ansys建模連接的案例
基于ANSYS經(jīng)典界面的實(shí)體-板單元連接建模
（3）上述兩種單元需要建立連接關(guān)系。實(shí)心單元每個(gè)節(jié)點(diǎn)有3個(gè)自由度，而殼單元每個(gè)節(jié)點(diǎn)有6個(gè)自由度，如何建立連接關(guān)系呢？ANSYS提供了SHSD命令來(lái)建立這種連接。要使用該命令，首先需要?jiǎng)?chuàng)建接觸對(duì)，并且要對(duì)目標(biāo)-接觸單元的關(guān)鍵字進(jìn)行設(shè)置。下面的絕大多數(shù)操作都是圍繞該命令進(jìn)行的。
【求解步驟】
1.前處理
1.1 創(chuàng)建單元
/PREP7
ET,1,SOLID187
ET,2,SHELL181
ET,3,TARGE170
KEYOPT,3,5,1
ET,4,CONTA175
KEYOPT,4,2,2
KEYOPT,4,12,5
上述命令分別定義了4種單元。
第1種是實(shí)體單元，第2種是殼單元，他們分別用于建模上述梁的實(shí)體部分和空心部分。
第3-4種則是用于模擬接觸部分，就是實(shí)體與空心的接觸部分。
這里對(duì)于這兩種單元均設(shè)置了關(guān)鍵字，這些關(guān)鍵字的設(shè)置是使用后面的命令“SHSD”所必須的。
1.2 創(chuàng)建實(shí)常數(shù)
R,1,0.02
R,2
R,3
R,4
R,5
這里創(chuàng)建了5個(gè)實(shí)常數(shù)。
第1個(gè)實(shí)常數(shù)用于定義空心梁的厚度
第2-5個(gè)實(shí)常數(shù)分別用于定義4個(gè)接觸對(duì)。
1.2 創(chuàng)建材料類型
MP,EX,1,2e11
MP,PRXY,1,0.3
上述命令定義了材料的彈性模量和泊松比。
1.3 創(chuàng)建中間的空心梁
/VIEW,1,1,1
BLOCK,-0.14,0.14,-0.14,0.14,0,0.98
VDELE,1,,,0
ADELE,1,2,1,1
上述命令首先創(chuàng)建了一個(gè)長(zhǎng)方體，
然后刪除了體本身，留下構(gòu)成長(zhǎng)方體的面，線和關(guān)鍵點(diǎn)。
最后又刪除了兩端的面。
結(jié)果如下圖。
1.4 創(chuàng)建空心梁與實(shí)心梁的連接部分
BLOCK,-0.15,0.15,-0.15,0.15,0.98,1
上述命令創(chuàng)建了實(shí)心梁和空心梁的聯(lián)接部分，是一塊實(shí)心板。
展開 基于ANSYS經(jīng)典界面的實(shí)體-板單元連接建模
（3）上述兩種單元需要建立連接關(guān)系。實(shí)心單元每個(gè)節(jié)點(diǎn)有3個(gè)自由度，而殼單元每個(gè)節(jié)點(diǎn)有6個(gè)自由度，如何建立連接關(guān)系呢？ANSYS提供了SHSD命令來(lái)建立這種連接。要使用該命令，首先需要?jiǎng)?chuàng)建接觸對(duì)，并且要對(duì)目標(biāo)-接觸單元的關(guān)鍵字進(jìn)行設(shè)置。下面的絕大多數(shù)操作都是圍繞該命令進(jìn)行的。
【求解步驟】
1.前處理
1.1 創(chuàng)建單元
/PREP7
ET,1,SOLID187
ET,2,SHELL181
ET,3,TARGE170
KEYOPT,3,5,1
ET,4,CONTA175
KEYOPT,4,2,2
KEYOPT,4,12,5
上述命令分別定義了4種單元。
第1種是實(shí)體單元，第2種是殼單元，他們分別用于建模上述梁的實(shí)體部分和空心部分。
第3-4種則是用于模擬接觸部分，就是實(shí)體與空心的接觸部分。
這里對(duì)于這兩種單元均設(shè)置了關(guān)鍵字，這些關(guān)鍵字的設(shè)置是使用后面的命令“SHSD”所必須的。
1.2 創(chuàng)建實(shí)常數(shù)
R,1,0.02
R,2
R,3
R,4
R,5
這里創(chuàng)建了5個(gè)實(shí)常數(shù)。
第1個(gè)實(shí)常數(shù)用于定義空心梁的厚度
第2-5個(gè)實(shí)常數(shù)分別用于定義4個(gè)接觸對(duì)。
1.2 創(chuàng)建材料類型
MP,EX,1,2e11
MP,PRXY,1,0.3
上述命令定義了材料的彈性模量和泊松比。
