ansys 積分
關(guān)注創(chuàng)建者：王靖雯 創(chuàng)建時(shí)間：2023-03-07
ansys 積分的實(shí)例教程
J—積分計(jì)算方法
J 積分_命令流.doc
J積分_GUI具體步驟.doc
J積分_基于ANSYS的J積分計(jì)算與分析.pdf
黏滯阻尼器的固流耦合分析：
對(duì)于ABAQUS的單元介紹已經(jīng)做了詳盡，個(gè)人感覺(jué)固體力學(xué)上ABAQUS還是上手比較方便，而多場(chǎng)耦合、快速建模預(yù)估Workbench會(huì)方便一些，因人而異：
【JY】有限單元分析的常見(jiàn)問(wèn)題及單元選擇
ANSYS Workbench就像一個(gè)科技界的“瑞士軍刀”，集合了各種強(qiáng)大的單元技術(shù)，為減隔震元件提供全面且準(zhǔn)確的分析支持。近期對(duì)于ANSYS Workbench進(jìn)行了學(xué)習(xí)，本文將對(duì)ANSYS Workbench 各類單元技術(shù)做一個(gè)筆記總結(jié)，便于為減隔震元件分析提供理論基礎(chǔ)。（畢竟Workbench大部分時(shí)候會(huì)自動(dòng)匹配相應(yīng)所需技術(shù)）
B-bar方法完全積分
Workbench中的B-bar方法是一種常用于處理低階單元完全積分的技術(shù)，也被稱為選擇性減積分策略。它是針對(duì)有限元分析（FEA）中的一種改進(jìn)方法，旨在提高計(jì)算效率和準(zhǔn)確性。
在傳統(tǒng)的有限元分析中，低階單元（如線性單元）在處理不可壓縮材料或近似不可壓縮材料時(shí)，常常遇到體積鎖定問(wèn)題。體積鎖定是指在近似不可壓縮材料的有限元模擬中，由于體積應(yīng)變被過(guò)度限制，導(dǎo)致計(jì)算結(jié)果偏離實(shí)際情況的現(xiàn)象。為了解決這個(gè)問(wèn)題，B-bar方法被引入到ANSYS Workbench中。
B-bar方法的核心思想是在低階單元的完全積分過(guò)程中進(jìn)行選擇性減積分。它通過(guò)將高斯積分點(diǎn)處的體積應(yīng)變替換為單元的平均體積應(yīng)變，實(shí)現(xiàn)了對(duì)應(yīng)變的軟化處理，從而防止了體積鎖定的發(fā)生。這種選擇性減積分的策略可以在保證計(jì)算精度的同時(shí)，提高計(jì)算的收斂性和效率。
需要注意的是，B-bar方法并不能解決剪切鎖定問(wèn)題，這是另一種常見(jiàn)的有限元分析問(wèn)題。對(duì)于彎曲主導(dǎo)的問(wèn)題，剪切鎖定可能導(dǎo)致結(jié)果的失真。因此，在處理這類問(wèn)題時(shí)，用戶需要采用其他方法，如使用增強(qiáng)應(yīng)變公式等。
展開(kāi) 5．模態(tài)阻尼比的計(jì)算
當(dāng)采用模態(tài)疊加法時(shí)，ANSYS對(duì)模態(tài)阻尼比與結(jié)構(gòu)阻尼比是直接使用的，對(duì)其它阻尼則是計(jì)算多種阻尼產(chǎn)生的模態(tài)阻尼比來(lái)計(jì)算各模態(tài)的響應(yīng)。在各種阻尼輸入下，ANSYS程序計(jì)算出的第i個(gè)模態(tài)的總模態(tài)阻尼比是
（5.1.7）
ANSYS計(jì)算模態(tài)阻尼比的公式
其中前兩項(xiàng)是 阻尼與 阻尼對(duì)應(yīng)的模態(tài)阻尼比，第三項(xiàng)是輸入的全結(jié)構(gòu)阻尼比，第四項(xiàng)是輸入的模態(tài)阻尼比，最后一項(xiàng)是M種材料的材料阻尼系數(shù) 產(chǎn)生的模態(tài)阻尼比。其中 是第j種材料對(duì)應(yīng)的模態(tài)應(yīng)變能，在日本減震規(guī)范中，就是采用此此應(yīng)變能公式來(lái)計(jì)算結(jié)構(gòu)阻尼比的。
?注意：
如前所述，在做Full積分法的瞬態(tài)分析時(shí)，用阻尼比定義的阻尼都被ANSYS程序忽略掉了，所以同一個(gè)模型采用full法和模態(tài)疊加法的瞬態(tài)分析，ANSYS計(jì)算采用的阻尼可能不一樣，造成結(jié)果也有差別。
以下是結(jié)構(gòu)分析中常用的幾種阻尼輸入的ANSYS命令流演示。
1）用MP,damp來(lái)輸入粘滯阻尼
DAMPRATO=0.025 ! 已知粘滯阻尼的阻尼比
LOSSMODM=2*DAMPRATO ! 粘滯阻尼的阻尼比乘以2是等價(jià)的材料阻尼系數(shù)(日
!本規(guī)范的
