超單元技術(shù)ansys的案例
opstruct超單元技術(shù)介紹 ￥10
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Ansys Workbench利用超單元子結(jié)構(gòu)技術(shù)，提升大模型計(jì)算效率 ￥10
Ansys針對(duì)這類(lèi)工程問(wèn)題提供模態(tài)綜合法（CMS）利用超單元，將非關(guān)鍵部件進(jìn)行縮減計(jì)算。
本文根據(jù)查閱到的網(wǎng)絡(luò)資料，對(duì)超單元縮減計(jì)算如何在Ansys Workbench 中實(shí)現(xiàn)，進(jìn)行了介紹。
示例：
工業(yè)設(shè)計(jì)產(chǎn)品需要模擬工作環(huán)境進(jìn)行振動(dòng)試驗(yàn)，產(chǎn)品本身結(jié)構(gòu)已經(jīng)很復(fù)雜，再加上工裝往往是一個(gè)更大的結(jié)構(gòu)。因此這類(lèi)仿真計(jì)算非常適合適用子結(jié)構(gòu)技術(shù)，將工裝等大模型進(jìn)行超單元縮減計(jì)算，可以顯著提升計(jì)算效率。
如下圖所示，產(chǎn)品+工裝進(jìn)行振動(dòng)模擬仿真，仿真產(chǎn)品結(jié)構(gòu)模態(tài)和端點(diǎn)的振動(dòng)響應(yīng)加速度曲線。
結(jié)果展示：
使用超單元縮減計(jì)算，可以有效完成復(fù)雜模型的計(jì)算需求。且計(jì)算結(jié)果基本一致。
詳細(xì)步驟：
模型說(shuō)明：
? 產(chǎn)品由PartA和PartB兩個(gè)部分構(gòu)成，其中PartA兩端夾持部位做了共面處理（驗(yàn)證連接關(guān)系，可以忽略）；
? 各個(gè)零件的連接面有一定間隙，使用Bonded MPC Radius 3mm 連接；
? 約束工裝底面 fix；
一：產(chǎn)品+工裝完整模型計(jì)算
產(chǎn)品+工裝一起進(jìn)行模態(tài)和5-2000Hz的諧響應(yīng)仿真，提取前6階模態(tài)和軸端點(diǎn)的加速度響應(yīng)，作為驗(yàn)證結(jié)果與子結(jié)構(gòu)方法進(jìn)行對(duì)比。
1、模態(tài)計(jì)算
模態(tài)計(jì)算結(jié)果如下所示。
2、模態(tài)疊加法，諧響應(yīng)掃頻計(jì)算
諧響應(yīng)掃頻提取端點(diǎn)加速度響應(yīng)以及688Hz、1620Hz處的應(yīng)力云圖如下所示。
二：子結(jié)構(gòu)，超單元縮減工裝進(jìn)行簡(jiǎn)化計(jì)算
1、 工裝模型進(jìn)行超單元縮減
? 首先，由工裝+產(chǎn)品的模態(tài)計(jì)算模塊，復(fù)制一個(gè)新的模態(tài)計(jì)算模塊；
? 在新模態(tài)計(jì)算模塊中只保留需要縮減為超單元的工裝模型，其余模型均做supress抑制。
展開(kāi) 一期一會(huì) | 詳解Ansys方案支持超透鏡和共封裝光學(xué)的技術(shù)發(fā)展
先進(jìn)的衍射光學(xué)元件
作為新一代光學(xué)技術(shù)的代表，新型先進(jìn)的衍射光學(xué)元件方興未艾，比肩業(yè)內(nèi)成熟的DOE產(chǎn)品。這些先進(jìn)的衍射光學(xué)元件使用納米壓印和光刻等先進(jìn)半導(dǎo)體制造技術(shù)創(chuàng)建而成。當(dāng)今最重要的兩種先進(jìn)DOE是用于光子集成電路（PIC）的超透鏡和光柵耦合器。
超透鏡
超透鏡由分布在基板上的數(shù)百萬(wàn)個(gè)元原子（具有不同形狀和大小的納米級(jí)結(jié)構(gòu)）組成，以形成透鏡。表面上的元原子的大小和位置會(huì)改變光波的重定向方式。超透鏡和一縷頭發(fā)一樣纖薄，而且更緊湊，所以可替代笨重的傳統(tǒng)透鏡。超透鏡的重量非常輕，因此成為了便攜式設(shè)備的理想之選。此外，超透鏡還可以使用大規(guī)模生產(chǎn)半導(dǎo)體芯片所用的工藝和設(shè)備來(lái)制造。
超透鏡還可以聚焦或過(guò)濾特定顏色或波長(zhǎng)，從而顯著減少色差。得益于這些優(yōu)勢(shì)，超透鏡有望在許多應(yīng)用中替代傳統(tǒng)折射透鏡，包括增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)眼鏡中的投影系統(tǒng)，用于內(nèi)窺鏡的纖薄緊湊型雙向成像/投影透鏡，以及手機(jī)和無(wú)人機(jī)中的成像攝像頭。
Ansys Lumerical FDTD軟件中的超透鏡仿真。元原子顯示為外凸的柱狀結(jié)構(gòu)，其尺寸和位置各不相同
光子集成電路的光柵耦合器
