ansys面載荷單元類型的案例
ANSYS不同單元類型連接專題（二）Solid-Beam單元的連接（類型二）
通過對比兩次計算的結(jié)果發(fā)現(xiàn)：
1）全部使用Solid單元進(jìn)行分析和使用Solid單元和Beam單元連接起來進(jìn)行分析，
計算結(jié)果幾乎完全一致；（整體應(yīng)力最大數(shù)值的大小和位置，使用solid單元計算存在應(yīng)力奇異，不進(jìn)行比較）。
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)點數(shù)量大大減少，
顯著
降低了計算量。
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)。
歡迎大家點擊在看和轉(zhuǎn)發(fā)支持！掃描二維碼關(guān)注公眾號，一起聊聊力學(xué)和有限元那點兒事。
展開 ANSYS單元類型選擇方法 附ansys結(jié)構(gòu)單元與材料應(yīng)用手冊下載
六、單元類型選擇方法
7.進(jìn)行完前面的選擇工作，單元類型就基本上已經(jīng)定位在2-3種單元類型上了，接下來打開這幾種單元的幫助手冊，進(jìn)行以下工作：
仔細(xì)閱讀其單元描述，檢查是否與分析問題的背景吻合、
了解單元所需輸入的參數(shù)、單元關(guān)鍵項和載荷考慮；
了解單元的輸出數(shù)據(jù)；
下載地址：ansys結(jié)構(gòu)單元與材料應(yīng)用手冊
ANSYS各類型單元連接專題講解(五)之3D梁單元與殼單元剛接
例如采用ANSYS模擬一個多層混凝土框架結(jié)構(gòu)，一般除計算整體指標(biāo)外，我們在計算具體荷載作用時（如風(fēng)荷載、地震作用、恒載、活載等），樓板一般采用彈性版，此時可用殼單元模擬，主梁、次梁采用梁單元模擬，此時變?yōu)榱?em>單元包含在殼面內(nèi)的情況，當(dāng)然此類情況是否需要考慮截面偏置，可根據(jù)具體工程而定。
對這中梁單元包含在殼單元面內(nèi)的情況，只需要將梁單元與殼單元共用節(jié)點即可，而無須格外建立約束方程。
三、梁單元在殼單元內(nèi)但不包含
此種情況為梁與殼位于同一面內(nèi)，但其中面不包含梁線，適用于多尺度建模分析（如下圖）。梁單元與殼單元的連接在端部可以通過剛性梁和剛性區(qū)域兩種方式連接。剛性梁采用MPC184單元，剛性區(qū)域采用Cerig命令，具體使用方法下期文章討論。
展開 ANSYS不同單元類型連接專題（一）Solid-Beam單元的連接
為了與solid-beam模型計算的結(jié)果進(jìn)行比較，計算時我們使用與solid-beam模型相同的材料模型、單元尺寸和類型、載荷、邊界條件。
計算完成后，提取計算結(jié)果文件中的整體變形、整體應(yīng)力和圓孔面上的應(yīng)力如下。
1.整體變形。提取變形結(jié)果，我們發(fā)現(xiàn)：最大變形量為1.616mm。
2.整體應(yīng)力。提取應(yīng)力結(jié)果，我們發(fā)現(xiàn)：最大應(yīng)力值為169.02 MPa （應(yīng)力奇異位置，應(yīng)力值失真）。
3. 圓孔面上的應(yīng)力。應(yīng)力最大值為125.09MPa（此結(jié)果非精確結(jié)果，如想得到精確結(jié)果需要進(jìn)一步細(xì)化網(wǎng)格）。
通過對比兩次計算的結(jié)果發(fā)現(xiàn)：
1）全部使用Solid單元進(jìn)行分析和使用Solid單元和Beam單元連接起來進(jìn)行分析，
計算結(jié)果幾乎完全一致；
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)點數(shù)量大大減少，
顯著
降低了計算量。
三、連接原理。
在Workbench中，我們很容易就建立了solid-beam的連接，那么，軟件究竟是根據(jù)什么原理建立的呢？我們?nèi)?em>ANSYS經(jīng)典中一探究竟。
通過查看單元類型我們發(fā)現(xiàn)，ANSYS生成了計算用的5種單元類型。而我們沒有定義接觸，怎么會有接觸單元174和目標(biāo)單元170呢？
通過查看接觸向?qū)覀儼l(fā)現(xiàn)，ANSYS生成了一個