1.3 創(chuàng)建中間的空心梁
/VIEW,1,1,1
BLOCK,-0.14,0.14,-0.14,0.14,0,0.98
VDELE,1,,,0
ADELE,1,2,1,1
上述命令首先創(chuàng)建了一個(gè)長(zhǎng)方體，
然后刪除了體本身，留下構(gòu)成長(zhǎng)方體的面，線和關(guān)鍵點(diǎn)。
最后又刪除了兩端的面。
結(jié)果如下圖。
展開 ANSYS不同單元類型連接專題（一）Solid-Beam單元的連接
不同單元類型連接，對(duì)初學(xué)者來(lái)說(shuō)一直是個(gè)困擾，筆者在學(xué)習(xí)ANSYS的時(shí)候，也遇到了這個(gè)問題。今天開始，筆者將對(duì)ANSYS不同單元類型連接開設(shè)一個(gè)專題，仔細(xì)和大家說(shuō)說(shuō)不同單元類型，到底該怎么連。
我們知道，相同自由度的單元（如Beam-Shell）進(jìn)行連接時(shí)，可以直接使用共節(jié)點(diǎn)連接；而不同自由度的單元連接時(shí)，需要建立約束方程。
注意：?jiǎn)卧杂啥鹊漠愅袃蓚€(gè)含義，即單元的自由度個(gè)數(shù)和自由度的物理意義。
為了給大家進(jìn)行軟件操作演示，筆者隨便瞎編亂造了一個(gè)結(jié)構(gòu)：橫截面為10mm×10mm，長(zhǎng)度為200mm的方形梁，底端開了一個(gè)直徑為5mm的孔，模型如下。
我們知道，細(xì)長(zhǎng)結(jié)構(gòu)，我們可以使用Beam單元進(jìn)行分析，可偏偏有好事者在一個(gè)完美的梁結(jié)構(gòu)上開了個(gè)孔，這樣直接導(dǎo)致我們無(wú)法對(duì)其整體使用Beam單元了，那這樣的結(jié)構(gòu)我們?cè)撊绾翁幚砟兀刻峁┮韵聝煞N方法：
方法一：對(duì)整個(gè)結(jié)構(gòu)使用Solid單元進(jìn)行分析；
方法二：孔附近使用Solid單元，其余位置使用Beam單元。這樣就引入了不同單元類型連接的問題。
為了比較不同單元類型連接后的精度，筆者建立了兩個(gè)靜力學(xué)項(xiàng)目：一個(gè)是全部使用Solid單元進(jìn)行分析的模型
solid；另一個(gè)是使用Solid單元和Beam單元連接起來(lái)分析的
solid_beam。
打開workbench，建立兩個(gè)靜力學(xué)項(xiàng)目，分別命名為“solid”和“solid-shell”，并導(dǎo)入建立的幾何模型。
一、solid-beam計(jì)算。
展開 ANSYS不同單元類型連接專題(三)—Solid-Shell連接
我們之前討論了ANSYS不同單元類型連接中的Solid-Beam單元的連接，通過研究Solid-Beam單元連接的兩種方式，梳理了一下不同單元類型連接時(shí)需要注意的關(guān)鍵點(diǎn)。今天我們開始討論Solid-Shell單元的連接。
我們知道，Shell單元有6個(gè)自由度，而Solid單元只有3個(gè)自由度，因此不能通過簡(jiǎn)單的共節(jié)點(diǎn)方法實(shí)現(xiàn)Solid-Shell單元的連接。下面我們通過一個(gè)實(shí)例，研究下在ANSYS中是怎么實(shí)現(xiàn)Solid-Shell單元連接的。
對(duì)簡(jiǎn)單的薄壁結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析時(shí)，我們通常將其簡(jiǎn)化成殼模型，可極大降低計(jì)算量，但在板上開一個(gè)階梯孔（如下圖），就沒法將其簡(jiǎn)化成殼模型了，但如果主要研究階梯孔附近的應(yīng)力情況，且不能有太大的計(jì)算量，此時(shí)我們可以采用Solid-Shell模型實(shí)現(xiàn)。
為了對(duì)比計(jì)算結(jié)果，筆者采用兩種方法對(duì)該結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析：
方法一：對(duì)整個(gè)結(jié)構(gòu)使用
Solid單元進(jìn)行分析；
方法二：
階梯孔附近使用Solid單元，其余位置使用Shell單元。這樣就引入了不同單元類型連接的問題。
仿真過程
Step1
建立分析模型
