ansys殼體和實體模擬的案例
Ansys中級認證窗口課程：LS-DYNA中殼體與實體單元連接技術應用
摘要：在LS-DYNA分析中經常會使用實體單元與殼體單元以滿足不同部位的分析要求，這就存在殼與實體單元連接時自由度不匹配的問題。本文詳述三種不同的連接方法案例。如果不需要傳遞轉動可以使用合并節點法和約束法，合并節點法要求節點重合，計算效率最高，約束法不要求節點重合。接觸法可以傳遞轉動，接觸法使用最為靈活，消耗的計算資源較多。
殼體單元的每個節點只有３個沿著x、y和z方向的平動自由度UX、UY、UZ；在實體單元中，每個節點具有六個自由度：沿x、y 和z方向的平動自由度UZ、UY、UZ以及繞X、Y和Z軸的轉動自由度TOTX、TOTY、ROTZ。當實體單元和殼單元連接在一起共同工作時，即存在自由度不協調問題。
案例部分分為四步，第一步建立沒有連接的模型，后三步都是在第一步模型的基礎上進行連接。具體操作視頻請在技術鄰搜索“李安民”，關注我，收看視頻。
1.1 模型建立
1.1.1 幾何模型
Geometry->Solid->Box，在Creat Box對話框或者圖形視口（Graphics Viewport）輸入實體單元尺寸，如果所示，點擊Apply關閉完成長方體。
Geometry->Surface->Plane，在Create Plane輸入如下圖所示的參數，點擊Appley生成平面。
1.1.2 網格劃分
FEM->Element and Mesh->Solid Mesher對實體網格劃分，填入Elem Size為0.5，點擊Try Meshing Automatically，若不滿意可以點擊Reject拒絕，再從新調整尺寸等參數，確認無誤，點擊Accept。
展開 ANSYS APDL實體單元和殼單元（不共節點）之間的連接 ￥100
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 根據AutoCAD地形圖建立ANSYS和Flac3D實體模型
說明
為方便計算建模，分別采用VB.Net、C#和C++編制了幾個插件，(ACAD_SurferAns.dll、AutoCADToANSYS.dll、AnsysToFlac3D.dll)，下面解釋幾個插件配合使用，根據AutoCAD地形圖建立ANSYS和Flac3D實體模型的過程。
1. 軟件環境
（1）AutoCAD（2007~2013，測試于win7_64bit下AutoCAD2012）
（2）Surfer（測試于Surfer 11、Surfer 12）
（3）ANSYS（測試于ANSYS10.0、ANSYS12.1）
2. 加載插件方法
2.1 AutoCAD插件
（1）打開AutoCAD，輸入NETLOAD，分別加載AutoCADToANSYS.dll和ACAD_SurferAns.dll；
（2）更多方法見 http://forum.simwe.com/thread-1070119-1-1.html 。
2.2 ANSYS插件
見http://forum.simwe.com/thread-1075857-1-1.html ，http://forum.simwe.com/thread-1107630-1-1.html，注意32位和64位的區別，以32位為例。
展開 ANSYS輸出實體模型表面的節點信息 和單元拓撲關系
ANSYS輸出實體模型表面的節點信息
和單元拓撲關系
遇到一個問題，一個給定的實體模型，劃分了solid185的單元，假如實體模型單元劃分如下。需要提取實體模型外表面節點位置信息和單元拓撲關系（也就是每一個單元是由哪幾個節點組成的），目的是方便做其他分析，比如流體分析，提取外表面的節點可以施加溫度載荷。
圖1
對于此問題，在ansys里面很難直接提取所有外表面的節點和單元信息，因為外表面也是實體單元的一個單元面，不可能剝離出來。
因此，想要提取外表面的單元和節點，最好是需要外表面存在平面單元。
對于此，可以采用ansys里面的特殊單元mesh200，這個單元用于面網格的劃分，而且劃分后的單元不參與實際計算。
于是：
et,2,200 ！定義mesh200單元類型
asel,s,ext ！選擇所有的外表面
aatt,,,2 ! 設置劃分單元為mesh200
