ansys 殼體劃分單元的案例
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，先說說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單元進(jìn)行模擬，在相交部位則需要用到桿單元與梁單元的連接。
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單元模擬，混凝土框架柱可采用實(shí)體單元模擬。
一直以來，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)只有平動自由度，是所有單元中最為簡單的一種。
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)平動自由度，而3D桿單元除了這兩個(gè)，還有Uz。其他單元，梁單元、殼單元、體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，無需建立約束方程。
下面是一個(gè)簡單的類似雨棚案例，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。
某屋外雨棚平面簡化模型如上，長度為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
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展開 Ansys中級認(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
1.5 總結(jié)
對于殼體與實(shí)體的連接的數(shù)量較少且網(wǎng)格劃分規(guī)整時(shí)，使用合并節(jié)點(diǎn)法好約束法，其中合并節(jié)點(diǎn)法只能約束平動位移不能約束轉(zhuǎn)動位移。當(dāng)連接數(shù)量較多或連接部位網(wǎng)格劃分不規(guī)整時(shí)，采用接觸的裝配則更簡便快捷。
ANSYS各類型單元連接專題講解（三）之梁與殼體鉸接
前面一篇文章主要講解了桿單元與各類單元連接的基本情況，在很多時(shí)候，我們使用梁單元的頻率要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于桿單元，因而如何處理好梁單元與各類單元的連接是做好仿真模擬的關(guān)鍵。
梁單元與桿單元不同之處在于節(jié)點(diǎn)除了有平動自由度之外，還附加有轉(zhuǎn)動自由度。針對2D梁單元，節(jié)點(diǎn)具有Ux、Uy以及Rotz三個(gè)自由度；針對3D梁單元，節(jié)點(diǎn)具有Ux、Uy、Uz以及Rotx、Roty、Rotz以及WaRp(僅Beam18x系列單元)。
板殼單元實(shí)際上具有五個(gè)自由度，分別為Ux、Uy、Uz以及Rotx、Roty，但很多時(shí)候引入了第六個(gè)面內(nèi)轉(zhuǎn)動Rotz，但值得注意的是該自由度的含義與梁單元的Rotz含義并不相同。
2D實(shí)體單元節(jié)點(diǎn)自由度僅有Ux、Uy，3D實(shí)體單元節(jié)點(diǎn)自由度包含Ux、Uy、Uz。
從上面可見，不同單元類型其節(jié)點(diǎn)自由度的數(shù)目以及含義不一樣，因而在處理單元連接時(shí)，需根據(jù)實(shí)際情況分不同種類來確定其連接方法。但就梁單元而言，與各單元類型的連接可分為如下情況：
1）梁單元與殼、實(shí)體單元鉸接；
2）2D梁單元與2D實(shí)體單元剛接；
3）3D梁單元與殼單元剛接；
4）3D梁單元與3D實(shí)體單元剛接；
本篇介紹梁單元與殼、體單元的鉸接問題。
從上面介紹的三種單元節(jié)點(diǎn)自由度類型可見，梁單元與體單元節(jié)點(diǎn)的平動自由度物理意義相同，因此如果需實(shí)現(xiàn)梁單元與實(shí)體單元的鉸接，兩者共用節(jié)點(diǎn)即可；也可兩者無共用節(jié)點(diǎn)，但具有重合節(jié)點(diǎn)時(shí)，直接耦合節(jié)點(diǎn)的平動自由度。
然殼單元與梁單元的節(jié)點(diǎn)自由度除了Rotz有所不同外，其余5個(gè)自由度皆具有相同的物理意義，因而當(dāng)梁單元與殼單元具有公共節(jié)點(diǎn)時(shí)，可認(rèn)為是除了Rotz外的一種剛性連接，例如最常見的建筑結(jié)構(gòu)梁板體系的模擬。
