ansys空間桿單元模擬的案例
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中通常可以用耦合命令CP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 平面問題、桿問題、梁問題、空間問題、軸對稱問題
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平面問題、桿問題、梁問題、空間問題、軸對稱問題各種實例分析
桿問題實例.pdf
空間問題實例.pdf
梁問題實例.pdf
平面問題實例.pdf
軸對稱問題實例.pdf
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
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展開 平面三角桁架（常為屋架）ANSYS靜力分析（桿單元） ￥1.25
作者介紹： 力學碩士，有七年的結構有限元分析經驗
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在ANSYS中，桁架結構（只承受拉壓，不承受彎矩）要使用桿單元（link單元）進行分析。在新版的ANSYS中，一般都推薦使用link180單元，該單元有兩個節點，每個節點有三個平移自由度。對于本文的平面三角桁架分析，有如下注意事項：
1 link180是三維桿，分析平面問題，需要約束一個自由度，一般為Z向。
2 桁架結構的建模，可以直接從節點單元開始，因為桁架的每根桿都只劃分為一個單元。
3 link180單元的截面雖然可以用sectype和secdata來定義，但計算本質還是轉化為實常數。
4 對于桿結構，荷載都施加在節點上，桿單元不能施加線荷載。
對于線模型（桿結構，梁結構，管結構），SECTYPE和SECDATA是很重要的命令：
當命令sectype的type是link的時候，secdata定義桿截面面積。
如果讀者想詳細了解SECTYPE和SECDATA，可以輸入help, sectype或者help, secdata。如下圖：
然后按一下鍵盤的enter，軟件會跳出help文件，詳細解釋sectype。
后文目錄：
一：建模
二：求解
三：后處理
四：源文件
展開 
基于ANSYS APDL的兩端固定桿的單元生死仿真【轉載】
希望有所收獲
【問題描述】
一根兩端固定的桿如下圖所示。
材料數據如下
為了闡述如何使用ANSYS的單元生死技術，決定把該桿等分為3個單元，然后通過控制中間單元的生死，進行如下的熱應力仿真
（1）設置所有單元的材料參考溫度是0度，給所有節點施加100度，并保持所有單元都存活，做1次仿真
（2）設置所有單元的材料參考溫度是0度，給所有節點施加100度，殺死中間單元，做1次仿真
（3）設置其它單元的材料參考溫度是0度，給所有節點施加100度，激活中間單元，并設置該單元的材料參考溫度是100度，做1次仿真
（4）設置其它單元的材料參考溫度是0度，給所有節點施加0度，保持中間單元存活，并設置該單元的材料參考溫度是100度，做1次仿真
通過上述四次仿真，以說明
（1）如何使用單元的生死技術
（2）當單元激活時，會根據節點溫度和該單元的材料參考溫度之差來確定它的初始熱應變。
【問題分析】
1.該例子來自于ANSYS15 APDL的認證算例《VM194 Element Birth/Death in a Fixed Bar》為了更清晰的闡明思路，本文對其進行了較大幅度的調整。
2.單元生死技術的使用，關鍵是首先要創建出所有的單元，然后在需要殺死改單元時使用EKILL命令，而在需要激活時使用ELIVE命令。
3.使用LINK180來建模桿。
4.創建2種材料。這兩種材料的彈性模量和泊松比一樣，但是參考溫度不一樣。一個參考溫度是0度，一個是100度。
5.先創建4個節點，然后創建3個單元。
6.固定兩個端節點，并給所有節點固定Z方向自由度，借此模擬二維桿件。7.按照題目要求進行先后四次的計算和后處理，以考察生死單元的使用。
8.本文采用APDL命令進行講解。
【求解過程】
1.