另一個(gè)領(lǐng)域是共封裝光學(xué)，這是由光學(xué)元件和封裝基板上的硅組成的集成系統(tǒng)。共封裝光學(xué)器件旨在應(yīng)對(duì)現(xiàn)代電子產(chǎn)品的功耗和帶寬挑戰(zhàn)，并被視為光子集成電路開(kāi)發(fā)的重要基石。一些主要應(yīng)用包括增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)、虛擬現(xiàn)實(shí)、圖像傳感器和光通信等。
利用共封裝光學(xué)技術(shù)，我們能夠耦合兩個(gè)不同尺寸的波導(dǎo)（輸入波導(dǎo)和輸出波導(dǎo)），使光在兩者之間傳輸時(shí)具有低衰減或最小的信號(hào)損耗。這些連接結(jié)構(gòu)有望成為光子PIC的基本構(gòu)建單元，從而可用光子元件取代電子元件。因?yàn)楣獾膫鬏斔俣缺入娮拥乃俣瓤?，這意味著，從理論上電路可以實(shí)現(xiàn)更快的運(yùn)行速度和更高的數(shù)據(jù)傳輸速度，因此，未來(lái)PIC預(yù)計(jì)將備受青睞。
如何對(duì)衍射光學(xué)元件進(jìn)行仿真和設(shè)計(jì)？
展開(kāi) ansys Workbench 靜應(yīng)力模塊，利用生死單元技術(shù)結(jié)合APDL命令，模擬轉(zhuǎn)軸最大扭力 ￥10
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ansys Workbench 靜應(yīng)力模塊，利用生死單元技術(shù)結(jié)合APDL命令，模擬轉(zhuǎn)軸最大扭力
示例：要求計(jì)算轉(zhuǎn)軸所能承受的最大扭轉(zhuǎn)力矩，轉(zhuǎn)軸抗拉強(qiáng)度1230MPa
模型如下： 中間最細(xì)位置R=3
Workbench計(jì)算時(shí)，左側(cè)固定。右側(cè)面施加圓轉(zhuǎn)位移。
效果展示
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操作過(guò)程：
首先，初步計(jì)算轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)多少會(huì)接近許用最大值1000Mpa。確定初始載荷大小。
當(dāng)加載1° ——0.0174 弧度 ，時(shí) 轉(zhuǎn)軸約945Mpa。
其次，利用APDL命令分載荷步逐步增大轉(zhuǎn)角載荷，并在每個(gè)載荷步中進(jìn)入后處理中查看是否有單元應(yīng)力超過(guò)許用值1000Mpa。當(dāng)有單元超過(guò)許用值時(shí)記錄該單元，在下一步載荷過(guò)程中將該單元抑制。繼續(xù)加載直到循環(huán)結(jié)束。
1.創(chuàng)建加載點(diǎn)——remotePoint
在Pilot Node APDL Name 中定義名稱(chēng)：后期將在插入的APDL命令中使用該名稱(chēng)，更改載荷大小。
創(chuàng)建單元組——Name Selection
在每個(gè)載荷步的后處理中需要篩選單元結(jié)果，查看是否超過(guò)許用應(yīng)力。為了縮小查詢(xún)范圍可以先根據(jù)經(jīng)驗(yàn)判斷危險(xiǎn)截面位置，將危險(xiǎn)截面附近的單元定義為一個(gè)組。在后期結(jié)果查看時(shí)，僅在該組內(nèi)查找單元應(yīng)力。從而提高計(jì)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(shí)注意單位制的選著，本例使用mm kg N。 命令見(jiàn)附錄
命令中包含有三種 應(yīng)力評(píng)估方法，一:剪應(yīng)力失效。二：等效應(yīng)力失效。三：第一主應(yīng)力失效。應(yīng)根據(jù)實(shí)際工況條，結(jié)合零部件失效模式，自主選著。
!!!!!1.使用剪切應(yīng)力判斷是否失效*********************
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【JY】ANSYS Workbench在減隔震應(yīng)用分析中的單元積分技術(shù)筆記
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(lèi)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，有限元技術(shù)還可以用于研究元件在極端條件下的破壞行為。這有助于了解元件的破壞機(jī)理，并為設(shè)計(jì)提供更全面的數(shù)據(jù)支撐。
并且在多物理場(chǎng)耦合分析也需要運(yùn)用在實(shí)際應(yīng)用中，因?yàn)闇p隔震元件可能會(huì)面臨復(fù)雜的物理環(huán)境，如溫度變化、流體流動(dòng)等。有限元技術(shù)可以考慮這些多物理場(chǎng)耦合效應(yīng)，從而更準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)元件在實(shí)際工況下的性能。