KEYOPT, 2, 1, 6 ! 4節點的四邊形單元
amesh,all ! 劃分所以的外表面
此時劃分的面網格和原來的實體網格的節點是一一對應的，這就保證了最后輸出的節點的坐標與原來實體模型的對應節點是一一對應的。
此時可以選擇刪除實體模型和實體單元。
展開 
基于PRO/E和ANSYS的實體建模及有限元分析經驗
目的：用PRO/E進行3D實體建模，然后用ANSYS進行有限元分析。
優點：可快速生成復雜的3D實體零件模型（包括裝配模型ASM）；一次性導入ANSYS后基本不用進行修修補補，兼容性較好，可認為是無縫連接。
一次導入成功率：99.9%
步驟：（須嚴格按照順序操作）
1、首先安裝PRO/E WILDFIRE 2.0，并進行正常使用；
2、按照ANSYS的安裝說明安裝ANSYS（最好是ANSYS 8.0以上版本），記錄下your PC ID and MAC Address,修改ANSYS.dat（也許是，有點忘了是哪個文件），然后代替此文件中第一行原來的ID and MAC Address，保存退出，用KEYGEN生成License.txt。然后進行安裝（在第二步安裝License過程中，對于安裝提示①是否是1或3 SERVER，選擇“是”；②是否有License文件時，選“是”(有點忘了,看情況吧)；③選剛才生成的License文件，如此時有提示說找不到，不要緊，請見下面的步驟），注意要設置環境變量，然后Reboot。同時在運行License Server要將生成的License.txt拷貝到License Guide第三步提示的目錄里（如果一開始就知道是應該拷貝到哪個目錄，就在第③步前將此文件拷貝過去）。
3、安裝完成以后不要立即運行ANSYS，首先運行License Server管理器，完成License注冊。
4、運行ADMIN，配置ANSYS和PRO/E的連接，按照提示操作即可。
5、如果第4步成功的話，運行PRO/E后就可在其菜單欄里面看見多了一個ANSYS的選項，注意此時還沒有最后成功。
展開 ANSYS Workbench如何獲取實體單元某截面的剪力和軸力
其實在workbench中原理和classi一樣，也是通過建立結構面，投影結果并積分求解而來，依然以前文的懸臂梁為例來簡單說明。
第一步：建立該懸臂梁，并求解，如下。
第二步，在我們需要查看內力截面位置處建立局部坐標系，這里我們建立中間位置處截面，如下所示：
第三步，建立求解面。選擇Model,可以在工具欄中選中construction geometry，插入surface，坐標系選擇我們剛才建立的坐標系。
第四步，提取各個應力，也即是投影節點應力到我們的面上。選擇我們需要投影的節點力，點擊worksheet,然后在表格中右鍵 create user defined results.這兒我們提取SXZ和SZ，來獲取我們Y方向剪力和Z方向軸力。
第五步，觀察應力，并計算內力。
注意提取的時候要注意選擇SURFACE。
SXZ應力分布：
SZ應力分布：
我們這個截面的最終內力也即是 該截面的平均應力乘以我們的面積。
比如：
剪力
FY=66667*0.3*0.5N=10KN
這是與理論結果較為符合的。
細心的小伙伴可能會發現，為什么這里只說了WORKBENCH獲取軸力和剪力的方法，彎矩怎么獲取呢？
因為水哥也還不知道~~~場面一度十分尷尬。有興趣的歡迎可以一起研究討論哦~~~
展開 ANSYS和卡內基梅隆大學攜手推動下一次工業革命，顛覆實體產品制造領域
無論是火箭發射、飛機翱翔長空、汽車高速馳騁、電腦和移動設備的便捷使用、橋梁虹跨江河還是可穿戴產品的貼心使用，ANSYS技術都盡顯卓越。我們幫助全球最具創新性的企業推出投其客戶所好的出色產品，通過業界性能最佳、最豐富的工程仿真軟件產品組合幫助客戶解決最復雜的仿真難題，我們讓工程產品充分發揮想象的力量。歡迎與我們全球75個戰略部門的近3000名專業人士合作，共同在工程仿真和產品開發領域彰顯非凡！
在中國，ANSYS擁有北京/上海/深圳/成都四個分公司，兩百余名員工，與我們的合作伙伴共同為中國制造業提供最先進的仿真技術，通過仿真技術支撐中國2025。欲了解更多詳情，敬請訪問www.ansys.com.cn。
