定義和目的
什么是動力學分析?
? 動力學分析是用來確定慣性（質量效應）和阻尼起著重要作用時結構或構件動力學特性的技術。
? “動力學特性” 可能指的是下面的一種或幾種類型:
1) 振動特性 - （結構振動方式和振動頻率）
2) 隨時間變化載荷的效應（例如：對結構位移和應力的效應）
3) 周期（振動）或隨機載荷的效應
靜力分析也許能確保一個結構可以承受穩定載荷的條件，但這些還遠遠不夠，尤其在載
荷隨時間變化時更是如此。著名的美國塔科馬海峽吊橋（Galloping Gertie）在1940年11月7日，也就是在它剛建成4個月后，受到風速為42英里/小時的平穩載荷時發生了倒塌。
? 動力學分析通常分析下列物理現象:
1) 振動 - 如由于旋轉機械引起的振動
2) 沖擊 - 如汽車碰撞，錘擊
3) 交變作用力 - 如各種曲軸以及其它回轉機械等
4) 地震載荷 - 如地震，沖擊波等
5) 隨機振動 - 如火箭發射，道路運輸等
上述每一種情況都由一個特定的動力學分析類型來處理。
2、 動力學分析類型
請看下面的一些例子:
? 在工作中，汽車尾氣排氣管裝配體的固有頻率與發動機的固有頻率相同時，就可能會被
震散。那么，怎樣才能避免這種結果呢?受應力（或離心力）作用的渦輪葉片會表現出不同的動力學特性，如何解釋這種現象呢?
答案：進行 模態分析 來確定結構的振動特性
? 汽車防撞擋板應能承受得住低速沖擊；一個網球排框架應該設計得能承受網球的沖擊，但會稍稍發生彎曲。
展開 Ansys workbench正弦駐頻轉隨機窄帶PSD譜的方式 ￥10
問題：
在Ansys Workbench進行隨機振動分析時，有時為了評估結構共振條件下是否可以滿足要求。需要將環境PSD譜，疊加共振頻率的駐頻進行振動仿真。當使用Ncode進行計算時可以實現同時輸入環境PSD譜和正弦駐頻。但是在Ansys Workbench進行隨機振動分析時，確不能同時輸入PSD譜和正弦駐頻。此時需要將正弦駐頻轉為窄帶隨機PSD譜，再將環境PSD與窄帶PSD的疊加譜輸入到Ansys Workbench進行隨機振動分析。
實現方法：
將正弦駐頻轉為窄帶隨機，可以依據1、能量等效原則。通過正弦信號的均方值等于窄帶隨機信號的均方值來換算。2、也可以通過兩種激勵狀態下結構的最大加速度響應幅值相等來換算。本文參考周炬老師《Ansys workbench有限元分析實例詳解-動力學》中給出的公式進行轉換。具體講解請參考教程。這里僅是將教材的轉換方法結合工作需求轉化為可以方便使用的excel工具。
應用介紹：
Excel工具表如下。
以下是進行PSD換算所需的輸入信息：
? 首先環境PSD譜線信息。
? 然后根據結構的模態仿真結果，確定結構固有頻率為駐頻點。
? 正弦激勵幅值：通常依據頻率值所在范圍有相對應的激勵幅值要求。
? 窄帶帶寬：通常由指定寬度、共振頻率的百分比等。
完成以上輸入信息后，點擊左上角“組合”按鈕即可得到，正弦駐頻轉窄帶隨機PSD+環境PSD的疊加結果。
將疊加后的PSD譜直接復制到Ansys Workbench中，再進行輸入Improved fit后即可進行正常隨機振動仿真。
示例：
1.模態疊加法隨機振動分析，計算結構模態。
展開 ANSYS知識普及3——約束方程（ANSYS專家編輯，非原創，歡迎轉摘）
本人準備出一個ANSYS知識普及系列，將有用的網上資料歸攏，由于知識水平有限，不對之處請諒解。也歡迎各位網友提供好的資料分享，讓我們共同完成這個ANSYS知識普及系列。
編輯人：技術鄰ANSYS專家
業務咨詢網址：http://www.yqgqt.org.cn/content/other/402981
