Ansys模擬連接的案例
ANSYS知識普及6——如何模擬球鉸連接（ANSYS專家編輯，非原創，歡迎轉摘）
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MPC單元詳解（2）
MPC184單元描述
MPC184包括使用拉格朗日乘子法實現運動約束的一類常用的多點約束單元。這些單元可以簡單地分為“約束單元”或“連接單元”。 用戶可以在一些需要施加運動約束的場合中使用這些單元。這些約束可以簡單到鉸鏈上的具有相同的位移值，也可以復雜到包括模型的剛性部分，或者在柔性體之間以某一特定方式傳遞運動的運動約束。例如，結構中可能包含一些剛性部件或者通過轉動或滑塊約束連接在一起的運動部件。結構的剛性部分可以使用MPC184的剛性桿或剛性梁單元來模擬，運動部分可以使用MPC184的滑塊，球鉸，銷軸和萬向聯軸器單元模擬。因為這些單元使用拉格朗日乘子法實現，ANSYS能夠輸出約束反力和力矩。
約束單元
如果沒有其它說明，使用這些單元時，三維單元選項(KEYOPT(2) = 0)為默認值。
1.球鉸模型
球鉸
設置KEYOPT(1) = 5來定義二節點的球鉸。兩個節點必須重合。3維球鉸每個節點有三個自由度(x，y和z方向平移)。2維球鉸單元(KEYOPT(2) = 1)每個節點有二個自由度(x，y方向平移)。
展開 ANSYS知識普及5——如何模擬銷軸連接（ANSYS專家編輯，非原創，歡迎轉摘）
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MPC184單元詳解（1）
1.銷軸模型
MPC184單元描述
MPC184包括使用拉格朗日乘子法實現運動約束的一類常用的多點約束單元。這些單元可以簡單地分為“約束單元”或“連接單元”。 用戶可以在一些需要施加運動約束的場合中使用這些單元。這些約束可以簡單到鉸鏈上的具有相同的位移值，也可以復雜到包括模型的剛性部分，或者在柔性體之間以某一特定方式傳遞運動的運動約束。例如，結構中可能包含一些剛性部件或者通過轉動或滑塊約束連接在一起的運動部件。結構的剛性部分可以使用MPC184的剛性桿或剛性梁單元來模擬，運動部分可以使用MPC184的滑塊，球鉸，銷軸和萬向聯軸器單元模擬。因為這些單元使用拉格朗日乘子法實現，ANSYS能夠輸出約束反力和力矩。
約束單元
如果沒有其它說明，使用這些單元時，三維單元選項(KEYOPT(2) = 0)為默認值。
銷軸鏈接
設置KEYOPT(1) = 6定義二節點銷軸鏈接。銷軸單元的二個節點必須有相同的空間坐標。
MPC184銷軸鏈接單元只有一個基本自由度－繞著軸或銷相對旋轉。單元能夠包括控制特性，如未約束自由度上的擋塊，鎖定器。旋轉邊界條件也可以施加到相對運動分量上。
展開 如何快速在ANSYS Mechanical中模擬螺紋連接
結構連接中采用螺紋連接應用非常廣泛，通常我們在進行有限元分析時，會將螺栓簡化成光桿或者甚至是一根梁。但是對于一些關鍵的螺紋連接，當我們需要考慮螺紋處的應力分布時，往往需要將螺紋細節特征建立好，然后進行仿真。由于螺紋本身細節特征較多，為保證求解精度，網格會非常多，這將大大降低求解效率。
ANSYS 15.0之后的版本中，增加了虛擬螺紋功能。在進行螺紋模擬時，我們不用建立精細化的螺紋模型就可以得到螺紋處精確的應力分布，非常便捷。我們以某拉桿為例，介紹虛擬螺紋具體設置方法。
1. 拉桿結構如下圖所示，與外部螺母采用螺紋連接，建模時我們忽略螺紋特征，將螺紋處建成光面。
2. 選擇拉桿外表面為接觸面，螺孔內表面為目標面，接觸類型為不分離。
3. 在接觸屬性中，設置螺紋具體參數：如中徑、螺距、牙型角等。
4. 對模型進行網格劃分，需要注意的是，螺紋處網格需要細化，一般網格尺寸不超過1/4螺距。
5. 對模型進行加載并求解，可以查看到螺紋處的應力分布，如下圖所示。
6. 我們建立詳細的螺紋模型，進行求解。計算結果如下所示，可以看到虛擬螺紋模型與詳細螺紋模型計算的結果基本保持一致。
來源：安世亞太
展開 如何快速在ANSYS Mechanical中模擬螺紋連接？
結構連接中采用螺紋連接應用非常廣泛，通常我們在進行有限元分析時，會將螺栓簡化成光桿或者甚至是一根梁。但是對于一些關鍵的螺紋連接，當我們需要考慮螺紋處的應力分布時，往往需要將螺紋細節特征建立好，然后進行仿真。由于螺紋本身細節特征較多，為保證求解精度，網格會非常多，這將大大降低求解效率。
ANSYS 15.0之后的版本中，增加了虛擬螺紋功能。在進行螺紋模擬時，我們不用建立精細化的螺紋模型就可以得到螺紋處精確的應力分布，非常便捷。我們以某拉桿為例，介紹虛擬螺紋具體設置方法。
1. 拉桿結構如下圖所示，與外部螺母采用螺紋連接，建模時我們忽略螺紋特征，將螺紋處建成光面。