展開 基于ANSYS Workbench2024R2 桿單元不同載荷下的瞬態分析 ￥50
<p>基于ANSYS Workbench2024R2 桿單元不同載荷下的瞬態分析</p><p>預應力分析</p><p><br></p><figure style="text-align: center;" class="ql-align-center">
<figure class="figure-image" contenteditable="false" data-img="https://img.jishulink.com/202503/attachment/4968e839a1834fbf9d63a7f4a426758e.png" style="display: inline-block;" data-regular="true">
<img src="https://img.jishulink.com/202503/attachment/4968e839a1834fbf9d63a7f4a426758e.png" style="" width="622" data-mobile-src="https://img.jishulink.com/202503/attachment/4968e839a1834fbf9d63a7f4a426758e.png?image_process=/format,webp" data-pc-src="https://img.jishulink.com/202503/attachment/4968e839a1834fbf9d63a7f4a426758e.png?
展開 ANSYS分析VS理論解 | 簡單托架應力和變形分析（桿單元實例）
BC桿的橫截面為圓，直徑d= 20 mm，橫截面積A1= 314 mm2。BD桿為8號槽鋼，橫截面積A2= 1020 mm2。外載荷F= 60 kN，E= 200 GPa。求BC桿和BD桿的內力、應力和B點的位移。
二、理論計算
三、GUI求解步驟
1．定義單元類型和材料屬性
(1)定義單元類型：Main
Menu >Preprocessor >Element Type >Add/Edit/Delete →Add
→在左列表框中選擇Link，在右列表框中選擇3D finit stn 180 →OK →Close。
(2)定義實常數：Main
Menu >Preprocessor >Real Constants >Add →Type 1 →OK →Real
Constant Set No.：1, AREA：314 →Apply，Real Constant Set No.：2, AREA：1020
→OK →Close。
(3)設置材料屬性：Main
Menu >Preprocessor >Material Props >Material Models
→Structural → Linear → Elastic →Isotropic →EX：2E5，PRXY：0.3 →OK。
2．建立模型
(1)定義節點：Main Menu >Preprocessor >Create >Nodes > In Active CS →依次輸入3個節點坐標1(0,0,0)，2(0,0,1.2E3)，3(0,-1.6E3,0) →OK。
(2)定義單元：
①定義BC桿的單元：Main Menu >Preprocessor >Create >Elements >Auto Numbered >Thru Nodes →拾取節點1和2 →OK。
展開 基于ansys的鐵路系桿拱橋2d模擬（Kuilenburgse spoorbrug bridge） ￥3
基于ansys的鐵路系桿拱橋2d模擬（Kuilenburgse spoorbrug bridge）
Kuilenburgse spoorbrug bridge
構件
自重
ansys模型
單元：beam3
材料：
E_st = 2.1 e11 ! Youngs modulus [N/m2]
rho_st = 7850 ! De n s i t y s t e e l [ kg/m3]
alph_st = 12e?6 ! Thermal c o e f f i c i e n t [ 1 /K]
mu_st = 0 . 3 ! Po i s s o n s r a t i o
截面屬性：
拱截面：
A_arch = 0.598 ! Cr o s s s e c t i o n a l a r e a [m2]
33 I_arch = 1.599 !Moment o f i n e r t i a a r ch [m4]
34 H_arch = 4.00 ! Height a r ch [m]
35 mod_arch = 1.577 ! mass mo d i f i c a t i o n f a c t o r
主梁截面：
A_girder = 0.447 ! Cr o s s s e c t i o n a l a r e a [m2]
I_girder = 0.107 !Moment o f i n e r t i a a r ch [m4]
H_girder = 1.42 ! Height a r ch [m]
mod_gir = 2.101 !