（打個小廣告）
聲 明:1、ANSYS知識普及系列中所有資料均來自網上；
2、如侵犯知識產權，請聯系ANSYS專家本人或者技術鄰，我將第一時間刪除。
小技巧：加本人關注，可以及時觀看本人發布的技術貼
約束方程提供了比耦合更通用的聯系自由度的方法。有如下形式：
這里U（I）是自由度，N是方程中項的編號。
如何生成約束方程
1. 直接生成約束方程
直接生成約束方程：
命令：CE
GUI: Main Menu>Preprocessor>Coupling / Ceqn>Constraint Eqn
下面為一個典型的約束方程應用的例子，力矩的傳遞是由BEAM3單元與PLANE42單元（PLANE42單元無平面轉動自由度）的連接來完成的：
o 圖12-1建立旋轉和平移自由度的關系
如果不用約束方程則節點2處表現為一個鉸鏈。
展開 
ANSYS構建施加約束
ANSYS在施加約束這里面的操作技巧與方法有沒有專門的書籍？
ANSYS約束方程的施加與分析
常用的單元如梁、殼和實體單元一般采用共節點的方式進行連接， 由于單元之間自由度的差異，這樣的連接得不到想要的結果，甚至會形成機構而不收斂，因此在不同單元之間設置必要的“協調條件”不可少。
約束方程是構建“協調條件”的一種常用手段，其基本形式如下所示：
其中：U(I)為自由度項；Coeff(I)為自由度U(I)的系數；N為方程中項的編號。
對于約束方程的施加，在ANSYS中可以使用CE命令，其基本形式如下：
CE, NEQN, CONST, NODE1, Lab1, C1, NODE2, Lab2, C2, NODE3, Lab3, C3
其中：
NEQN為約束方程編號，可取值為：
=N：任意編號；
=HIGH：既有約束方程的最高編號，這個非常適用于向已有的方程中增加自由度；
=NEXT：既有約束方程最高編號+1，自動編號選項；
默認為HIGH。
CONST為方程的常數項Constant；
NODE1為約束方程的第一項的節點號，如果使用-NODE1則為刪除該項；
Lab1為第一項的節點自由度標識符，可以用UX、UY、UZ、ROTx、ROTy、ROTz進行表示；
C1為第一項系數，如果設置為0則不計入該項。
其他選項與上述類似，當約束方程的項數多于三項時，可以重復執行該命令，使用默認的HIGH向該方程中增加其他項；如果修改約束方程的常數項，則采用不帶節點參數的CE命令，求解期間也只能修改約束方程常數項，可以使用CECMOD命令。
展開 分享:ANSYS中周向約束
ANSYS中進行位置約束時有選項：UX,UY,UZ,ALL（如果節點有六個自由度則還有三個轉動自由度）表示節點坐標坐標方向位置，一般情況，我們在笛卡兒坐標系下建立模型，各節點坐標系在默認情況下是與全局坐標是一致的，因此，我們添加的約束只能是全局笛卡兒坐標系坐標方向的位置約束。通過修改節點坐標后，則可以任意添加約束了，比如將所有的節點坐標系修改到與柱坐標系一致，則可添加周向位置約束了。修改節點坐標系的GUI是:
Main Menu -> preprocessor -> Modeling -> Move/Modify -> Rotate Node CS
展開 NASTRAN 與 ANSYS 柱坐標約束計算比較
銷孔局部測試
位移與Mises等效應力圖
FIG1.NASTRAN 位移
FIG2.NASTRAN 應力
FIG3.ANSYS 位移
FIG4.ANSYS 應力
testdis-nastran.jpg
testMises-nastran.jpg
testdis-ansys.jpg
testMises-ansys.jpg