2. 選擇拉桿外表面為接觸面，螺孔內表面為目標面，接觸類型為不分離。
3. 在接觸屬性中，設置螺紋具體參數：如中徑、螺距、牙型角等。
4. 對模型進行網格劃分，需要注意的是，螺紋處網格需要細化，一般網格尺寸不超過1/4螺距。
5. 對模型進行加載并求解，可以查看到螺紋處的應力分布，如下圖所示。
6. 我們建立詳細的螺紋模型，進行求解。計算結果如下所示，可以看到虛擬螺紋模型與詳細螺紋模型計算的結果基本保持一致。
展開 
拉力作用下高強螺栓連接的ansys模擬
在材料的選擇方面考慮到高強度螺栓在抗拉狀態下的受力分析，考慮了其強化階段的彈塑性模型；連接板選用雙析線彈塑性模型，分析過程中包含了材料、幾何和狀態的三重非線性。
2．1單元的選取
由于本文螺栓連接構件分析中采用的是細化的實體有限元模型，因此選取了如下幾種單元：空間八節點SOLID45實體單元，預應力單元Prets179，目標單元Targe170和接觸單元Contact174單元。SOLID45單元被用于三維的實體模型，有八個節點，每個節點有三個自由度：X、Y、Z方向的位移。這種單元能夠施加溫度荷載，有塑性、延性、應力硬化、大變形、大應變的性能。預應力單元Prets179,用于模擬施加在高強螺栓中的預應力狀態；在高強度螺栓連接板中的預加荷載對連接的應力發展過程和連接的承載力有重要的影響。高強度螺栓的預拉力可使用ANSYS中的預拉力單元Prets179來施加。
對于本螺栓連接構件中，為了準確模擬兩連接板通過螺栓連接而產生的接觸面的受力分析，自然要選擇接觸分析的單元，接觸問題是一種高度非線性行為，本論文選取目標單元targe170和接觸單元Conta174來模擬這一接觸狀態。
ANSYS程序自身可以通常調節一些參數自行進行求解分析。
2．2材料模型的設定
高強度螺栓連接副包括螺栓、螺母和墊圈。
展開 ANSYS Workbench中的螺栓連接（一）
使用ANSYS Workbench模擬螺栓連接有許多種方法，這篇文章對多種方法給出一個概覽，下面是按照復雜度以及建模保真度列出的一個清單。
No bolts – bonded connectionsBeam BoltsSpring Bolts3D solid bolts3D solid bolts with joint pretension load3D solid bolts with simulated threads2D axisymmetric threaded connection
這篇文章涵蓋方法1-4，下篇文章會涵蓋5-7。測試案例使用如下信息建模分析：一個鋼制平板連接到C型槽（寬度250mm）上，螺栓M16，螺母M16，1000lbs（磅，約454kg）施加于平板端部，C型槽底部固定。
1) No bolts – Bonded connection
這是最簡單的連接，從裝配體里面刪除螺栓和螺母。在螺栓孔的周圍使用綁定連接，綁定區域的直徑等于墊片所使用的，如下圖所示。綁定區域模擬接合處的摩擦抓緊。（注：區域可以考慮Workbench里面的分割或者投影，建議建立好對應的主從接觸面作為一個集）
2) Beam Bolts
這種方法是使用螺栓和螺母頭的邊（Edge）在平板上創建一個印記面（Imprint）來與螺栓螺母相接觸。如果使用了墊片（Washer），那就使用墊片邊界的邊來創建印記面。接下來，抑制掉（suppress）實體螺栓和螺母，在Mechanical應用模塊通過Body-Body-->Beam Connecton來創建梁連接。
展開 ANSYS不同單元類型連接專題（一）Solid-Beam單元的連接
不同單元類型連接，對初學者來說一直是個困擾，筆者在學習ANSYS的時候，也遇到了這個問題。今天開始，筆者將對ANSYS不同單元類型連接開設一個專題，仔細和大家說說不同單元類型，到底該怎么連。
我們知道，相同自由度的單元（如Beam-Shell）進行連接時，可以直接使用共節點連接；而不同自由度的單元連接時，需要建立約束方程。
注意：單元自由度的異同有兩個含義，即單元的自由度個數和自由度的物理意義。
為了給大家進行軟件操作演示，筆者隨便瞎編亂造了一個結構：橫截面為10mm×10mm，長度為200mm的方形梁，底端開了一個直徑為5mm的孔，模型如下。
我們知道，細長結構，我們可以使用Beam單元進行分析，可偏偏有好事者在一個完美的梁結構上開了個孔，這樣直接導致我們無法對其整體使用Beam單元了，那這樣的結構我們該如何處理呢？提供以下兩種方法：
方法一：對整個結構使用Solid單元進行分析；
方法二：孔附近使用Solid單元，其余位置使用Beam單元。這樣就引入了不同單元類型連接的問題。
為了比較不同單元類型連接后的精度，筆者建立了兩個靜力學項目：一個是全部使用Solid單元進行分析的模型