展開 基于ansys的鐵路系桿拱橋3d模擬（Kuilenburgse spoorbrug bridge） ￥4
基于ansys的鐵路系桿拱橋3d模擬（Kuilenburgse spoorbrug bridge）
2d模擬鏈接http://www.yqgqt.org.cn/content/post/330830
Angle view on Kuilenburgse spoorbrug
Bottom view on Kuilenburgse spoorbrug
截面：
(a) Cross section end portal
(b) Cross section arch bracing
(c) Cross section bottom bracing
(d) Cross section transverse girders
ansys模擬仿真
單元類型：beam188和link8
創建幾何模型：
網格劃分：
拱單元：
主梁單元：
系桿單元：
縱梁單元：
橫梁0單元：
橫梁a單元：
橫梁b單元：
末端橋門單元：
拱支撐單元：
下部支撐單元：
約束：
自重作用下y方向的位移：
前面三階固有頻率：
1.1102
1.8559
2.6593
第一階振型：
第二階振型：
第三階振型：
感興趣的可以查看命令流
展開 ANSYS的生死單元模擬焊接過程
ANSYS的生死單元模擬焊接過程
1 概述
焊接模擬計算在CAE仿真是比較大的一塊內容，也是比較復雜的一個過程，幾個比較關鍵的問題是熱源函數的描述、單元的融覆、熱源的移動等等，通過單純的GUI操作，無論使ANSYS還是Abaqus都不大可能完成這個過程，通常需要借助軟件的內置語言。
本次主要介紹單元生死的應用，單元生死主要用于單元缺失的場合，比如凝固溶解過程，斷裂過程，焊接過程等等，這些過程都是非線性或者時間歷程過程，計算需要很多子步和迭代，為了在此過程中避免一遍一遍修改單元，便引入生死單元的概念，通俗的講就是通過一些方法讓單元失效，具體的改變是單元的彈性模量的改變，當單元死時，修改其彈性模量為非常小的值，讓其在求解過程中不起作用。
詳細地說，激活單元死這個狀態時，ANSYS程序將單元剛度矩陣乘以很小的因子，程序默認值為1E-6，死單元的單元載荷為0，從而不對載荷向量生效，同樣的，死單元的質量、阻尼、比熱等等參數也設置為0，單元的應力應變也因此為0。
2 前處理
前處理包括單元定義、材料定義和建模，單元定義是需要注意單元屬性，此次定義13號二維耦合單元，具有溫度和位移自由度。
材料屬性包括結構參數和熱參數，具體包含彈性模量，泊松比，屈服強度，塑性屬性，材料密度，熱膨脹系數，熱傳導系數，比熱容。焊接時溫度較高，定義材料通常需要定義多個溫度下的值。
展開 Ansys Workbench使用非線性彈簧單元模擬配合間隙 ￥10
問題：
工程中兩個零部件之間經常會有配合間隙，Ansys Workbench中可以使用combin39號非線性單元，通過控制不同行程的彈簧剛度來模擬間隙配合。
模型示例：
設定支座與軸有1mm的配合間隙，在一端施加X向100N作用力，查看運動位移。
計算步驟：
1. 在間隙配合位置，建立jiont連接，放開X向平動自由度。
2. 在間隙配合位置，建立spring連接，同時插入Commands 命令。
ET,_sid,39,0,0,0,1
R,_sid,0.95,1,1.05,10000
3. 查看計算結果，當運動至0.95mm后spring彈簧剛度值陡增限制了X向運動。
建議：
? 同一個連接區域不建議使用兩個重復的連接關系，即jiont連接和spring連接不要使用同一個區域。
? 本文對配合區域進行分段處理，中間為spring連接，兩側為jiont連接
? 使用Remote Point點創建連接，需要打開Beta選項。
? 這種等效方式并不能良好的反應間隙配合位置的應力狀態，需要校核配合區域的應力狀態還是需要使用接觸連接。
展開 
ANSYS生死單元之焊接過程模擬
在ansys計算過程中，如果需要向模型中加入（或刪除）實體，模型中對應實體部位的單元就“存在”（或消亡）。單元生死選項就用于在這種情況下殺死或重新激活選擇的單元。