單點控制接觸，控制節(jié)點為173184。看到這我們就大概明白了，在梁模型和實體模型接觸的位置，軟件建立了一個170點目標(biāo)單元，在實體模型的端面上，軟件建立了174單元。使用170單元的173184節(jié)點控制174單元上的節(jié)點。
展開 
ansys單元類型簡介
可將其用于平面單元（平面應(yīng)力或平面應(yīng)變）或是軸對稱單元。具有塑性，徐變，膨脹，應(yīng)力強化，大變形，大應(yīng)變能力。
Plane25 軸對稱協(xié)調(diào)4節(jié)點結(jié)構(gòu)體。用于承受非軸對稱荷載的2維軸對稱結(jié)構(gòu)。如彎曲，剪切或扭轉(zhuǎn)。該元素由4個節(jié)點定義，每個節(jié)點3個自由度：x,y,z方向。對于非扭轉(zhuǎn)節(jié)點，這3個方向分別代表半徑，軸向和切線方向。給元素是plane42的一般模式，2為結(jié)構(gòu)單元，和在不一定為軸對稱。
Plane42 2維實體。該元素即可用于平面單元（平面應(yīng)力或平面應(yīng)變）也可用于軸對稱單元。該元素由4個節(jié)點定義，每個節(jié)點2個自由度：x,y方向。具有塑性，徐變，膨脹，應(yīng)力強化，大變形，大應(yīng)變能力。
Plane82 二維8節(jié)點實體。該元素是plane42的高次形式。它為混合（四邊形－三角形）自動網(wǎng)格劃分提供了更精確的求解結(jié)果，并能承受不規(guī)則形狀而不會產(chǎn)生任何精度上的損失。8節(jié)點元素具有位移協(xié)調(diào)形狀，適用于模擬彎曲邊界。該元素由8個節(jié)點定義，每個節(jié)點2個自由度，x,y方向。可用于平面單元也可用于軸對稱單元。具有塑性，徐變，膨脹，應(yīng)力強化，大變形，大應(yīng)變能力。并提供不同的輸出選項。
Plane83 二維8節(jié)點實體。用于承受非軸對稱荷載的2維軸對稱結(jié)構(gòu)。如彎曲，剪切或扭轉(zhuǎn)。該元素每個節(jié)點3個自由度：x,y,z方向。對于非扭轉(zhuǎn)節(jié)點，這3個方向分別代表半徑，軸向和切線方向。該元素是plane25的高次形式。它為混合（四邊形－三角形）自動網(wǎng)格劃分提供了更精確的求解結(jié)果，并能承受不規(guī)則形狀而不會產(chǎn)生任何精度上的損失。該元素也是plane82的一般軸向形式，其荷載不需要對陳。
Plane145 二維四邊形實體p-元素。Plane145是一個四邊形p-元素，支持最高為8次的多項式。該元素由8個節(jié)點定義，每個節(jié)點2個自由度，x,y方向。可用于平面單元也可用于軸對稱單元。
展開 Ansys Workbench提取螺栓連接面載荷方法記錄 ￥10
問題：
在使用理論方法對螺栓強度進(jìn)行評估時，需要輸入螺栓所受的載荷作為計算輸入。螺栓載荷在復(fù)雜工況下，通常使用有限元仿真的方式進(jìn)行模擬。此時需要準(zhǔn)確提取螺栓位置的載荷大小用后續(xù)理論校核。
示例：
如下圖所示，兩個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)點力輸出項“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
展開 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、實體的順序，先說說桿單元與各單元的連接方法。
那么什么時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，此時各個桿件可看成鉸接，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，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)的時候比較多，其特點是桿件兩端不考慮承受彎矩作用，節(jié)點只有平動自由度，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)點只有Ux和Uy兩個平動自由度，而3D桿單元除了這兩個，還有Uz。其他單元，梁單元、殼單元、體單元都包含了這三個自由度，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只需要共用節(jié)點即可，無需建立約束方程。
下面是一個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
!