展開 在ANSYS 中3維坐標(biāo)下的 shell structure 使用2D 平面單元劃分，應(yīng)該使用哪個(gè)單元型號的單元
在ANSYS 中3維坐標(biāo)下的 shell structure 使用2D 平面單元（僅考慮平面內(nèi)的位移）劃分，應(yīng)該使用哪個(gè)單元型號的單元？
ANSYS巧用殼單元給實(shí)體劃分六面體網(wǎng)格
ANSYS巧用殼單元給實(shí)體劃分六面體網(wǎng)格
1 概述
眾所周知，ANSYS經(jīng)典劃分網(wǎng)格的功能比較弱，映射劃分（Map）和掃掠劃分(Sweep)對幾何形狀的要求都十分高。而四面體網(wǎng)格一方面導(dǎo)致單元數(shù)目多余六面體，一方面給計(jì)算后處理帶來一定的不便。
有些情況下，幾何模型的結(jié)構(gòu)導(dǎo)致即使再怎么對模型進(jìn)行切分都不可能掃掠出六面體網(wǎng)格，這種情況下，可以巧妙地利用殼單元。
ANSYS經(jīng)典里對于一個(gè)平面，劃分網(wǎng)格非常簡單，而且?guī)缀涡螤罴s束很少，即使是自由劃分的網(wǎng)格，一般情況下都比較規(guī)整。利用這個(gè)特點(diǎn)，用殼單元對面進(jìn)行網(wǎng)格劃分，然后再對整個(gè)實(shí)體模型進(jìn)行網(wǎng)格劃分。本次以一個(gè)例子示意此過程。
2 過程
首先在ANSYS經(jīng)典界面定義兩個(gè)單元類型，分別是shell181和solid185。如圖1所示。
圖1 單元類型
建立幾何模型，采用block命令，建立100x40x10的長方體：
block,-50,50,0,10,-20,20
如圖2所示。
圖2 幾何模型
之后為了演示網(wǎng)格劃分，將模型切分成幾塊，如圖3所示。
圖3 切分模型
再然后選擇殼單元shell181，如圖4所示：
圖4 選擇shell181單元
然后設(shè)置模型最上層的面各個(gè)線條的分?jǐn)?shù)：
圖5 操作
份數(shù)分別如圖6.
圖6 線條份數(shù)
之后點(diǎn)擊MeshTool，如圖7所示。
圖7 劃分面網(wǎng)格設(shè)置
如圖7設(shè)置，點(diǎn)擊Mesh，選中模型的最上一層表面劃分，得到圖8的結(jié)果。
圖8 面網(wǎng)格劃分
再重復(fù)前面的選擇單元的操作，選擇單元類型為solid185，并且在MeshTool里選擇Volumes 的掃掠（sweep）劃分，如圖9所示。
圖9 操作
點(diǎn)擊Sweep選中所有的體，即得到如圖10所示的網(wǎng)格。
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1 概述
眾所周知，ANSYS經(jīng)典劃分網(wǎng)格的功能比較弱，映射劃分（Map）和掃掠劃分(Sweep)對幾何形狀的要求都十分高。而四面體網(wǎng)格一方面導(dǎo)致單元數(shù)目多余六面體，一方面給計(jì)算后處理帶來一定的不便。
有些情況下，幾何模型的結(jié)構(gòu)導(dǎo)致即使再怎么對模型進(jìn)行切分都不可能掃掠出六面體網(wǎng)格，這種情況下，可以巧妙地利用殼單元。
ANSYS經(jīng)典里對于一個(gè)平面，劃分網(wǎng)格非常簡單，而且?guī)缀涡螤罴s束很少，即使是自由劃分的網(wǎng)格，一般情況下都比較規(guī)整。利用這個(gè)特點(diǎn)，用殼單元對面進(jìn)行網(wǎng)格劃分，然后再對整個(gè)實(shí)體模型進(jìn)行網(wǎng)格劃分。本次以一個(gè)例子示意此過程。
2 過程
首先在ANSYS經(jīng)典界面定義兩個(gè)單元類型，分別是shell181和solid185。如圖1所示。
圖1 單元類型
建立幾何模型，采用block命令，建立100x40x10的長方體：
block,-50,50,0,10,-20,20
如圖2所示。
圖2 幾何模型
之后為了演示網(wǎng)格劃分，將模型切分成幾塊，如圖3所示。
圖3 切分模型
再然后選擇殼單元shell181，如圖4所示：
圖4 選擇shell181單元
然后設(shè)置模型最上層的面各個(gè)線條的分?jǐn)?shù)：
圖5 操作
份數(shù)分別如圖6.