例如，在焊接分析過程中，隨著高溫焊料的加入，坡口處的單元需要不斷地被激活；在材料斷料分析中，隨著裂紋的延伸，斷裂處的單元需要不斷的被殺死；在隧道挖掘和橋梁建立分析中，材料也需要不斷的被殺死或激活。因此，單元的生死應用技術廣泛的存在于ansys仿真分析中，是一項應用非常廣泛的技術。
單元的生死并不是ansys程序將殺死單元對應的實體從模型中刪除，或者激活重新生成材料，而是通過將其剛度矩陣，或者傳導矩陣（對應于不同的分析），乘以很小的因子（ESTIF），默認值為1E-6。死單元的單元載荷將為0，從而不對載荷向量生效，等效于將單元殺死；
同樣，當一個單元被重新激活時，其剛度，單元載荷等恢復其原始的數值，重新激活的單元也沒有應變記錄，在熱分析里面沒有熱量存儲。需要注意的是，生死單元對大部分單元可以應用，然而對某些單元卻是不可用的。
在一些情況下，單元生死狀態可以根據ansys的計算結果決定。如在斷裂分析中，我們需要將應力值大于材料屈服強度的單元殺死，可以利用Etable選擇相應的單元進行殺死，繼而返回到求解器進行求解，如果如此循環，則可觀察到裂紋的生長過程。
可以在大多數靜態和非線性瞬態分析中使用單元生死，其基本分析與相應的分析過程是一致的，主要包括三個步驟：建模，施加載荷并求解，查看結果。
現通過ansys焊接過程，講解生死單元的應用。
兩個平板進行對接，采用V型坡口。在焊接的過程中，焊料不斷加入坡口，進行焊接。平板溫度采用20℃，焊料溫度采用1500℃。
展開 ansys Workbench 靜應力模塊，利用生死單元技術結合APDL命令，模擬轉軸最大扭力 ￥10
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ansys Workbench 靜應力模塊，利用生死單元技術結合APDL命令，模擬轉軸最大扭力
示例：要求計算轉軸所能承受的最大扭轉力矩，轉軸抗拉強度1230MPa
模型如下： 中間最細位置R=3
Workbench計算時，左側固定。右側面施加圓轉位移。
效果展示
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操作過程：
首先，初步計算轉軸旋轉多少會接近許用最大值1000Mpa。確定初始載荷大小。
當加載1° ——0.0174 弧度 ，時 轉軸約945Mpa。
其次，利用APDL命令分載荷步逐步增大轉角載荷，并在每個載荷步中進入后處理中查看是否有單元應力超過許用值1000Mpa。當有單元超過許用值時記錄該單元，在下一步載荷過程中將該單元抑制。繼續加載直到循環結束。
1.創建加載點——remotePoint
在Pilot Node APDL Name 中定義名稱：后期將在插入的APDL命令中使用該名稱，更改載荷大小。
創建單元組——Name Selection
在每個載荷步的后處理中需要篩選單元結果，查看是否超過許用應力。為了縮小查詢范圍可以先根據經驗判斷危險截面位置，將危險截面附近的單元定義為一個組。在后期結果查看時，僅在該組內查找單元應力。從而提高計算效率。
注意：選著的是單元組，可以使用框選功能。
在Analysis setting 中插入Command 命令
插入命令如下所示，同時注意單位制的選著，本例使用mm kg N。 命令見附錄
命令中包含有三種 應力評估方法，一:剪應力失效。二：等效應力失效。三：第一主應力失效。應根據實際工況條，結合零部件失效模式，自主選著。
!!!!!1.使用剪切應力判斷是否失效*********************
!
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 Workbench 2024R2的非線性彈簧combin39單元的模擬 ￥50
對于實際應用中承受非線性彈簧單元Combin39的實際應用。
在ANSYS Workbench里提供了兩種方法，一種是WB的雙向彈簧，輸入數據表格，其本質上采用是LINK8單元進行模擬，而不是非線性彈簧combin39。
而利用Combin39單元，需要建立彈簧單元后，插入命令流來實現，對于只承受壓縮載荷的力-位移曲線，輸入到最后，是需要稍等小的正位移和正力數值。