展開(kāi) 后來(lái)注意到，前一篇文章提過(guò)一個(gè)概念，縮減積分單元和完全積分單元，重新檢查了一下ANSYS默認(rèn)的單元設(shè)置，如圖3所示，默認(rèn)的單元設(shè)置是Reduced integr(縮減積分)，為了查看完全積分單元輸出單元解是否也還是八個(gè)節(jié)點(diǎn)的值，修改設(shè)置并重新計(jì)算，同樣的單元的單元應(yīng)力解如圖4所示。
圖3
圖4
結(jié)果發(fā)現(xiàn)依然還是輸出8個(gè)節(jié)點(diǎn)的值，這個(gè)和理論上的單元應(yīng)力輸出解不一致，按道理應(yīng)該是輸出27個(gè)積分點(diǎn)的值才對(duì)。為了證明這個(gè)結(jié)論，采用Abaqus軟件計(jì)算，采用20節(jié)點(diǎn)完全積分單元進(jìn)行計(jì)算。計(jì)算后查詢某個(gè)單元的單元解，如圖5所示：
圖5
圖5中沒(méi)有顯示完全，但是輸出的單元的解確實(shí)是27個(gè)。
重新采用Abaqus計(jì)算8節(jié)點(diǎn)完全積分單元，某個(gè)單元的單元輸出解如圖6所示：
圖6
正好是八個(gè)單元輸出解。
再重新計(jì)算8節(jié)點(diǎn)縮減積分單元，輸出單元的單元輸出解如圖7所示：
圖7
圖7中只有一個(gè)單元輸出解，因?yàn)椴捎每s減積分單元后，8節(jié)點(diǎn)單元只有一個(gè)積分點(diǎn)。
而20節(jié)點(diǎn)單元縮減積分后，有7個(gè)積分點(diǎn)，應(yīng)該輸出7個(gè)單元解，經(jīng)過(guò)計(jì)算如圖8所示：
圖8
圖8正好是7個(gè)輸出解。
Abaqus的計(jì)算表明單元輸出解果然是輸出單元積分點(diǎn)的值，采用完全積分和縮減積分單元輸出解不一樣，求解精度不一樣。
那么為什么ANSYS則沒(méi)有這種規(guī)律呢？
其實(shí)后臺(tái)程序計(jì)算是肯定是按照理論上走的，也就是先得到節(jié)點(diǎn)的位移，再得到單元積分點(diǎn)的應(yīng)力應(yīng)變，再外推得到各個(gè)單元節(jié)點(diǎn)的應(yīng)力應(yīng)變，最后平均得到節(jié)點(diǎn)解。
ANSYS之所以顯示的單元解不是單元積分點(diǎn)的解，而是各個(gè)節(jié)點(diǎn)的解，是因?yàn)?em>ANSYS已經(jīng)在得到單元積分點(diǎn)的解之后經(jīng)過(guò)外推得到了單元各個(gè)角節(jié)點(diǎn)的解，但是還沒(méi)有做平均。
也就是，ANSYS的單元解，其實(shí)不能完全看作單元解，筆者稱之為單元角節(jié)點(diǎn)解。
展開(kāi) 后來(lái)注意到，前一篇文章提過(guò)一個(gè)概念，縮減積分單元和完全積分單元，重新檢查了一下ANSYS默認(rèn)的單元設(shè)置，如圖3所示，默認(rèn)的單元設(shè)置是Reduced integr(縮減積分)，為了查看完全積分單元輸出單元解是否也還是八個(gè)節(jié)點(diǎn)的值，修改設(shè)置并重新計(jì)算，同樣的單元的單元應(yīng)力解如圖4所示。
圖3
圖4
結(jié)果發(fā)現(xiàn)依然還是輸出8個(gè)節(jié)點(diǎn)的值，這個(gè)和理論上的單元應(yīng)力輸出解不一致，按道理應(yīng)該是輸出27個(gè)積分點(diǎn)的值才對(duì)。為了證明這個(gè)結(jié)論，采用Abaqus軟件計(jì)算，采用20節(jié)點(diǎn)完全積分單元進(jìn)行計(jì)算。計(jì)算后查詢某個(gè)單元的單元解，如圖5所示：
圖5
圖5中沒(méi)有顯示完全，但是輸出的單元的解確實(shí)是27個(gè)。
重新采用Abaqus計(jì)算8節(jié)點(diǎn)完全積分單元，某個(gè)單元的單元輸出解如圖6所示：
圖6
正好是八個(gè)單元輸出解。
再重新計(jì)算8節(jié)點(diǎn)縮減積分單元，輸出單元的單元輸出解如圖7所示：
圖7
圖7中只有一個(gè)單元輸出解，因?yàn)椴捎每s減積分單元后，8節(jié)點(diǎn)單元只有一個(gè)積分點(diǎn)。
而20節(jié)點(diǎn)單元縮減積分后，有7個(gè)積分點(diǎn)，應(yīng)該輸出7個(gè)單元解，經(jīng)過(guò)計(jì)算如圖8所示：
圖8
圖8正好是7個(gè)輸出解。
Abaqus的計(jì)算表明單元輸出解果然是輸出單元積分點(diǎn)的值，采用完全積分和縮減積分單元輸出解不一樣，求解精度不一樣。
那么為什么ANSYS則沒(méi)有這種規(guī)律呢？
