ansys中節(jié)點概念的案例
ANSYS中單元解、節(jié)點解以及節(jié)點單元解的概念解析
最近在準備初級教程后處理的教程，其中有講到對ANSYS結(jié)果解的理解，恰巧也有朋友咨詢水哥怎么去理解ANSYS中的這三個解，今日水哥就簡單談下本人的理解，當然僅限個人理解，有誤之處懇請大家指正。
我們知道，在常見的后處理中，結(jié)果查看主要分三個方面：一、節(jié)點位移解；二、單元解；三、節(jié)點單元解。
那么這三個解相互之間的關(guān)系是什么呢？誰的準確性更高呢？
要理清三者之間的關(guān)系，首先我們談?wù)動邢拊治龅幕舅悸贰Ｓ邢拊治鰰r，將一個我們所謂的“相當大的”結(jié)構(gòu)劃分為有限個單元，單元之間通過節(jié)點相連，計算中，假定每個單元的變形和應(yīng)力都是相對簡單的，并且可以通過計算機求解出來，最后在將單元結(jié)果按照一定的規(guī)律組合成整個結(jié)構(gòu)的求解結(jié)果。
在這分離-結(jié)合的過程中，出現(xiàn)了兩個關(guān)鍵詞，節(jié)點和單元。從數(shù)學(xué)角度上來講，單元也即是一個個矩陣，通過具有一定自由度的節(jié)點相互連接，進而形成總的矩陣。有限元求解也即是求解大家最為熟悉的如下方程：
【K】【x】=【F】
其中【K】是剛度矩陣，【x】是節(jié)點自由度矩陣，【F】是外部邊界條件矩陣。
因而，整個結(jié)構(gòu)最先出現(xiàn)的求解結(jié)果便是 節(jié)點位移解，也可以稱之為原始解，是最為精確的解。
有了節(jié)點位移解后，就可以派生出其他解了，因而單元解也可以稱之為派生解，它是通過單元的形函數(shù)推導(dǎo)過來，具體過程這里就不細說，但這就產(chǎn)生了一個問題，相信細心的朋友會有所發(fā)現(xiàn)，就是單元應(yīng)力應(yīng)變解在公共節(jié)點上并不連續(xù)，在單元邊界上產(chǎn)生了不連續(xù)的等值線。
展開 ANSYS中單元解、節(jié)點解以及節(jié)點單元解該怎么理解
總結(jié)起來，三個解的概念如下：
節(jié)點解：節(jié)點位移解，原始解，最為精確的解；
單元解：單元的應(yīng)力應(yīng)變，派生解，通過節(jié)點解推導(dǎo)得到；
節(jié)點單元解：節(jié)點的應(yīng)力應(yīng)變，派生解的平均化顯示。
來源：ANSYS學(xué)習(xí)與應(yīng)用
ansys中的節(jié)點應(yīng)力
我想知道ansys中的節(jié)點應(yīng)力是如何得到的？因為理論上講應(yīng)力應(yīng)該是針對微元體來講的，單純的節(jié)點是不存在應(yīng)力的，那么ansys中結(jié)果所提供的節(jié)點應(yīng)力是怎樣得到的？與單元表所顯示的應(yīng)力往往存在較大差別，那實際進行強度分析的時候應(yīng)該以哪個為準呢？
ansys中主從節(jié)點和靈敏度分析
在ansys中如何設(shè)置主從節(jié)點、另外怎樣進行靈敏度分析？望得到高手指點
屋面網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)等效節(jié)點荷載在ANSYS中的實現(xiàn)方法
近日，水哥有看到粉絲對屋面等效節(jié)點荷載的施加有一定困惑，現(xiàn)以某屋面網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)為例，簡述在ANSYS中實現(xiàn)等效節(jié)點荷載施加的方法。該案例摘自水哥即將推出新課程的第39個例子。
39 屋面網(wǎng)殼等效節(jié)點荷載計算
【工程概況】
如下所示一六邊形空間網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)，邊長為6m，層高1.8m，鋼管截面面積為707mm2，材料彈性模量為210Gpa,泊松比為0.3，密度為7850kg/m3，各節(jié)點均為鉸接，屋面受均布投影荷載10KN/m2作用，采用等效節(jié)點荷載方法，計算結(jié)構(gòu)自重以及外部荷載用下的響應(yīng)。
【案例目的】
1、掌握導(dǎo)入CAD面域的基本方法
2、掌握Surf154單元的基本特征
3、掌握利用Surf154施加投影荷載的基本方法
4、掌握獲取等效節(jié)點荷載的基本方法
【案例說明】
本案例主要考察使用者對Surf154單元荷載施加方向的理解以及后續(xù)對結(jié)果提取循環(huán)的使用，Surf154單元作為一種荷載施加輔助單元，通過控制其單元關(guān)鍵項，能讓使用者實現(xiàn)復(fù)雜荷載的施加。
單就以屋面等效節(jié)點荷載而言，思路為通過控制154單元第11個關(guān)鍵項的設(shè)置，考慮投影荷載，施加方向為5，采用方向向量確定荷載方向，約束網(wǎng)殼所有節(jié)點，得到僅在均布荷載作用下的支座反力。通過后處理循環(huán)獲取每個節(jié)點的支座反力并存入數(shù)組，刪除154單元，施加節(jié)點力與重力荷載，并進而求解。
【操作步驟】
一、在CAD中繪制圖形，并形成面域，導(dǎo)出為sat格式，放入軟件工作目錄下
二、導(dǎo)入sat文件，并設(shè)置顯示模式為normal
三、定義單元、材料屬性、布爾運算及劃分單元
/FACET,NORML
!