圖6 線條份數(shù)
之后點(diǎn)擊MeshTool，如圖7所示。
圖7 劃分面網(wǎng)格設(shè)置
如圖7設(shè)置，點(diǎn)擊Mesh，選中模型的最上一層表面劃分，得到圖8的結(jié)果。
圖8 面網(wǎng)格劃分
再重復(fù)前面的選擇單元的操作，選擇單元類型為solid185，并且在MeshTool里選擇Volumes 的掃掠（sweep）劃分，如圖9所示。
圖9 操作
點(diǎn)擊Sweep選中所有的體，即得到如圖10所示的網(wǎng)格。
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ANSYS巧用殼單元給實(shí)體劃分六面體網(wǎng)格
1 概述
眾所周知，ANSYS經(jīng)典劃分網(wǎng)格的功能比較弱，映射劃分（Map）和掃掠劃分(Sweep)對幾何形狀的要求都十分高。而四面體網(wǎng)格一方面導(dǎo)致單元數(shù)目多余六面體，一方面給計(jì)算后處理帶來一定的不便。
有些情況下，幾何模型的結(jié)構(gòu)導(dǎo)致即使再怎么對模型進(jìn)行切分都不可能掃掠出六面體網(wǎng)格，這種情況下，可以巧妙地利用殼單元。
ANSYS經(jīng)典里對于一個(gè)平面，劃分網(wǎng)格非常簡單，而且?guī)缀涡螤罴s束很少，即使是自由劃分的網(wǎng)格，一般情況下都比較規(guī)整。利用這個(gè)特點(diǎn)，用殼單元對面進(jìn)行網(wǎng)格劃分，然后再對整個(gè)實(shí)體模型進(jìn)行網(wǎng)格劃分。本次以一個(gè)例子示意此過程。
2 過程
首先在ANSYS經(jīng)典界面定義兩個(gè)單元類型，分別是shell181和solid185。如圖1所示。
建立幾何模型，采用block命令，建立100x40x10的長方體：
block,-50,50,0,10,-20,20
如圖2所示。
圖2 幾何模型
之后為了演示網(wǎng)格劃分，將模型切分成幾塊，如圖3所示。
圖3 切分模型
再然后選擇殼單元shell181，如圖4所示：
圖4 選擇shell181單元
然后設(shè)置模型最上層的面各個(gè)線條的分?jǐn)?shù)：
圖5 操作
份數(shù)分別如圖6.
圖6 線條份數(shù)
之后點(diǎn)擊MeshTool，如圖7所示。
圖7 劃分面網(wǎng)格設(shè)置
如圖7設(shè)置，點(diǎn)擊Mesh，選中模型的最上一層表面劃分，得到圖8的結(jié)果。
圖8 面網(wǎng)格劃分
再重復(fù)前面的選擇單元的操作，選擇單元類型為solid185，并且在MeshTool里選擇Volumes 的掃掠（sweep）劃分，如圖9所示。
圖9 操作
點(diǎn)擊Sweep選中所有的體，即得到如圖10所示的網(wǎng)格。
展開 ANSYS中的LDELE命令——刪除沒有劃分單元的線
2.操作路徑
Main Menu> Preprocessor> Modeling> Delete> Line and Below
Main Menu> Preprocessor> Modeling> Delete> Lines Only
3.實(shí)例
輸入命令：
/PREP7
K,1,1,1,0
K,2,2,1,0
K,3,4,1,0
K,4,3,0,0
LSTR,1,2
LARC,2,3,4,1.5
LDELE,1,,,1
則生產(chǎn)的圖線如圖1所示，刪除了線1和關(guān)鍵點(diǎn)1
圖1 生產(chǎn)的圖形
4.參考資料
ANSYS HELP 15.0
展開 ansys在進(jìn)行網(wǎng)格劃分后單元數(shù)量多于節(jié)點(diǎn)的數(shù)量是正常的嗎?
各位高手:
我是ansys的初學(xué)者,在進(jìn)行齒輪有限元分析時(shí),發(fā)現(xiàn)用自由網(wǎng)格劃分后的齒輪模型,單元的數(shù)量45000遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于節(jié)點(diǎn)11000的數(shù)量,這正常嗎?我選的單元類型是solid145.
謝謝!
