ansys桿單元建模實(shí)例的案例
ANSYS分析VS理論解 | 簡單托架應(yīng)力和變形分析（桿單元實(shí)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(hào)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(nèi)力、應(yīng)力和B點(diǎn)的位移。
二、理論計(jì)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(shí)常數(shù)：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(shè)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(jié)點(diǎn)：Main Menu >Preprocessor >Create >Nodes > In Active CS →依次輸入3個(gè)節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)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(jié)點(diǎn)1和2 →OK。
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<strong>學(xué)習(xí)梁單元的重點(diǎn)有四個(gè)：1如何用梁單元替代桿單元；2梁單元的偏移設(shè)置，具體設(shè)置可查看后文實(shí)例三（梁單元的偏移）；3梁單元的剛接和鉸接，具體設(shè)置可查看后文實(shí)例四（梁單元的剛接和鉸接）；4梁單元計(jì)算結(jié)果的查看，具體設(shè)置可查看后文實(shí)例五（梁單元的后處理）。</strong></p>
ANSYS中桿單元和殼單元的單元耦合問題
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題，是一個(gè)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(jié)點(diǎn)處的自由度(DOF)。
也可以用CE命令來認(rèn)為添加自由度之間的約束方程來達(dá)到耦合的目的。
下面是一個(gè)簡單的算例，使用了CE命令來耦合連接節(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(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 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(shí)體的順序，先說說桿單元與各單元的連接方法。
那么什么時(shí)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(shí)際工程中需要考慮此類連接的例子。
案例一：工業(yè)廠房
此類結(jié)構(gòu)一般橫向跨度較大，屋頂采用鋼結(jié)構(gòu)形式，在具體模擬屋架時(shí)，此時(shí)各個(gè)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(jìn)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(jié)構(gòu)雨棚
在具體模擬該結(jié)構(gòu)時(shí)，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(shí)體單元模擬。
一直以來，桿單元一般用于模擬桁架結(jié)構(gòu)的時(shí)候比較多，其特點(diǎn)是桿件兩端不考慮承受彎矩作用，節(jié)點(diǎn)只有平動(dòng)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(jié)點(diǎn)只有Ux和Uy兩個(gè)平動(dòng)自由度，而3D桿單元除了這兩個(gè)，還有Uz。其他單元，梁單元、殼單元、體單元都包含了這三個(gè)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(shí)只需要共用節(jié)點(diǎn)即可，無需建立約束方程。
下面是一個(gè)簡單的類似雨棚案例，注意本案例各構(gòu)件尺寸僅為演示操作需要所擬，未經(jīng)仔細(xì)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(jié)構(gòu)。
下面為建模過程
!
展開 
基于ANSYS APDL的兩端固定桿的單元生死仿真【轉(zhuǎn)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(shù)據(jù)如下
為了闡述如何使用ANSYS的單元生死技術(shù)，決定把該桿等分為3個(gè)單元，然后通過控制中間單元的生死，進(jìn)行如下的熱應(yīng)力仿真
（1）設(shè)置所有單元的材料參考溫度是0度，給所有節(jié)點(diǎn)施加100度，并保持所有單元都存活，做1次仿真
（2）設(shè)置所有單元的材料參考溫度是0度，給所有節(jié)點(diǎn)施加100度，殺死中間單元，做1次仿真
（3）設(shè)置其它單元的材料參考溫度是0度，給所有節(jié)點(diǎn)施加100度，激活中間單元，并設(shè)置該單元的材料參考溫度是100度，做1次仿真
（4）設(shè)置其它單元的材料參考溫度是0度，給所有節(jié)點(diǎn)施加0度，保持中間單元存活，并設(shè)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(shù)
（2）當(dāng)單元激活時(shí)，會(huì)根據(jù)節(jié)點(diǎn)溫度和該單元的材料參考溫度之差來確定它的初始熱應(yīng)變。
【問題分析】
1.該例子來自于ANSYS15 APDL的認(rèn)證算例《VM194 Element Birth/Death in a Fixed Bar》為了更清晰的闡明思路，本文對(duì)其進(jìn)行了較大幅度的調(diào)整。
2.單元生死技術(shù)的使用，關(guān)鍵是首先要?jiǎng)?chuàng)建出所有的單元，然后在需要?dú)⑺栏?em>單元時(shí)使用EKILL命令，而在需要激活時(shí)使用ELIVE命令。
3.使用LINK180來建模桿。
4.創(chuàng)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(gè)參考溫度是0度，一個(gè)是100度。
5.先創(chuàng)建4個(gè)節(jié)點(diǎn)，然后創(chuàng)建3個(gè)單元。
6.固定兩個(gè)端節(jié)點(diǎn)，并給所有節(jié)點(diǎn)固定Z方向自由度，借此模擬二維桿件。7.按照題目要求進(jìn)行先后四次的計(jì)算和后處理，以考察生死單元的使用。
8.本文采用APDL命令進(jìn)行講解。
【求解過程】
1.