在SCDM中建立如下圖所示的分析模型，其中薄板尺寸為200mm*100mm，厚度為10mm；階梯孔大孔直徑為30mm，深5mm；
階梯孔
小孔直徑為
20mm
，
深5mm。
將模型切分為兩部分，切分位置如下圖所示。切分完成后將沒帶階梯孔的部分進(jìn)行抽中面處理。
展開 
ANSYS各類型單元連接專題講解（一）之連接總則
一直以來(lái)，有不少同學(xué)咨詢水哥關(guān)于ANSYS中桿單元、梁?jiǎn)卧卧?shí)體單元的連接問題。之所以要用到各單元的連接，主要是由于我們?cè)趯?shí)際項(xiàng)目中，常常需要各種單元組合模擬，例如框架結(jié)構(gòu)計(jì)算中的框架柱、框架梁采用梁?jiǎn)卧M，樓板采用殼單元模擬，如此便會(huì)產(chǎn)生各類型單元之間的連接問題。
為解決部分朋友們的疑問，水哥依自己的理解將從以下幾個(gè)方面系統(tǒng)講解下ANSYS中桿單元、梁?jiǎn)卧卧?shí)體單元的連接，其中若有不合理之處，還望各位朋友批評(píng)指正。
本系列講解目錄如下：
1、單元連接總原則。
2、桿與梁、殼、體單元的連接。
3、梁?jiǎn)卧c實(shí)體單元鉸接。
4、2D梁?jiǎn)卧c2D實(shí)體單元?jiǎng)偨印? 5、3D梁?jiǎn)卧c3D實(shí)體單元?jiǎng)偨印? 6、殼單元與實(shí)體單元連接。
7、單元連接綜合實(shí)例。
本篇推文為該系列文章的首篇，主要說(shuō)下ANSYS中單元連接總的原則以及簡(jiǎn)單介紹兩個(gè)概念。
一般來(lái)說(shuō)，按“桿梁殼體”單元順序，只要后一種單元的自由度完全包含前一種單元的自由度，則只要有公共節(jié)點(diǎn)即可，不需要約束方程，否則需要耦合自由度與約束方程。
例如：
（1）桿與梁、殼、體單元有公共節(jié)點(diǎn)即可，不需要約束方程。
（2）梁與殼有公共節(jié)點(diǎn)即可，也不需要約束寫約束方程；殼梁自由度數(shù)目相同，自由度也相同，盡管殼的rotz是虛的自由度，也不妨礙二者之間的關(guān)系，這有點(diǎn)類同于梁與桿的關(guān)系。
（3）梁與體則要在相同位置建立不同的節(jié)點(diǎn)，然后在節(jié)點(diǎn)處耦合自由度與施加約束方程。
（4）殼與體則也要相同位置建立不同的節(jié)點(diǎn) ，然后在節(jié)點(diǎn)處耦合自由度與施加約束方程。
從上述也可見，ANSYS無(wú)非是通過三種方法來(lái)實(shí)現(xiàn)單元之間的連接：共用節(jié)點(diǎn)、耦合、約束方程。
這里簡(jiǎn)單介紹下耦合與約束方程的基本概念。
展開 ANSYS不同單元類型連接專題（二）Solid-Beam單元的連接（類型二）
2）使用Solid單元和Beam單元建模和全部使用solid單元進(jìn)行建模相比，節(jié)點(diǎn)數(shù)量大大減少，
顯著
降低了計(jì)算量。
三、連接原理。
詳見上篇文章
《ANSYS不同單元類型連接專題（一）Solid-Beam單元的連接》。
至此，本文完結(jié)。
歡迎大家點(diǎn)擊在看和轉(zhuǎn)發(fā)支持！掃描二維碼關(guān)注公眾號(hào)，一起聊聊力學(xué)和有限元那點(diǎn)兒事。
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(shuō)說(shuō)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?jiǎn)卧M(jìn)行模擬，在相交部位則需要用到桿單元與梁?jiǎn)卧?em>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?jiǎn)卧M，混凝土框架柱可采用實(shí)體單元模擬。
一直以來(lái)，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(jiǎn)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?jiǎn)卧卧Ⅲw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(wú)需建立約束方程。
下面是一個(gè)簡(jiǎn)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(jiǎn)化模型如上，長(zhǎng)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COMSOL的螺栓連接 的幾種有限元建模方