ANSYS在主要社交媒體上也保持積極宣傳態勢。在中國，敬請關注ANSYS官方微信公眾號：ansys-china；ANSYS新浪微博：@ANSYS中國。
關于卡內基梅隆大學工程學院：
卡內基梅隆大學工程學院是世界頂級工程院校，因致力于跨學科研究合作而享有盛名。學院積極推進重大科學和實踐攻關項目。我們的“制造”文化根深蒂固地融合到我們所做的一切工作中，催生出了無數創新工作方法和變革性成果。我們享有盛譽的教師隊伍致力于創新管理和工程工作，研究出多項變革性成果，推動社區、國家和全世界的知識與經濟繁榮發展。
ANSYS以及所有ANSYS, Inc.品牌、產品、服務和功能名稱、徽標、口號均為ANSYS, Inc.或其子公司在美國或其它國家的注冊商標或商標。所有其它品牌、產品、服務和功能名稱或商標是其各自所有者的財產。
展開 Ansys Zemax | 如何模擬部分反射和散射的表面
這篇文章介紹了如何模擬一個部分反射的表面，該表面會根據指定的散射分布對一部分入射光能量進行散射。本文介紹的示例包含部分吸收以及部分鏡面反射的情況。(聯系我們獲取文章附件)
介紹
使用 OpticStudio 非序列模式模擬散射和膜層的能力，我們可以模擬一個部分反射（或部分透射）的表面，該表面會根據指定的分布散射入射光能量的一部分。
假設我們需要模擬一個表面為部分反射（60%反射）的矩形體 (Rectangle Volume) 物體，并且其中80%的反射光會根據朗伯 (Lambertian) 分布發生散射。剩下的20%將發生鏡面反射。通過使用三個非序列物體，本文的示例可以闡述了如何使用朗伯散射和理想膜層來產生所需的效果。
我們無需從零開始建立模型，請打開附件中的示例文件。在該文件中，一個單光線光源 (Source Ray) 物體發出的光線入射到矩形體的表面，其中矩形體的材料類型為MIRROR。從光源發出的光線完美的返回到光源并被探測器平面接收。在當前系統中，矩形體的表面沒有定義任何膜層或散射屬性。
通過不考慮偏振的蒙特卡洛光線追跡，單根光線照明了探測器最中間的像素并且該像素接收到的功率為1W。
建立理想膜層
OpticStudio 可以模擬任何類型的薄膜膜層，其中包括多層電介質膜層和金屬膜層等。然而在本文中，我們將只討論如何在 OpticStudio 中建立和應用簡單的理想膜層。
和 OpticStudio 中的其他膜層相同，理想膜層是通過在膜層文件中定義材料、漸厚層以及膜層等部分的數據來進行定義的。對于一個理想膜層，其定義語法為：
IDEAL
理想膜層只需要定義強度的透射系數和反射系數，并且該系數與波長和入射角無關。
展開 Ansys Zemax | 如何模擬部分反射和散射的表面
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概要
這篇文章介紹了如何模擬一個部分反射的表面，該表面會根據指定的散射分布對一部分入射光能量進行散射。本文介紹的示例包含部分吸收以及部分鏡面反射的情況。
簡介
使用 OpticStudio 非序列模式模擬散射和膜層的能力，我們可以模擬一個部分反射（或部分透射）的表面，該表面會根據指定的分布散射入射光能量的一部分。
假設我們需要模擬一個表面為部分反射（60%反射）的矩形體 (Rectangle Volume) 物體，并且其中80%的反射光會根據朗伯 (Lambertian) 分布發生散射。剩下的20%將發生鏡面反射。通過使用三個非序列物體，本文的示例可以闡述了如何使用朗伯散射和理想膜層來產生所需的效果。
我們無需從零開始建立模型，請打開附件中的示例文件。在該文件中，一個單光線光源 (Source Ray) 物體發出的光線入射到矩形體的表面，其中矩形體的材料類型為MIRROR。從光源發出的光線完美的返回到光源并被探測器平面接收。在當前系統中，矩形體的表面沒有定義任何膜層或散射屬性。
通過不考慮偏振的蒙特卡洛光線追跡，單根光線照明了探測器最中間的像素并且該像素接收到的功率為1W。
建立理想膜層
OpticStudio 可以模擬任何類型的薄膜膜層，其中包括多層電介質膜層和金屬膜層等。然而在本文中，我們將只討論如何在 OpticStudio 中建立和應用簡單的理想膜層。
和 OpticStudio 中的其他膜層相同，理想膜層是通過在膜層文件中定義材料、漸厚層以及膜層等部分的數據來進行定義的。