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??【實(shí)例1】為一斜拉懸索體系，橋型簡單，干貨滿滿，包括橋梁建模思路經(jīng)驗(yàn)分享，手把手帶著寫命令流，詳細(xì)解釋每一個(gè)使用到的命令流；還有如何快速建節(jié)點(diǎn)，快速連接單元，CAD、ANSYS與Midas交互應(yīng)用，以及單主梁模型應(yīng)該注意的問題，魚刺骨模型的應(yīng)用，索單元的應(yīng)用，剛臂的定義與應(yīng)用，如何施加約束，如何進(jìn)行簡單靜力分析等。 實(shí)例1視頻時(shí)長約2h
??【實(shí)例2】為一大跨度斜拉板桁結(jié)構(gòu)，橋型復(fù)雜，干貨十足，具體包括：圖紙與建模思路分析，CAD三維快速建模，Midas預(yù)處理應(yīng)用，手把手帶寫命令流，截面實(shí)常數(shù)講解，認(rèn)識(shí)斜拉索規(guī)格，拉索實(shí)常數(shù)定義，板桁結(jié)構(gòu)二期實(shí)常數(shù)與單主梁模型的區(qū)別，板單元等效厚度計(jì)算，理解面內(nèi)與面外厚度，支座模擬等。 實(shí)例2視頻時(shí)長約5h
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<p>基于ANSYS Workbench2024R2 桿單元不同載荷下的瞬態(tài)分析</p><p>預(yù)應(yīng)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?
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作者介紹： 力學(xué)碩士，有七年的結(jié)構(gòu)有限元分析經(jīng)驗(yàn)
～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～
在ANSYS中，桁架結(jié)構(gòu)（只承受拉壓，不承受彎矩）要使用桿單元（link單元）進(jìn)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(gè)節(jié)點(diǎn)，每個(gè)節(jié)點(diǎn)有三個(gè)平移自由度。對(duì)于本文的平面三角桁架分析，有如下注意事項(xiàng)：
1 link180是三維桿，分析平面問題，需要約束一個(gè)自由度，一般為Z向。
2 桁架結(jié)構(gòu)的建模，可以直接從節(jié)點(diǎn)單元開始，因?yàn)殍旒艿拿扛?em>桿都只劃分為一個(gè)單元。
3 link180單元的截面雖然可以用sectype和secdata來定義，但計(jì)算本質(zhì)還是轉(zhuǎn)化為實(shí)常數(shù)。
4 對(duì)于桿結(jié)構(gòu)，荷載都施加在節(jié)點(diǎn)上，桿單元不能施加線荷載。
對(duì)于線模型（桿結(jié)構(gòu)，梁結(jié)構(gòu)，管結(jié)構(gòu)），SECTYPE和SECDATA是很重要的命令：
當(dāng)命令sectype的type是link的時(shí)候，secdata定義桿截面面積。
如果讀者想詳細(xì)了解SECTYPE和SECDATA，可以輸入help, sectype或者h(yuǎn)elp, secdata。如下圖：
然后按一下鍵盤的enter，軟件會(huì)跳出help文件，詳細(xì)解釋sectype。
后文目錄：
一：建模
二：求解
三：后處理
四：源文件
展開 鋼筋混凝土梁—鋼筋-箍筋T3D2單元-基本建模實(shí)例
模型中代號(hào)Gujin
4、模型采用的單位制：國際單位制，m，s，kg，pa ，N
把模型的CAE文件、inp文件和ODB文件附在這里
鋼筋混凝土梁—CAE-INP-ODB文件.rar
模型一：
混凝土梁：實(shí)體solid單元，C3D8R，一次縮減積分實(shí)體單元。
鋼筋均采用T3D2 Truss單元。
模型一：
混凝土梁：實(shí)體solid單元，C3D8R，一次縮減積分實(shí)體單元。
鋼筋均采用T3D2 Truss單元。
混凝土梁建模很簡單，不再贅述，part部件圖如下：
對(duì)于縱筋和箍筋，現(xiàn)在part里面分別建一根鋼筋，然后在assembly里面陣列，組裝號(hào)以后，merge為一個(gè)part，如下：
可能要用到 assembly 里面的旋轉(zhuǎn)和移動(dòng)命令：
混凝土材料定義：混凝土損傷塑性本構(gòu)模型；
鋼筋，最簡單的二折線模型
單元劃分：Mesh模塊
Assembly模塊：通過定義參考點(diǎn)等移動(dòng)，組裝：