其實(shí)后臺(tái)程序計(jì)算是肯定是按照理論上走的，也就是先得到節(jié)點(diǎn)的位移，再得到單元積分點(diǎn)的應(yīng)力應(yīng)變，再外推得到各個(gè)單元節(jié)點(diǎn)的應(yīng)力應(yīng)變，最后平均得到節(jié)點(diǎn)解。
ANSYS之所以顯示的單元解不是單元積分點(diǎn)的解，而是各個(gè)節(jié)點(diǎn)的解，是因?yàn)?em>ANSYS已經(jīng)在得到單元積分點(diǎn)的解之后經(jīng)過(guò)外推得到了單元各個(gè)角節(jié)點(diǎn)的解，但是還沒(méi)有做平均。
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寫(xiě)在前文
盡管減隔震技術(shù)與有限元結(jié)合取得了眾多成果，但仍面臨諸多挑戰(zhàn)，如材料非線性、模型不確定性等等。減隔震設(shè)計(jì)除了常規(guī)的宏觀結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)采用SAP2000、Etabs、Midas、SSG、Paco-SAP 或 YJK\PKPM等。
【JY】各類有限元軟件計(jì)算功能賞析與探討
我們需要更清楚減隔震元件的破壞模式，對(duì)減隔震元件進(jìn)行破壞分析，除了對(duì)減隔震元件在正常工況下的性能進(jìn)行評(píng)估
ANSYS之所以顯示的單元解不是單元積分點(diǎn)的解，而是各個(gè)節(jié)點(diǎn)的解，是因?yàn)?em>ANSYS已經(jīng)在得到單元積分點(diǎn)的解之后經(jīng)過(guò)外推得到了單元各個(gè)角節(jié)點(diǎn)的解，但是還沒(méi)有做平均。
也就是，ANSYS的單元解，其實(shí)不能完全看作單元解，筆者稱之為單元角節(jié)點(diǎn)解。
下載地址：solid186與solid185單元結(jié)果對(duì)比文檔下載
注釋Ansys使用14點(diǎn)積分模式，也認(rèn)為是完全積分。
2、剪切和體積鎖定
傳統(tǒng)基于位移的單元有兩個(gè)問(wèn)題:剪切鎖定和體積鎖定：
剪切鎖定導(dǎo)致彎曲行為過(guò)分剛化(寄生剪切應(yīng)力)。當(dāng)細(xì)的構(gòu)件承受彎曲時(shí)，這是一種幾何特性。
體積鎖定導(dǎo)致過(guò)度剛化響應(yīng)。這是材料當(dāng)泊松比接近或等于0.5 時(shí)的一種材料特性。
ANSYS之所以顯示的單元解不是單元積分點(diǎn)的解，而是各個(gè)節(jié)點(diǎn)的解，是因?yàn)?em>ANSYS已經(jīng)在得到單元積分點(diǎn)的解之后經(jīng)過(guò)外推得到了單元各個(gè)角節(jié)點(diǎn)的解，但是還沒(méi)有做平均。
也就是，ANSYS的單元解，其實(shí)不能完全看作單元解，筆者稱之為單元角節(jié)點(diǎn)解。
轉(zhuǎn)自公眾號(hào)——ANSYS學(xué)習(xí)與應(yīng)用
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ANSYS之所以顯示的單元解不是單元積分點(diǎn)的解，而是各個(gè)節(jié)點(diǎn)的解，是因?yàn)?em>ANSYS已經(jīng)在得到單元積分點(diǎn)的解之后經(jīng)過(guò)外推得到了單元各個(gè)角節(jié)點(diǎn)的解，但是還沒(méi)有做平均。
也就是，ANSYS的單元解，其實(shí)不能完全看作單元解。
在ansys中可以實(shí)現(xiàn)J積分 的求解，它是通過(guò)定義單元應(yīng)變能及在積分路徑上應(yīng)力應(yīng)變位移回路圍線上積分形成求解的。
從網(wǎng)上找到了J積分求解的命令流：請(qǐng)大家討論：
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J—積分計(jì)算方法
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J積分_GUI具體步驟.doc
J積分_基于ANSYS的J積分計(jì)算與分析.pdf
上一小節(jié)里介紹了：ANSYS在做Full積分的瞬態(tài)分析時(shí)，用阻尼比定義的阻尼都被程序忽略掉，在許多時(shí)候，已知的是粘性阻尼的阻尼比，又要做full法的瞬態(tài)分析，那怎么辦？此時(shí)一種辦法是把粘性阻尼比換算為材料阻尼系數(shù)再用MP，DAMP輸入。