展開 從形函數(shù)與函數(shù)的連續(xù)可導(dǎo)性到ansys結(jié)果中的節(jié)點解與單元解的差異
如題，《從形函數(shù)與函數(shù)的連續(xù)可導(dǎo)性到ansys結(jié)果中的節(jié)點解與單元解的差異》，形函數(shù)對結(jié)果的影響大部分人都能聯(lián)想到二次單元比線性單元求得的結(jié)果更精確，但該文要表達的不僅如此，而是從更一般地討論怎么從單元的形函數(shù)來理解節(jié)點解與單元解之間的差異。
首先討論單元的階次。作為基礎(chǔ)我們應(yīng)該明白網(wǎng)格與單元的區(qū)別，網(wǎng)格是將幾何體離散化后的結(jié)構(gòu)，即組成幾何體的微元，單元是這些微元的幾何、物理或數(shù)學(xué)屬性（這里我們并不打算詳細討論單元的這些屬性，但是這些知識會方便對本文的理解）。我們經(jīng)常在使用ansys或其他CAE軟件時經(jīng)常會遇到單元的選擇以及單元階次的選擇，一般一種單元包括線性單元和二次單元甚至更高級的單元，比如在ansys中經(jīng)常被使用的shell181（左）和shell281（右），線性單元使用的形函數(shù)是一次的多項式，高次單元使用的形函數(shù)是高次的多項式，形函數(shù)用于描述相鄰節(jié)點之間的位移場，所以高次的單元可以更好的描述形狀復(fù)雜的幾何體。
不同于常規(guī)材料力學(xué)中通過平衡方程求解（首先求得的解是力解），有限元方式求解的特點是首先求解出的結(jié)果是節(jié)點的位移解，即displacement of nodes，所有的節(jié)點位移形成了位移場，在空間上位移場一定是連續(xù)的，但是不一定是平滑的。哎哎，是不是特別熟悉的感覺，正是和高數(shù)中函數(shù)的連續(xù)性和可導(dǎo)性兩個性質(zhì)非常相似，不用奇怪，位移場本來就是用函數(shù)描述的，所以自然就存在函數(shù)的性質(zhì)，所以用函數(shù)的性質(zhì)來理解就可以方便解釋一些現(xiàn)象了，下圖分別是用兩種形函數(shù)描述的位移場，在有限元求解后得到的首先是節(jié)點位移解，即圖中5個節(jié)點的位移，假如每個節(jié)點的位移用坐標x\y\z的函數(shù)來表示，然后通過形函數(shù)插值得到相鄰節(jié)點之間的位移（也是xyz的函數(shù)），上圖是用一次形函數(shù)插值，下圖是用二次形函數(shù)插值。
展開 【原創(chuàng)】能夠生成ANSYS中節(jié)點應(yīng)力釋放所需文件的小程序
有節(jié)點限制，請注意！
根據(jù)上一步的計算結(jié)果（nodecal）數(shù)據(jù)文件生成ansys應(yīng)力釋放所需要的節(jié)點應(yīng)力文件，
可以按不同比例生成應(yīng)力文件.歡迎大家給出意見。
使用方法：將結(jié)果數(shù)據(jù)文件，命名為exam.dat，具體格式如例子。
運行node_force.exe，即可。
生成的nodeforce.dat就是ansys所需格式的文件，用input讀入即可。
可以大大提高對各節(jié)點進行應(yīng)力釋放的效率！為平面應(yīng)變的隧道開挖而設(shè)計！
New Folder.rar
ANSYS中的節(jié)點解與單元解是怎么回事？下次別說你還不懂
這里就留下一個問題，為什么186單元也只輸出八個節(jié)點的值？