---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
技術(shù)鄰?fù)扑]：
鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)非線性有限元在ANSYS中的分析
workbench中鋼筋混凝土梁，施加荷載后，鋼筋和混凝土分離
展開 天方地圓結(jié)構(gòu)-梁殼單元建模實(shí)例！再次驗(yàn)證應(yīng)力奇異的可怕性！
模型的建立-梁殼單元建模注意事項(xiàng)
▲▲▲
筆者近期遇到了一臺(tái)特殊結(jié)構(gòu)的設(shè)備，有四段不同截面形式的殼體組成：最上段為矩形截面殼體，第二段為長寬逐漸變小的矩形截面殼體過渡段，第三段為天方地圓結(jié)構(gòu)的過渡段，第四段為圓筒形截面殼體，而且在每一段殼體上外圍都分布有角鋼加強(qiáng)圈。因其結(jié)構(gòu)的特殊性和非規(guī)則性，如果以實(shí)體單元建模，工作量很大，最重要的是天方地圓結(jié)構(gòu)似乎無法采用實(shí)體單元建模，但如果采用梁殼單元建模的話似乎就容易很多，而且可以完美的采用梁單元來建立外壓加強(qiáng)圈，于是梁殼單元的模型如下圖所示：
采用梁殼單元建模的注意事項(xiàng)：
1. 采用線體建梁的時(shí)候，需要給線體賦予截面形狀和尺寸；
2. 采用面體的時(shí)候，需要給面體賦予厚度屬性；
3. 線體和面體都具有一定的方向，一定要注意方向賦予的正確性；
4. 可通過“view cross section solids”顯示梁的模型，而面的模型只有在網(wǎng)格劃分之后才會(huì)顯示，在網(wǎng)格劃分之前無法顯示厚度，所以最終檢查模型的時(shí)候，需要?jiǎng)澐忠幌戮W(wǎng)格之后再檢查。
網(wǎng)格劃分注意事項(xiàng)
▲▲▲
相較于實(shí)體單元，采用殼單元建模的時(shí)候網(wǎng)格劃分就變得簡單很多，不需要對(duì)體進(jìn)行過多的切分操作成全部可掃掠的體，只需要對(duì)不同的體通過“body sizing”進(jìn)行體的網(wǎng)格尺寸控制就可以了，網(wǎng)格劃分后的模型如下圖：
網(wǎng)格劃分注意事項(xiàng)：
1. 最重要的一點(diǎn)是實(shí)現(xiàn)網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)的共享，實(shí)體建模的時(shí)候只需通過“form new part”操作便可實(shí)現(xiàn)網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)的共享，而采用梁殼單元僅僅通過“form new part”操作是不能實(shí)現(xiàn)網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)共享的；
2.
展開 ANSYS橋梁建模教程--實(shí)例3 ￥399
?本實(shí)例為一下承式鋼管混凝土系桿拱橋，跨度125m，拱矢高25m，拱軸系數(shù)1.1，拱肋為一啞鈴型鋼混組合截面拱，橋面板為T板梁，主梁分別采用板單元和梁單元對(duì)比建模。
?教程亮點(diǎn)：圖紙到模型端到端的跟蹤教程、模型命令流0到1手把手教學(xué)、控制截面定義方法和固定套路分析、截面偏心的使用、組合梁截面定義教程和固定套路、拱軸系數(shù)與拱軸線快速生成方法教學(xué)、beam188與beam4單元連接的異同點(diǎn)、索單元使用、板單元等效原則及使用教學(xué)、靜力分析、提取內(nèi)力、模態(tài)分析等。所有梁單元采用beam188單元、索采用link10單元、板采用shell63單元。 視頻共計(jì)3.5h
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實(shí)例詳細(xì)情況
展開 
ANSYS建模問題實(shí)例解析
沒有具體指出來哪里出錯(cuò)了，ANSYS還是不夠智能哦。
然后就是一番百度查找問題所在，后面經(jīng)專家指點(diǎn)才發(fā)現(xiàn)問題癥結(jié)。（感謝熱情的張老師J）！ 放大顯示線圈后看有一個(gè)地方是下圖這樣的結(jié)構(gòu)！終于找到問題了，就是這里建模時(shí)出現(xiàn)了間隙與干涉，導(dǎo)致后面的布爾運(yùn)算時(shí)顯示拓?fù)渫嘶奶崾荆?后面的問題當(dāng)然就是修改模型，把間隙與干涉處理掉。首先明白線圈的建模思路，先建立的16個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)然后生成了4段樣條曲線，然后生成截面，然后拉伸截面形成線圈。分析得知這里的間隙是由于在間隙處的關(guān)鍵點(diǎn)兩邊的曲線在該點(diǎn)處的切線不共線。這里需要回到之前使用的樣條曲線命令bsplin上。查看help文檔，bsplin命令詳解如下所示。
