ansys共節點
關注創建者：王靖雯 創建時間：2023-03-07
ansys共節點的實例教程
一 分析背景
在有限元分析中，常常將實體梁簡化為Beam，將薄板簡化為shell，當Beam和Shell同時出現且共節點時，如何處理？ 此類模型，在鋼板加型鋼的鋼結構中最為常見。如果使用接觸，接觸模型復雜，且接觸操作較多。
這里介紹下利用Mesh Edit輕松實現此分析。這個應該是Ansys很容易被忽視的功能了。
二 Mesh Edit介紹
Mesh Edit在網格劃分完成以后，對網格單元節點進行編輯，來實現網格節點的處理。如建立節點連接或面面接觸，可以替代Connection和Share Topo；還可以移動節點提高某單元的網格質量。
有了強大的SCDM和SCDM Mesh之后，此類操作會越來越少用，但是模型沒處理好，又不想重新劃分網格的時候，Mesh Edit將會是一個很好的選擇。
而且本例中，我認為Mesh Edit將會是最好的選擇。有更好的方法，歡迎交流。
三 案例分析
1. 在SCDM中創建梁、面
創建Beam時，先點擊繪制的Line，然后選擇Prepare菜單中的Profiles。
展開 實體單元和殼單元之間的連接是ANSYS中常見的問題。即使兩種單元之間共節點，但單元之間不連續（實體單元每個節點有3個平動自由度，而殼單元每個節點有3個平動自由度和3個轉動自由度），對于兩種單元之間面面接觸，可直接定義剛域，本文主要采用MPC法對實體-殼單元的連接方法進行說明。
1 單元類型
算例模型中，實體單元采用SOLID45，殼單元采用SHELL63，接觸位置不共節點。對于兩種單元之間的連接，通過目標單元TARGE170和接觸單元CONTA175實現，定義約束為實體-殼約束，接觸單元為MPC算法，接觸類型為綁定接觸。
2 有限元模型和綁定接觸
圖1 底部固定約束，殼單元施加均布荷載
圖2 目標單元和接觸單元
3 計算結果
圖3 von Mises stress
圖4 X-Component of displacement
付費內容為相關命令流。
展開 01 分離式建模方法（共節點）
上次介紹了ANSYS中使用SOLID65中配筋率實常數來考慮鋼筋的“整體式建模方法”：
https://www.yqgqt.org.cn/content/post/1794777
本文則介紹下一種ANSYS中鋼筋混凝土模擬的常用方法——分離式建模（共節點）
分離式建模即將鋼筋混凝土結構中的鋼筋網按照其主要幾何構造建模，并賦予其桿單元（LINK180等）屬性。又按照鋼筋網與混凝土的連接方法細分為“共節點”、“考慮粘結滑移”、“EMBEDDED方法”等。
鋼筋與混凝土共節點即鋼筋單元上的節點與其對應重合位置的混凝土節點本身為共節點，這種方法忽略了鋼筋與混凝土間的粘結滑移作用，但勝在相對簡便，且在大多數情況下考慮粘結滑移與否對結果的影響不大。
要使網格劃分時鋼筋節點與混凝土節點本身為共節點，那么就要求幾何上鋼筋線（Line）本身就是混凝土體（Volume）體內的線，這也是“共節點”的基本操作思路。下圖可以很好地幫助理解其原理：
02 案例分析
仍然是如下圖所示的一根鋼筋混凝土梁，使用共節點的分離式建模方法模擬，實例詳情可能與真實工程和試驗相比有不合理之處，只借此著重展示共節點的整體式建模操作方法。
鋼筋混凝土梁尺寸簡圖
有限元模型（取1/2對稱結構）示意圖如下，可見通過這種方法可詳細地考慮鋼筋籠的特征。
鋼筋混凝土梁模型示意圖
體現在實際操作中，核心的命令流是靈活使用工作平面變換（WP系列命令）、切割（VSBW）操作切割出鋼筋線，并用LATT命令對不同的鋼筋線進行賦值。
展開 14如何正確理解ANSYS的節點坐標系
節點坐標系用以確定節點的每個自由度的方向，每個節點都有其自己的坐標系，在缺省狀態下，不管用戶在什么坐標系下建立的有限元模型，節點坐標系都是與總體笛卡爾坐標系平行。有限元分析中的很多相關量都是在節點坐標系下解釋的，這些量包括：
輸入數據：
1 自由度常數
2 力
3 主自由度
4 耦合節點
5 約束方程等
輸出數據：
1 節點自由度結果
2 節點載荷
3 反作用載荷等
但實際情況是，在很多分析中，自由度的方向并不總是與總體笛卡爾坐標系平行，比如有時需要用柱坐標系、有時需要用球坐標系等等，這些情況下，可以利用ANSYS的“旋轉節點坐標系”的功能來實現節點坐標系的變化，使其變換到我們需要的坐標系下。具體操作可參見ANSYS聯機幫助手冊中的“分析過程指導手冊->建模與分網指南->坐標系->節點坐標系”中說明的步驟實現。
15、如何考慮結構分析中的重力
在結構分析中，如何模擬結構自重和設備重量是一個經常遇到的問題，對于結構自重有兩點要注意：
1． 在材料性質中輸入密度，如果不輸入密度，則將不會產生重力效果。
2． 因為ANSYS將重力以慣性力的方式施加，所以在輸入加速度時，其方向應與實際的方向相反。
對于結構上的設備重量可以用MASS21單元來模擬，該單元為一個空間“點”單元。設備重量可通過單元實常數來輸入。下面附上一個小例子（設重力方向向下）。
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實體單元和殼單元之間的連接是ANSYS中常見的問題。即使兩種單元之間共節點，但單元之間不連續（實體單元每個節點有3個平動自由度，而殼單元每個節點有3個平動自由度和3個轉動自由度），對于兩種單元之間面面接觸，可直接定義剛域，本文主要采用MPC法對實體-殼單元的連接方法進行說明。
1 單元類型
算例模型中，實體單元采用SOLID45，殼單元采用SHELL63，接觸位置不共節點。對于兩種單元之間的連接
01 分離式建模方法（共節點）
上次介紹了ANSYS中使用SOLID65中配筋率實常數來考慮鋼筋的“整體式建模方法”：
https://www.yqgqt.org.cn/content/post/1794777
本文則介紹下一種ANSYS中鋼筋混凝土模擬的常用方法——分離式建模（共節點）
一 分析背景
在有限元分析中，常常將實體梁簡化為Beam，將薄板簡化為shell，當Beam和Shell同時出現且共節點時，如何處理？ 此類模型，在鋼板加型鋼的鋼結構中最為常見。如果使用接觸，接觸模型復雜，且接觸操作較多。
這里介紹下利用Mesh Edit輕松實現此分析。這個應該是Ansys很容易被忽視的功能了。
二 Mesh Edit介紹
Mesh Edit在網格劃分完成以后
在處理共節點的自由度關系使，類似于藕合自由度（Couple DOFs）而非約束方程，即只把相同的自由度聯系起來，這樣就可以方便的處理如柱銷、鉸鏈之類的約束問題。