展開 ANSYS/LS-DYNA模擬沖壓、鍛壓和鑄造
ANSYS/LS-DYNA模擬沖壓、鍛壓和鑄造
下面僅就LS-DYNA在模擬沖壓、鍛壓和鑄造等工藝過程的功能和特色進行說明：
1. 沖壓 薄板沖壓過程的物理描述是：在模具各部件（通常是凸模、凹模和壓料板）的共同作用下，板料發生大變形，板料成形的變形能來自強迫模具部件運動外功，而能量的傳遞完全靠模具與板料的接觸和摩擦。由此可見，對于成形過程的模擬，軟件的接觸（contact）算法的理論和精度決定程序的可靠性，除此之外，由于板料的位移和變形很大，用來模擬板料的單元類型應滿足這一要求。進行一定的假設：模具為剛體，模具的運動可直接作為沖壓系統的位移邊界條件。將沖壓過程的物理模型轉化為力學模型，即動量方程、邊界條件、初始條件。可描述為：在給定的模具位移條件下，求得板料的位移函數，并在任意時刻同時滿足動量方程、邊界條件和初始條件。這已經是一般性的力學問題，可采用有限元的方法進行求解。 LS-DYNA在分析沖壓時模具定義為剛體，因此板料和模具都應用殼單元進行離散。LS-DYNA的單元都采用Lagrange增量方法進行描述。其殼單元算法共有16種，可用于板成形分析使用的單元有11中，可分類為四節點和三節點單元；單點積分、多點積分單元和縮減積分（select-reduced）單元。單元采用co-rotational坐標系統分離單元運動中的變形和剛體運動。使用單點積分的求解速度很快，一般都可得到可靠的結果。當單元的翹曲和彎曲變形較大時，可通過增加沿殼厚度方向的積分點數目保證精度。用于板料成形的材料模式是各種彈塑性材料，可考慮各向異性、強化特征。強化類型包括指數強化、隨動強化、等向強化、混合強化以及應變率對材料強化的影響。應變率的影響歸結為兩種方式，1.采用Cowper-Symonds模型；2.以表格方式給定任意應變率下的應力-應變曲線。
展開 Ansys Zemax | 如何模擬部分反射和散射的表面
這篇文章介紹了如何模擬一個部分反射的表面，該表面會根據指定的散射分布對一部分入射光能量進行散射。本文介紹的示例包含部分吸收以及部分鏡面反射的情況。（聯系我們獲取文章附件）
簡介
OpticStudio為用戶提供了通過使用鍍膜數據使他們的系統盡可能逼真的能力。在非序列模式下，鍍膜可以添加到任何物體表面，并進行編輯，使表面具有所需的反射和透射特性。特別地，部分反射(或選擇性透射)表面可以被模擬成只將一小部分入射能量以特定的分布方式散射。
本文的示例可以闡述了如何使用朗伯散射和理想膜層來產生所需的效果。
從附件開始，我們將創建和使用一個理想的鍍膜，以利用適當的涂層/散射屬性，創建一個部分反射表面。
建立系統
假設我們需要模擬一個表面為部分反射（60%反射）的矩形體 (Rectangle Volume) 物體，并且其中80%的反射光會根據朗伯 (Lambertian) 分布發生散射。剩下的20%將發生鏡面反射。通過使用三個非序列物體，本文的示例可以闡述了如何使用朗伯散射和理想膜層來產生所需的效果。
我們無需從零開始建立模型，請打開附件中的示例文件。在該文件中，一個單光線光源 (Source Ray) 物體發出的光線入射到矩形體的表面，其中矩形體的材料類型為MIRROR。從光源發出的光線完美的返回到光源并被探測器平面接收。在當前系統中，矩形體的表面沒有定義任何膜層或散射屬性。
通過不考慮偏振的蒙特卡洛光線追跡，單根光線照明了探測器最中間的像素并且該像素接收到的功率為1W。
建立理想膜層
有關在OpticStudio中定義和使用膜層的詳細信息，請查看幫助系統中的“Defining coatings in OpticStudio”一節。
展開 
ANSYS采用界面單元用于復合材料分層模擬時，如何判斷損傷起始和完全分離
ANSYS采用界面單元用于復合材料分層模擬時，如何判斷損傷起始和完全分離
。官網案例也沒有給出說明，缺乏相應的理論說明。
基于ANSYS裂紋擴展模擬和生命周期預測計算實例（原創，如轉載，請注明出處）
分析類型：斷裂力學
技術難點：斷裂 裂紋擴展 生命周期預測
完成人：技術鄰ANSYS專家
網址：http://www.yqgqt.org.cn/content/other/402981
模擬過程：
裂紋擴展模擬和生命周期預測