展開 ANSYS各類型單元連接專題講解（四）之2D梁與2D實體單元剛接
前面文章主要講解了梁單元與其他類型單元鉸接的情況，從本篇文章開始，將主要講解梁單元與各類單元剛接的情況，而這也是我們?nèi)粘９こ讨斜容^常見的一種連接方式。
首先從2D平面單元單元開始說起。
盡管現(xiàn)在的ANSYS版本已經(jīng)摒棄了很古老的2D梁單元，改用Beam18x系列單元代替，但為究其連接方法，這類方面仍具有一定的講解價值，例如我們計算一榀框架的時候多數(shù)時候是采用2D平面單元的。
2D梁單元包括：beam3、beam23、beam54
2D實體單元：plane單元
一般來講，2D梁單元與2D實體單元剛接一般分為三種方法：
1）約束方程法；2）偽梁法；3）MPC法。
三種方法的連接原理無非是建立自由度之間的關(guān)系方程，但值得注意的是由于采用了局部區(qū)域的節(jié)點，因而在建立關(guān)系的局部區(qū)域內(nèi)可能會有應(yīng)力集中的情況，后處理當(dāng)中應(yīng)格外注意。
約束方程法后續(xù)講解3D梁單元連接時會詳細(xì)說明，此處簡單說下偽梁法與MPC法。
其實偽梁法與MPC法原理基本一樣，構(gòu)造一個虛擬梁單元，使虛擬梁單元與外部梁單元剛接，虛擬梁單元與內(nèi)部實體單元強制剛接，從而間接實現(xiàn)外部梁單元與實體單元的剛接效果。
使用偽梁法需注意的是，在建立虛擬梁單元時，虛擬梁單元應(yīng)至少與實體單元的兩個節(jié)點相連，剛度可取為無窮大或者實際梁單元的10^5倍。
下面以一個小案例來演示。
如上圖所示，兩塊小鋼板中間靠一小鋼梁連接，小鋼梁上有均布荷載，尺寸如上所示，均以mm計，中間鋼梁所受均布荷載為10KN/m,采用ANSYS模擬該情況。
展開 ANSYS 中查詢單元類型
在 ANSYS 中查詢單元類型有多種方法，下面將針對經(jīng)典 APDL 界面和 Workbench 界面分別展開介紹。
經(jīng)典 APDL 界面
1. 使用命令查詢
在 APDL 的命令輸入窗口輸入特定命令即可查詢單元類型。
查詢所有單元信息：使用ELIST命令能列出所有單元的詳細(xì)信息，其中包含單元類型。輸入命令后按回車鍵，程序會在輸出窗口顯示單元的編號、節(jié)點編號以及單元類型等信息。
ANSYS單元類型詳解及選擇原則
希望對大家有幫助
ansys單元類型詳解及選擇原則.doc
ANSYS接觸單元.doc
ANSYS單元類型
ANSYS分析結(jié)構(gòu)靜力學(xué)中常用的單元類型
類別
形狀和特性
單元類型
桿
普通
雙線性
LINK1,LINK8
LINK10
梁
普通
截面漸變
塑性
考慮剪切變形
BEAM3,BEAM4
BEAM54,BEAM44
BEAM23,BEAM24
BEAM188,BEAM189
管
普通
浸入
塑性
PIPE16,PIPE17,PIPE18
PIPE59
PIPE20,PIPE60
2-D實體
四邊形
三角形
超彈性單元
粘彈性
大應(yīng)變
諧單元
P單元
PLANE42,PLANE82,PLANE182
PLANE2
HYPER84,HYPER56,HYPER74
VISCO88
VISO106,VISO108
PLANE83,PPNAE25
PLANE145,PLANE146
3-D實體
塊
四面體
層
各向異性
超彈性單元
粘彈性
大應(yīng)變
P單元
SOLID45,SOLID95,SOLID73,SOLID185
SOLID92,SOLID72
SOLID46
SOLID64,SOLID65
HYPER86,HYPER58,HYPER158
VISO89
VISO107
SOLID147,SOLID148
殼
四邊形
軸對稱
層
剪切板
P單元
SHELL93,SHELL63,SHELL41,SHELL43,SHELL181
SHELL51,SHELL61
SHELL91,SHELL99
SHELL28
SHELL150
結(jié)構(gòu)靜力學(xué)中常用的單元類型
類別
形狀和特性
單元類型
桿
普通