后來注意到，前一篇文章提過一個概念，縮減積分單元和完全積分單元，重新檢查了一下ANSYS默認的單元設(shè)置，如圖3所示，默認的單元設(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節(jié)點的值，修改設(shè)置并重新計算，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個節(jié)點的值，這個和理論上的單元應(yīng)力輸出解不一致，按道理應(yīng)該是輸出27個積分點的值才對。為了證明這個結(jié)論，采用Abaqus軟件計算，采用20節(jié)點完全積分單元進行計算。計算后查詢某個單元的單元解，如圖5所示：
圖5
圖5中沒有顯示完全，但是輸出的單元的解確實是27個。
重新采用Abaqus計算8節(jié)點完全積分單元，某個單元的單元輸出解如圖6所示：
圖6
正好是八個單元輸出解。
再重新計算8節(jié)點縮減積分單元，輸出單元的單元輸出解如圖7所示：
圖7
圖7中只有一個單元輸出解，因為采用縮減積分單元后，8節(jié)點單元只有一個積分點。
而20節(jié)點單元縮減積分后，有7個積分點，應(yīng)該輸出7個單元解，經(jīng)過計算如圖8所示：
圖8
圖8正好是7個輸出解。
Abaqus的計算表明單元輸出解果然是輸出單元積分點的值，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則沒有這種規(guī)律呢？
其實后臺程序計算是肯定是按照理論上走的，也就是先得到節(jié)點的位移，再得到單元積分點的應(yīng)力應(yīng)變，再外推得到各個單元節(jié)點的應(yīng)力應(yīng)變，最后平均得到節(jié)點解。
ANSYS之所以顯示的單元解不是單元積分點的解，而是各個節(jié)點的解，是因為ANSYS已經(jīng)在得到單元積分點的解之后經(jīng)過外推得到了單元各個角節(jié)點的解，但是還沒有做平均。
展開 ANSYS中的節(jié)點解與單元解是怎么回事？附solid186與solid185單元結(jié)果對比文檔下載
查看ANSYS計算輸出的單元解，當單元為185時查詢兩個挨著的單元應(yīng)力解如圖1所示：
圖1
當單元為186時查詢兩個挨著的單元應(yīng)力解如圖2所示：
圖2
經(jīng)過以上計算可以看出：
（1）無論是185單元還是186單元，計算后的單元解只輸出8個節(jié)點的值，這個非常奇怪，因為185單元和186單元的積分點數(shù)目不一樣，185為8個積分點，186為27個積分點；
（2）相鄰單元的共同節(jié)點的應(yīng)力值不一樣，這個是合理的，因為每一個單元的節(jié)點解是根據(jù)各自的形函數(shù)計算并且外推的，有差別。
這里就留下一個問題，為什么186單元也只輸出八個節(jié)點的值？
后來注意到，前一篇文章提過一個概念，縮減積分單元和完全積分單元，重新檢查了一下ANSYS默認的單元設(shè)置，如圖3所示，默認的單元設(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節(jié)點的值，修改設(shè)置并重新計算，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個節(jié)點的值，這個和理論上的單元應(yīng)力輸出解不一致，按道理應(yīng)該是輸出27個積分點的值才對。為了證明這個結(jié)論，采用Abaqus軟件計算，采用20節(jié)點完全積分單元進行計算。計算后查詢某個單元的單元解，如圖5所示：
圖5
圖5中沒有顯示完全，但是輸出的單元的解確實是27個。
重新采用Abaqus計算8節(jié)點完全積分單元，某個單元的單元輸出解如圖6所示：
圖6
正好是八個單元輸出解。
再重新計算8節(jié)點縮減積分單元，輸出單元的單元輸出解如圖7所示：
圖7
圖7中只有一個單元輸出解，因為采用縮減積分單元后，8節(jié)點單元只有一個積分點。
展開 