solid；另一個是使用Solid單元和Beam單元連接起來分析的
solid_beam。
打開workbench，建立兩個靜力學項目，分別命名為“solid”和“solid-shell”，并導入建立的幾何模型。
一、solid-beam計算。
展開 ANSYS各類型單元連接專題講解（一）之連接總則
一直以來，有不少同學咨詢水哥關于ANSYS中桿單元、梁單元、殼單元、實體單元的連接問題。之所以要用到各單元的連接，主要是由于我們在實際項目中，常常需要各種單元組合模擬，例如框架結構計算中的框架柱、框架梁采用梁單元模擬，樓板采用殼單元模擬，如此便會產生各類型單元之間的連接問題。
為解決部分朋友們的疑問，水哥依自己的理解將從以下幾個方面系統講解下ANSYS中桿單元、梁單元、殼單元、實體單元的連接，其中若有不合理之處，還望各位朋友批評指正。
本系列講解目錄如下：
1、單元連接總原則。
2、桿與梁、殼、體單元的連接。
3、梁單元與實體單元鉸接。
4、2D梁單元與2D實體單元剛接。
5、3D梁單元與3D實體單元剛接。
6、殼單元與實體單元連接。
7、單元連接綜合實例。
本篇推文為該系列文章的首篇，主要說下ANSYS中單元連接總的原則以及簡單介紹兩個概念。
一般來說，按“桿梁殼體”單元順序，只要后一種單元的自由度完全包含前一種單元的自由度，則只要有公共節點即可，不需要約束方程，否則需要耦合自由度與約束方程。
例如：
（1）桿與梁、殼、體單元有公共節點即可，不需要約束方程。
（2）梁與殼有公共節點即可，也不需要約束寫約束方程；殼梁自由度數目相同，自由度也相同，盡管殼的rotz是虛的自由度，也不妨礙二者之間的關系，這有點類同于梁與桿的關系。
（3）梁與體則要在相同位置建立不同的節點，然后在節點處耦合自由度與施加約束方程。
（4）殼與體則也要相同位置建立不同的節點 ，然后在節點處耦合自由度與施加約束方程。
從上述也可見，ANSYS無非是通過三種方法來實現單元之間的連接：共用節點、耦合、約束方程。
這里簡單介紹下耦合與約束方程的基本概念。
展開 ANSYS不同單元類型連接專題(三)—Solid-Shell連接
我們之前討論了ANSYS不同單元類型連接中的Solid-Beam單元的連接，通過研究Solid-Beam單元連接的兩種方式，梳理了一下不同單元類型連接時需要注意的關鍵點。今天我們開始討論Solid-Shell單元的連接。
我們知道，Shell單元有6個自由度，而Solid單元只有3個自由度，因此不能通過簡單的共節點方法實現Solid-Shell單元的連接。下面我們通過一個實例，研究下在ANSYS中是怎么實現Solid-Shell單元連接的。
對簡單的薄壁結構進行分析時，我們通常將其簡化成殼模型，可極大降低計算量，但在板上開一個階梯孔（如下圖），就沒法將其簡化成殼模型了，但如果主要研究階梯孔附近的應力情況，且不能有太大的計算量，此時我們可以采用Solid-Shell模型實現。
為了對比計算結果，筆者采用兩種方法對該結構進行分析：
方法一：對整個結構使用
Solid單元進行分析；
方法二：
階梯孔附近使用Solid單元，其余位置使用Shell單元。這樣就引入了不同單元類型連接的問題。
仿真過程
Step1
建立分析模型
在SCDM中建立如下圖所示的分析模型，其中薄板尺寸為200mm*100mm，厚度為10mm；階梯孔大孔直徑為30mm，深5mm；
階梯孔
小孔直徑為
20mm
，
深5mm。
將模型切分為兩部分，切分位置如下圖所示。切分完成后將沒帶階梯孔的部分進行抽中面處理。
展開 ANSYS不同單元類型連接專題（二）Solid-Beam單元的連接（類型二）
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。
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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：工業廠房
此類結構一般橫向跨度較大，屋頂采用鋼結構形式，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：門廳鋼結構雨棚
在具體模擬該結構時，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構的時候比較多，其特點是桿件兩端不考慮承受彎矩作用，節點只有平動自由度，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，注意本案例各構件尺寸僅為演示操作需要所擬，未經仔細推敲，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模擬該結構。
下面為建模過程
!