前面6個(gè)點(diǎn)是用來指定樣條曲線經(jīng)過的點(diǎn)。注意這里可以少于6個(gè)其他幾個(gè)點(diǎn)空著就行，但不能超過6個(gè)。后面幾個(gè)參數(shù)XV1,YV1,ZV1,XV6,YV6,ZV6是用來確定點(diǎn)1和點(diǎn)6處的切線矢量的。例如XV1,YV1,ZV1=(1,1,0)就代表在1點(diǎn)處的切線是XY平面內(nèi)的45度方向。命令搞明白了，接著就修改上面的模型儂。
這里的目的就是要保證L1-L4線條在關(guān)鍵點(diǎn)1，5，9，14處切線共線。由于這四個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)位置特殊，都為4個(gè)極點(diǎn)。所以方向矢量容易看出來。
下面是修改后的模型命令流。感興趣的朋友可以拷貝練練手。
展開 ANSYS常用單元特性總結(jié)及簡單實(shí)例
分層實(shí)體單元-SOLID95的分層版-SOLID46的高階單元-不支持塑性
SOLISH190__8節(jié)點(diǎn)層實(shí)體殼單元-可用于模擬各種厚度的殼體結(jié)構(gòu)(可分層，可與實(shí)體單元直接連接)-塑性、超彈、大變形、初應(yīng)力等
對(duì)于某些單元，有命令流實(shí)例，具體見壓縮文件包：
總結(jié)的ANSYS常用單元及簡單實(shí)例.rar
ANSYS經(jīng)典界面中梁單元實(shí)例全解析
關(guān)閉單元坐標(biāo)系
ETABLE,FX_I,SMISC, 1 !定義軸力單元表
ETABLE,FX_J,SMISC, 14
SADD, FX_I, FX_I, ,1e-3,0,0, ! 軸力單位N變成kN
SADD, FX_J, FX_J, ,1e-3,0,0,
PLLS,FX_I,FX_J,1,0 !畫軸力圖
ETABLE,MY_I,SMISC, 2 !定義彎矩單元表
ETABLE,MY_J,SMISC, 15
SADD,MY_I,MY_I, ,1e-6,0,0, !彎矩單位N*m變成kN*m
SADD,MY_J,MY_J, ,1e-6,0,0,
PLLS,MY_I,MY_J,1,0 !畫彎矩圖
來源：ANSYS學(xué)習(xí)與應(yīng)用
展開 ANSYS聯(lián)軸體的建模與靜力學(xué)分析實(shí)例(附命令流)
本文介紹聯(lián)軸體的建模以及靜力學(xué)分析，適合初級(jí)入門用戶熟悉ANSYS軟件GUI操作，學(xué)習(xí)APDL命令流。
本實(shí)例求解聯(lián)軸體在工作時(shí)的應(yīng)力和形變。聯(lián)軸體結(jié)構(gòu)如下圖所示。
聯(lián)軸體的底面四周的邊線不能上下移動(dòng)（Z方向0位移約束），底面的兩個(gè)圓其邊線上約束所有自由度。
在小軸孔的軸臺(tái)和小軸孔圓周上加載壓力1e6Pa，在大軸孔的軸臺(tái)和鍵槽一側(cè)分別加載有壓力1e7Pa和1e5Pa。
最后求其變形和應(yīng)力情況并查看應(yīng)力動(dòng)畫。
/CLEAR,START
/FILNAME,lianzouti,0 !jobname 命令為lianzouti,不新建log和error文件
/PREP7 !進(jìn)入前處理
!**************幾何建模****************
CYL4,0,0,5, , , ,10 !創(chuàng)建圓柱體1
CYL4,12,0,3, , , ,4 !創(chuàng)建圓柱體2
LPLOT !顯示線
LOCAL,11,1,0,0,0, , , ,1,1, !創(chuàng)建11號(hào)局部坐標(biāo)系
K,110,5,-80.4,0, !在大圓柱體下表面創(chuàng)建點(diǎn)110
K,120,5,80.4,0, !在大圓柱體下表面創(chuàng)建點(diǎn)120
LOCAL,12,1,12,0,0, , , ,1,1, !創(chuàng)建12號(hào)局部坐標(biāo)系
K,130,3,-80.4,0, !在小圓柱體下表面創(chuàng)建點(diǎn)130
K,140,3,80.4,0, !在小圓柱體下表面創(chuàng)建點(diǎn)140
LSTR, 110, 130
LSTR, 120, 140
LSTR, 130, 140
LSTR, 110, 120 !
展開 