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(lèi)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(chēng)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。
展開(kāi) ANSYS單元生死技術(shù)助力牛郎織女來(lái)相會(huì)
作者：李桂花 安世亞太結(jié)構(gòu)應(yīng)用工程師
文章發(fā)布：上海安世亞太官方訂閱號(hào)（搜索：PeraShanghai）
聯(lián)系我們：021-58403100
本文共計(jì)422字，閱讀時(shí)間預(yù)計(jì)2分鐘
編者按
作者利用ANSYS單元的生死功能，通過(guò)修改單元剛度的方式，模擬出牛郎織女七夕節(jié)鵲橋相會(huì)的場(chǎng)景，讓仿真充滿(mǎn)生活氣息，趣味十足。
今天教大家用ANSYS單元生死技術(shù)做一個(gè)高端大氣上檔次的鵲橋相會(huì)。
操作步驟
第一步：建模
模型很簡(jiǎn)單，一座拱橋，兩顆愛(ài)心。
第二步，畫(huà)網(wǎng)格
選擇插入method，選擇Body Fitted Cartesian，效果如圖。設(shè)置了愛(ài)心為剛體，所以沒(méi)有網(wǎng)格。
第三步：按照階梯層數(shù)，分別建立單元組件
以下圖片為了顯示方便，只取了一部分組件展示。
第四步：根據(jù)每層單元復(fù)活的順序，設(shè)置載荷步數(shù)
例如本例建有12個(gè)依次復(fù)活的組件，至少需要設(shè)定12個(gè)載荷步。
展開(kāi) 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(mǎn)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(wèn)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(wèn)題。
案例部分分為四步，第一步建立沒(méi)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(huà)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(mǎn)意可以點(diǎn)擊Reject拒絕，再?gòu)男抡{(diào)整尺寸等參數(shù)，確認(rèn)無(wú)誤，點(diǎn)擊Accept。
展開(kāi) 『原創(chuàng)』ANSYS中殼單元截面如果能夠自定義該是有限元技術(shù)中的一個(gè)難點(diǎn)突破!
殼單元是工程實(shí)際應(yīng)用中一種重要的單元形式,能夠解決非常多的實(shí)際問(wèn)題!比如壓力容器,橋梁分析,鋼結(jié)構(gòu)分析,復(fù)合材料,汽車(chē),船舶等等!
然而在多年的有限元工程應(yīng)用中,有一個(gè)問(wèn)題一直都困擾著我,問(wèn)題描述如下:有一大類(lèi)薄板結(jié)構(gòu),其截面是不規(guī)則的,如果按照均勻薄板結(jié)構(gòu)來(lái)算顯然會(huì)有較大出入;若按照梁殼結(jié)合,工作量將是非常大,且未必能夠很好的解決!
某突發(fā)奇想,如果有限元中能象解決梁截面一樣,在分析中也可以自定義殼截面那改有多好啊!
這個(gè)問(wèn)題我在仿真互動(dòng)論壇中也發(fā)過(guò)貼子,在這里希望繼續(xù)和大家探討,多交流,看是否還有什么更好的解決辦法!
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(wèn)題中，扭矩?zé)o處不在。如攻絲的絲錐、車(chē)床的光桿、攪拌軸、汽車(chē)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(lái)模擬結(jié)構(gòu)在外載荷作用下的響應(yīng)問(wèn)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(wèn)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(lái)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(guò)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(wèn)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(wèn)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(shuō)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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