ANSYS分層實(shí)體技術(shù)的案例
Ansys中級(jí)認(rèn)證窗口課程：LS-DYNA中殼體與實(shí)體單元連接技術(shù)應(yīng)用
摘要：在LS-DYNA分析中經(jīng)常會(huì)使用實(shí)體單元與殼體單元以滿足不同部位的分析要求，這就存在殼與實(shí)體單元連接時(shí)自由度不匹配的問題。本文詳述三種不同的連接方法案例。如果不需要傳遞轉(zhuǎn)動(dòng)可以使用合并節(jié)點(diǎn)法和約束法，合并節(jié)點(diǎn)法要求節(jié)點(diǎn)重合，計(jì)算效率最高，約束法不要求節(jié)點(diǎn)重合。接觸法可以傳遞轉(zhuǎn)動(dòng)，接觸法使用最為靈活，消耗的計(jì)算資源較多。
殼體單元的每個(gè)節(jié)點(diǎn)只有３個(gè)沿著x、y和z方向的平動(dòng)自由度UX、UY、UZ；在實(shí)體單元中，每個(gè)節(jié)點(diǎn)具有六個(gè)自由度：沿x、y 和z方向的平動(dòng)自由度UZ、UY、UZ以及繞X、Y和Z軸的轉(zhuǎn)動(dòng)自由度TOTX、TOTY、ROTZ。當(dāng)實(shí)體單元和殼單元連接在一起共同工作時(shí)，即存在自由度不協(xié)調(diào)問題。
案例部分分為四步，第一步建立沒有連接的模型，后三步都是在第一步模型的基礎(chǔ)上進(jìn)行連接。具體操作視頻請(qǐng)?jiān)?em>技術(shù)鄰搜索“李安民”，關(guān)注我，收看視頻。
1.1 模型建立
1.1.1 幾何模型
Geometry->Solid->Box，在Creat Box對(duì)話框或者圖形視口（Graphics Viewport）輸入實(shí)體單元尺寸，如果所示，點(diǎn)擊Apply關(guān)閉完成長(zhǎng)方體。
Geometry->Surface->Plane，在Create Plane輸入如下圖所示的參數(shù)，點(diǎn)擊Appley生成平面。
1.1.2 網(wǎng)格劃分
FEM->Element and Mesh->Solid Mesher對(duì)實(shí)體網(wǎng)格劃分，填入Elem Size為0.5，點(diǎn)擊Try Meshing Automatically，若不滿意可以點(diǎn)擊Reject拒絕，再從新調(diào)整尺寸等參數(shù)，確認(rèn)無誤，點(diǎn)擊Accept。
展開 基于ANSYS的實(shí)體單元扭矩施加方法總結(jié)(原創(chuàng)帖子，轉(zhuǎn)載請(qǐng)注明出處，謝謝！技術(shù)鄰ID有限元中解人生) ￥1
基于ANSYS的實(shí)體單元扭矩施加方法總結(jié)
1、 引言
在實(shí)際工程問題中，扭矩?zé)o處不在。如攻絲的絲錐、車床的光桿、攪拌軸、汽車傳動(dòng)軸等等，均為受扭構(gòu)件，承受扭矩作用。為了更好的分析上述構(gòu)件在扭（轉(zhuǎn)）矩作用下的變形、應(yīng)力、應(yīng)變等物理量，現(xiàn)代先進(jìn)設(shè)計(jì)制造分析方法引入有限元來模擬結(jié)構(gòu)在外載荷作用下的響應(yīng)問題。對(duì)于很多工程模型，必須考慮結(jié)構(gòu)的一些幾何特征，如軸的鍵槽、絲錐的螺紋面等。因此，實(shí)體模型上扭矩的施加就成為一個(gè)非常關(guān)鍵的問題。這包括扭矩施加的形式、位置，不同方式施加的扭矩會(huì)導(dǎo)致整體剛度矩陣的不同，最終會(huì)導(dǎo)致應(yīng)力奇異，影響結(jié)果的評(píng)定。ANSYS作為全球最通用的大型有限元分析軟件之一，其強(qiáng)大的分析功能已為國(guó)內(nèi)外一致認(rèn)同，現(xiàn)已成為許多領(lǐng)域結(jié)果評(píng)定的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。由于ANSYS中不能直接對(duì)實(shí)體單元施加力矩，傳統(tǒng)方法采用若干對(duì)力偶來代替扭矩，該方法容易導(dǎo)致局部應(yīng)力集中；改進(jìn)的方法引入一些特殊單元如rbe3單元、mpc184單元、mass21單元等，通過引入這些特殊單元，能夠比較好的實(shí)現(xiàn)扭矩的施加，但是特殊單元的引入又改變了整體剛度矩陣。為了解決由于引入特殊單元而導(dǎo)致影響整體剛度矩陣的問題，有學(xué)者等提出采用接觸單元能夠很好的解決扭矩的施加問題。
本文旨在綜合關(guān)于扭矩施加的各種方法，并對(duì)這些方法進(jìn)行分析比較，從而找到關(guān)于實(shí)體單元扭矩施加有效、合理的方法，為結(jié)構(gòu)有限元分析提供有益的參考。
2、 ANSYS中扭矩的施加
2.1 工程實(shí)例
現(xiàn)以長(zhǎng)為0.2m直徑為100mm的實(shí)心鋼管為例說明扭矩的施加。鋼管材料視為線彈性，其彈性模量及泊松比分別為：E=2e11Pa，μ=0.3。 鋼管一端固定，另一端受1000N.m扭矩作用。
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