展開 
Workbench螺栓連接的模擬方法
螺栓連接在有限元計算中是一個老生常談的話題了，對于一個產品，在裝配的時候會有很多螺栓，但在很多時候，我們關注的是結構的整體強度，這時我們在對產品進行有限元分析時，就沒有必要將所有螺栓進行實體建模，在Workbench中就提供了一種模擬螺栓連接的簡便方法，下面就與大家共同探討一下，如何在Workbench中進行螺栓連接的模擬。
將模型導入到Workbench，在DM中打開，如圖1，兩個孔處即是螺栓孔，在DM中我們通過Tool>Mid-Surface工具對其進行抽取中面（這里抽取中面是為了簡化計算），如圖2。
圖1
圖2
我們采用static structural模塊進行分析，在Engineering Data中定義結構鋼和鋁合金材料，兩塊板為鋁合金材料，螺栓為結構鋼材料。
進入Model模塊，在Connections選項中Insert>Beam，通過Beam連接我們就可以模擬螺栓連接，在Beam連接的詳細設置中，Material為螺栓材料，Radius為螺栓半徑，Scop表示連接類型，這里保持默認，表示體與體進行螺栓連接，我們可以在Reference與Mobile下的Scope中一次選擇螺栓孔的邊線，選擇后坐標數據自動填充，如圖3這樣即可定義螺栓連接，如圖4.
圖3
圖4
接下來我們進行網格劃分，添加約束，與載荷。通過Beam連接模擬的螺栓同樣可以添加螺栓預緊力，添加方法如下，插入Bolt Pretension，在Scoping Method下選擇通過Beam連接方式施加預緊力，并選擇相應的Beam連接，在preload處施加預緊力，如圖5。
圖5
對與螺栓預緊力的加載，我們通過兩個載荷步施加，在第一載荷步上加載預緊力，第二載荷步將預緊力鎖死，如圖6。
展開 ABAQUS模擬螺栓連接的方法
這種方式需要預先在Part功能模塊中創建一維（wire）部件，并為其設置相應的梁單元截面屬性，之后才能在Interaction功能模塊中創建MPC約束，完成螺栓的模擬。
這種模擬方式下，MPC單元只在Interaction功能模塊中可見，但是其不影響計算的結果，且在后續的后處理模塊中可以打開一維單元顯示開關將其顯示出來。
ABAQUS模擬螺栓連接的方法.pdf
關于螺栓連接的模擬
有些朋友對模擬螺栓連接的具體細節還不是很清楚,在這里再次總結一下
1219.JPG
對第三種方法:Rigid + Beam + Rigid ;下面介紹一種操作步驟,當然也有其他的步驟可以實現
0319.JPG
第一步,create rigid (spider)
Create_rigid.gif
第二步:create beam
Create_beam.gif
第三步:編輯beam初始方向(必須定義該方向,雖然對于圓型截面沒有任何意義) . 該必須在平行于section所在平面.注意觀察一下,修改該方向之后,section有何變化(白色線框)
orientation.gif
這次的模型純粹是為了演示的目的,beam的截面選擇矩形也是為了方便說明orientation的作用.實際中一般應采用圓形截面.另附上模型數據
0321.rar
展開 Abaqus批量連接器模擬鋼筋拉拔
Abaqus批量連接器模擬鋼筋拉拔