展開 
ANSYS中單元類型的選擇
初學(xué)ANSYS的人，通常會被ANSYS所提供的眾多紛繁復(fù)雜的單元類型弄花了眼，如何選擇正確的單元類型，也是新手學(xué)習(xí)時很頭疼的問題。
單元類型的選擇，跟你要解決的問題本身密切相關(guān)。在選擇單元類型前，首先你要對問題本身有非常明確的認(rèn)識，然后，對于每一種單元類型，每個節(jié)點有多少個自由度，它包含哪些特性，能夠在哪些條件下使用，在ANSYS的幫助文檔中都有非常詳細(xì)的描述，要結(jié)合自己的問題，對照幫助文檔里面的單元描述來選擇恰當(dāng)?shù)?em>單元類型。
1.該選桿單元（Link）還是梁單元(Beam)？
這個比較容易理解。桿單元只能承受沿著桿件方向的拉力或者壓力，桿單元不能承受彎矩，這是桿單元的基本特點。
梁單元則既可以承受拉，壓，還可以承受彎矩。如果你的結(jié)構(gòu)中要承受彎矩，肯定不能選桿單元。
對于梁單元，常用的有beam3,beam4,beam188這三種，他們的區(qū)別在于：
1)beam3是2D的梁單元，只能解決2維的問題。
2)beam4是3D的梁單元，可以解決3維的空間梁問題。
3)beam188是3D梁單元，可以根據(jù)需要自定義梁的截面形狀。
2.對于薄壁結(jié)構(gòu)，是選實體單元還是殼單元？
對于薄壁結(jié)構(gòu)，最好是選用shell單元，shell單元可以減少計算量，如果你非要用實體單元，也是可以的，但是這樣計算量就大大增加了。而且，如果選實體單元，薄壁結(jié)構(gòu)承受彎矩的時候，如果在厚度方向的單元層數(shù)太少，有時候計算結(jié)果誤差比較大，反而不如shell單元計算準(zhǔn)確。
實際工程中常用的shell單元有shell63,shell93。shell63是四節(jié)點的shell單元(可以退化為三角形)，shell93是帶中間節(jié)點的四邊形shell單元(可以退化為三角形),shell93單元由于帶有中間節(jié)點，計算精度比shell63更高，但是由于節(jié)點數(shù)目比shell63多，計算量會增大。
展開 ANSYS workbench如何施加局部載荷（印記面功能）
在金典版本的ANSYS中，我們可以直接施加集中力在節(jié)點上，在某個局部范圍內(nèi)上，但是在ANSYS workbench中就沒有那么方便了，比如一個體或者面上，無法實現(xiàn)局部力作用。
但是在workbench中有一個功能可以實現(xiàn)，imprint face（就是傳說中的印記功能），在前面DM編輯中創(chuàng)建，隨便創(chuàng)建你想要的局部效果，然后在mechanical中將力局部施加在你創(chuàng)建的印記面上。
例如：
（1）創(chuàng)建一個長方體
在DM，創(chuàng)建一個長方體。
（2）創(chuàng)建一個加力印記面。
現(xiàn)在準(zhǔn)備在該長方體的上面某個地方，創(chuàng)建一個施加集中力的地方。
首先選擇該長方體的上表面創(chuàng)建一個平面。
接著在該面（plane4)上創(chuàng)建一個圓形，這需要使用繪制草圖的方式。
并使用尺寸約束對該圓形定位，并確定圓的半徑，如果是集中力，自然小一點為好。
其尺寸如下
最后使用拉伸的方式拉伸該草圖，但是要注意在拉伸的細(xì)節(jié)視圖中所進(jìn)行的設(shè)置。
此處，操作是imprint faces,就像蓋印章一樣，在這里蓋一個面而已。
結(jié)果如下
現(xiàn)在該表面生成了一個加力面，這就是前期*好的一個后期施加力的局部面。
（3）劃分網(wǎng)格。
自動生成劃分網(wǎng)格。
仔細(xì)觀察我們剛創(chuàng)建的加力面。
加入一個局部細(xì)分后，結(jié)果如下
這個網(wǎng)格并不理想。有更好的方式可以把網(wǎng)格劃分得很漂亮，但是，這不是我們的的重點，所以，自己在慢慢玩
（4）施加固定邊界條件。
固定左端面
（5）在加力面上施加集中力。
（6）計算一下