基于COMSOL的螺栓建模方法總結(jié)1.pdf
目錄
1. 螺栓連接的基本知識(shí)
螺紋類型、參數(shù)、螺栓連接類型
預(yù)緊力與防松
主要失效模式與提高連接強(qiáng)度的方法
螺栓等級(jí)與預(yù)緊力
2
. 基于COMSOL 軟件的操作演示
詳細(xì)的操作過程見視頻
五種不同建模方式的法蘭螺栓連接分析
每一種螺栓聯(lián)接方式得到的總體結(jié)果差別均不大，可根據(jù)實(shí)際情況采用合適的建模方式模擬。
基于梁?jiǎn)卧?em>建模的多螺栓連接的轉(zhuǎn)鼓模態(tài)仿真 ￥20
[圖片]
ANSYS知識(shí)普及5——如何模擬銷軸連接（ANSYS專家編輯，非原創(chuàng)，歡迎轉(zhuǎn)摘）
本人準(zhǔn)備出一個(gè)ANSYS知識(shí)普及系列，將有用的網(wǎng)上資料歸攏，由于知識(shí)水平有限，不對(duì)之處請(qǐng)諒解。也歡迎各位網(wǎng)友提供好的資料分享，讓我們共同完成這個(gè)ANSYS知識(shí)普及系列。
編輯人：技術(shù)鄰ANSYS專家
業(yè)務(wù)咨詢網(wǎng)址：http://www.yqgqt.org.cn/content/other/402981
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MPC184單元詳解（1）
1.銷軸模型
MPC184單元描述
MPC184包括使用拉格朗日乘子法實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)約束的一類常用的多點(diǎn)約束單元。這些單元可以簡(jiǎn)單地分為“約束單元”或“連接單元”。 用戶可以在一些需要施加運(yùn)動(dòng)約束的場(chǎng)合中使用這些單元。這些約束可以簡(jiǎn)單到鉸鏈上的具有相同的位移值，也可以復(fù)雜到包括模型的剛性部分，或者在柔性體之間以某一特定方式傳遞運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)約束。例如，結(jié)構(gòu)中可能包含一些剛性部件或者通過轉(zhuǎn)動(dòng)或滑塊約束連接在一起的運(yùn)動(dòng)部件。結(jié)構(gòu)的剛性部分可以使用MPC184的剛性桿或剛性梁?jiǎn)卧獊?lái)模擬，運(yùn)動(dòng)部分可以使用MPC184的滑塊，球鉸，銷軸和萬(wàn)向聯(lián)軸器單元模擬。因?yàn)檫@些單元使用拉格朗日乘子法實(shí)現(xiàn)，ANSYS能夠輸出約束反力和力矩。
約束單元
如果沒有其它說(shuō)明，使用這些單元時(shí)，三維單元選項(xiàng)(KEYOPT(2) = 0)為默認(rèn)值。
銷軸鏈接
設(shè)置KEYOPT(1) = 6定義二節(jié)點(diǎn)銷軸鏈接。銷軸單元的二個(gè)節(jié)點(diǎn)必須有相同的空間坐標(biāo)。
MPC184銷軸鏈接單元只有一個(gè)基本自由度－繞著軸或銷相對(duì)旋轉(zhuǎn)。單元能夠包括控制特性，如未約束自由度上的擋塊，鎖定器。旋轉(zhuǎn)邊界條件也可以施加到相對(duì)運(yùn)動(dòng)分量上。
展開 
Ansys Workbench提取螺栓連接面載荷方法記錄 ￥10
示例：
如下圖所示，兩個(gè)零件一端鉸接一端使用螺栓連接。在螺栓側(cè)端面施加2000N載荷（無(wú)螺栓預(yù)緊力）。需要提取螺栓在連接面處所受到的載荷包括：力和力矩。
載荷提取結(jié)果：
1.螺栓連接面位置作用力
2.螺栓連接面位置因載荷分布不均產(chǎn)生的彎矩
詳細(xì)步驟：
1.螺栓連接面位置的載荷提取，需要在結(jié)果輸出中打開節(jié)點(diǎn)力輸出項(xiàng)“Nodal Forces-Yes”
2.需要在螺栓連接面位置創(chuàng)建局部坐標(biāo)系和虛擬結(jié)構(gòu)面
ANSYS知識(shí)普及6——如何模擬球鉸連接（ANSYS專家編輯，非原創(chuàng)，歡迎轉(zhuǎn)摘）
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MPC單元詳解（2）
MPC184單元描述
MPC184包括使用拉格朗日乘子法實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)約束的一類常用的多點(diǎn)約束單元。這些單元可以簡(jiǎn)單地分為“約束單元”或“連接單元”。 用戶可以在一些需要施加運(yùn)動(dòng)約束的場(chǎng)合中使用這些單元。這些約束可以簡(jiǎn)單到鉸鏈上的具有相同的位移值，也可以復(fù)雜到包括模型的剛性部分，或者在柔性體之間以某一特定方式傳遞運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)約束。例如，結(jié)構(gòu)中可能包含一些剛性部件或者通過轉(zhuǎn)動(dòng)或滑塊約束連接在一起的運(yùn)動(dòng)部件。結(jié)構(gòu)的剛性部分可以使用MPC184的剛性桿或剛性梁?jiǎn)卧獊?lái)模擬，運(yùn)動(dòng)部分可以使用MPC184的滑塊，球鉸，銷軸和萬(wàn)向聯(lián)軸器單元模擬。因?yàn)檫@些單元使用拉格朗日乘子法實(shí)現(xiàn)，ANSYS能夠輸出約束反力和力矩。
約束單元
如果沒有其它說(shuō)明，使用這些單元時(shí)，三維單元選項(xiàng)(KEYOPT(2) = 0)為默認(rèn)值。
1.球鉸模型
球鉸
設(shè)置KEYOPT(1) = 5來(lái)定義二節(jié)點(diǎn)的球鉸。兩個(gè)節(jié)點(diǎn)必須重合。3維球鉸每個(gè)節(jié)點(diǎn)有三個(gè)自由度(x，y和z方向平移)。2維球鉸單元(KEYOPT(2) = 1)每個(gè)節(jié)點(diǎn)有二個(gè)自由度(x，y方向平移)。
展開 ANSYS workbench壓力管道螺栓連接分析 ￥10
本案例適合哪些人學(xué)習(xí)：
1、學(xué)習(xí)型仿真工程師
2、理工科院校學(xué)生
你會(huì)得到什么：
1、學(xué)習(xí)壓力管道的三維模型處理
2、學(xué)習(xí)螺栓連接非線性接觸相關(guān)的接觸設(shè)置
3、學(xué)習(xí)非線性靜結(jié)構(gòu)分析步的建立
4、學(xué)習(xí)螺栓連接非線性接觸分析的載荷施加
案例介紹：
所使用軟件為ANSYS workbench2020r2.
案例介紹了ANSYS workbench 壓力管道螺栓連接分析。
本案例完整得提供了分析相關(guān)所有分析文件。
?
Ansys Workbench 批量創(chuàng)建Beam連接的方法記錄 ￥50
在結(jié)構(gòu)仿真中經(jīng)常會(huì)遇到螺栓連接問題，對(duì)于一些非重要的螺栓位置，經(jīng)常使用Beam單元來(lái)等效螺栓連接。Ansys Workbench提供了一種批量創(chuàng)建這類Beam連接的方法：Object Generator功能：
首先，用戶手動(dòng)創(chuàng)建一個(gè)Beam連接作為模板；
然后，用戶創(chuàng)建兩個(gè)NamedSelection組，每個(gè)NS包含一側(cè)所有需要連接的螺栓孔面組；
然后，使用WB提供的批量Object Generator功能，進(jìn)行批量創(chuàng)建。
注：5、輸入的Max距離可以略大于上下兩個(gè)螺栓孔中心點(diǎn)的距離。
問題：
但是這種方式只能是螺栓孔內(nèi)表面，（或者前處理中有幾何分割可以選到螺栓連接的圓環(huán)面），經(jīng)常在計(jì)算結(jié)果中會(huì)有螺栓孔邊緣應(yīng)力值較大的現(xiàn)象。
所以，為了減弱這種邊緣應(yīng)力現(xiàn)象，這里試著將beam 的連接區(qū)域，由螺栓孔內(nèi)表面，轉(zhuǎn)變?yōu)椴糠謫卧妗? 既然這種單元面組成的Beam連接對(duì)改善邊緣應(yīng)力有幫助，筆者就想將，WB的批量創(chuàng)建功能與單元面Beam連接相組合。實(shí)現(xiàn)批量創(chuàng)建以單元面為連接區(qū)域的Beam連接。然后筆者借鑒Object Generator 的思路構(gòu)建了如下python腳本插件，以實(shí)現(xiàn)這類beam連接的快速創(chuàng)建。
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