（7）看看效果
然而
對于空間實體而言，集中力很少只是施加在一個點上，比如金典ANSYS中施加集中力也不會只在一個節(jié)點上，比如一條線上的節(jié)點，或者多個節(jié)點，類似就是會有一個加力面的效果。
展開 Ansys中單元類型選擇
初學(xué)ANSYS的人，通常會被ANSYS所提供的眾多紛繁復(fù)雜的單元類型弄花了眼，如何選擇正確的單元類型，也是新手學(xué)習(xí)時很頭疼的問題。
單元類型的選擇，跟你要解決的問題本身密切相關(guān)。在選擇單元類型前，首先你要對問題本身有非常明確的認(rèn)識，然后，對于每一種單元類型，每個節(jié)點有多少個自由度，它包含哪些特性，能夠在哪些條件下使用，在ANSYS的幫助文檔中都有非常詳細(xì)的描述，要結(jié)合自己的問題，對照幫助文檔里面的單元描述來選擇恰當(dāng)?shù)?em>單元類型。
1.該選桿單元（Link）還是梁單元(Beam)？
這個比較容易理解。桿單元只能承受沿著桿件方向的拉力或者壓力，桿單元不能承受彎矩，這是桿單元的基本特點。
梁單元則既可以承受拉，壓，還可以承受彎矩。如果你的結(jié)構(gòu)中要承受彎矩，肯定不能選桿單元。
對于梁單元，常用的有beam3,beam4,beam188這三種，他們的區(qū)別在于：
1)beam3是2D的梁單元，只能解決2維的問題。
2)beam4是3D的梁單元，可以解決3維的空間梁問題。
3)beam188是3D梁單元，可以根據(jù)需要自定義梁的截面形狀。
2.對于薄壁結(jié)構(gòu)，是選實體單元還是殼單元？
對于薄壁結(jié)構(gòu)，最好是選用shell單元，shell單元可以減少計算量，如果你非要用實體單元，也是可以的，但是這樣計算量就大大增加了。而且，如果選實體單元，薄壁結(jié)構(gòu)承受彎矩的時候，如果在厚度方向的單元層數(shù)太少，有時候計算結(jié)果誤差比較大，反而不如shell單元計算準(zhǔn)確。
實際工程中常用的shell單元有shell63,shell93。
展開 ansys建模計算——常用單元和材料類型
加強版是shell181（注意18*系列單元都是ansys后開發(fā)的單元，考慮了以前單元的優(yōu)點和缺陷，因而更完善），優(yōu)點是：能實現(xiàn)shell41、shell63、shell43...的所有功能并比它們做的更好，偏置中點很方便（比如模擬梁版結(jié)構(gòu)時常要把板中面望上偏置），可以分層，等等。
(4)solid（體）系列
土木中常用的就solid45、46、65、95等。
45就不用多說了，95是它的帶中結(jié)點版本。
solid46可以容忍單元的長厚比達(dá)到20比1，可以用來模擬鋼板碳纖維板鋼管等。
solid65是專門的混凝土單元，可以考慮開裂，這個討論得很多了，清華的陸新征寫的一個講義(www.luxizheng.net)里面有詳細(xì)解釋。
(5)combin(彈簧)系列
常用的有7、14、39、40等。
7可以用來模擬鉸接點。14是最簡單的帶阻尼彈簧。39是非線性彈簧，在實常數(shù)中可以靈活定義力－位移關(guān)系，可用來模擬鋼筋與混凝土的粘結(jié)滑移等。40可模擬隔震結(jié)構(gòu)（據(jù)說）。
(6)contact(接觸)系列
常用的有conta52，可用來模擬橡膠墊支座。這個很簡單，可以用命令流添加（eintf）。TARGE16*和CONTA17*系列可用接觸向?qū)砑樱S的接觸往往會造成收斂困難，和混凝土非線性分析一樣，需要憑經(jīng)驗調(diào)參數(shù)反復(fù)試算。
二、材料
彈性部分（必需）用MP命令輸入，非線性部分用TB命令輸入。
（1）TB,DP
即Drucker-Prager模型，ansys中唯一用來模擬土的模型。可以和幾乎所有單元類型（2維和3維）配合使用，所以有時也會在計算2維的混凝土模型時用到它。
（2）TB,CONCR
用來模擬混凝土，采用w-w五參數(shù)破壞準(zhǔn)則，只能和solid65配合使用。
展開 