ansys單元設置過程的案例
ANSYS的生死單元模擬焊接過程
ANSYS的生死單元模擬焊接過程
1 概述
焊接模擬計算在CAE仿真是比較大的一塊內容，也是比較復雜的一個過程，幾個比較關鍵的問題是熱源函數的描述、單元的融覆、熱源的移動等等，通過單純的GUI操作，無論使ANSYS還是Abaqus都不大可能完成這個過程，通常需要借助軟件的內置語言。
本次主要介紹單元生死的應用，單元生死主要用于單元缺失的場合，比如凝固溶解過程，斷裂過程，焊接過程等等，這些過程都是非線性或者時間歷程過程，計算需要很多子步和迭代，為了在此過程中避免一遍一遍修改單元，便引入生死單元的概念，通俗的講就是通過一些方法讓單元失效，具體的改變是單元的彈性模量的改變，當單元死時，修改其彈性模量為非常小的值，讓其在求解過程中不起作用。
詳細地說，激活單元死這個狀態時，ANSYS程序將單元剛度矩陣乘以很小的因子，程序默認值為1E-6，死單元的單元載荷為0，從而不對載荷向量生效，同樣的，死單元的質量、阻尼、比熱等等參數也設置為0，單元的應力應變也因此為0。
2 前處理
前處理包括單元定義、材料定義和建模，單元定義是需要注意單元屬性，此次定義13號二維耦合單元，具有溫度和位移自由度。
材料屬性包括結構參數和熱參數，具體包含彈性模量，泊松比，屈服強度，塑性屬性，材料密度，熱膨脹系數，熱傳導系數，比熱容。焊接時溫度較高，定義材料通常需要定義多個溫度下的值。
展開 ANSYS生死單元之焊接過程模擬
在ansys計算過程中，如果需要向模型中加入（或刪除）實體，模型中對應實體部位的單元就“存在”（或消亡）。單元生死選項就用于在這種情況下殺死或重新激活選擇的單元。
例如，在焊接分析過程中，隨著高溫焊料的加入，坡口處的單元需要不斷地被激活；在材料斷料分析中，隨著裂紋的延伸，斷裂處的單元需要不斷的被殺死；在隧道挖掘和橋梁建立分析中，材料也需要不斷的被殺死或激活。因此，單元的生死應用技術廣泛的存在于ansys仿真分析中，是一項應用非常廣泛的技術。
單元的生死并不是ansys程序將殺死單元對應的實體從模型中刪除，或者激活重新生成材料，而是通過將其剛度矩陣，或者傳導矩陣（對應于不同的分析），乘以很小的因子（ESTIF），默認值為1E-6。死單元的單元載荷將為0，從而不對載荷向量生效，等效于將單元殺死；
同樣，當一個單元被重新激活時，其剛度，單元載荷等恢復其原始的數值，重新激活的單元也沒有應變記錄，在熱分析里面沒有熱量存儲。需要注意的是，生死單元對大部分單元可以應用，然而對某些單元卻是不可用的。
在一些情況下，單元生死狀態可以根據ansys的計算結果決定。如在斷裂分析中，我們需要將應力值大于材料屈服強度的單元殺死，可以利用Etable選擇相應的單元進行殺死，繼而返回到求解器進行求解，如果如此循環，則可觀察到裂紋的生長過程。
可以在大多數靜態和非線性瞬態分析中使用單元生死，其基本分析與相應的分析過程是一致的，主要包括三個步驟：建模，施加載荷并求解，查看結果。
現通過ansys焊接過程，講解生死單元的應用。
兩個平板進行對接，采用V型坡口。在焊接的過程中，焊料不斷加入坡口，進行焊接。平板溫度采用20℃，焊料溫度采用1500℃。
展開 ANSYS APDL BEAM 單元的截面設置
選擇梁單元的軸線
latt,1,,1,,7,8,1 !將材料號、截面參考號、實常數（如果有的話）、方向關鍵點等信息分配給
!上面已經選擇好的還沒有劃分單元的梁軸線/
lesize,all,,,10 !指定梁縱向劃分網格的尺寸。由于前面已經用LSEL命令選擇好了的線就是梁的中軸線
!所以不需要再次選擇（ANSYS里，選擇好的實體會有個標志，除非你用命令改變了它們）
lmesh,all !劃分網格，好了，你可以再改變參數，增加荷載項并求解啦。
【附注】
把在ansys中使用梁單元的主意事項列于下：
1. beam188、beam189在section中設定參數；而beam3、beam4則必須在實常數中設置，其中橫截面積、彎曲慣性矩以及扭轉慣性矩是必須填入的，截面厚度（TKY、TKZ）只在圖形顯示中有用，計算的時候并不用到它，看一下梁單元剛度矩陣的推導就可明白，ansys的理論手冊也有梁單元剛度陣元素的詳細介紹。beam188、beam189 是從ansys5.5版本開始出現的兩種新的梁單元，基于Timoshenko梁理論，適于細長梁的計算分析，考慮了剪切變形的影響。
2. 梁單元以實體的形式顯示。大家知道，在ansys中，梁單元默認都是顯示的線條。但是我們可以將賦予了section屬性的梁顯示成實體，這樣做的好處是，更加形象，直觀，可以對梁的布置正確與否作出準確的判斷。方法是：在Utility Menu->PlotCtrls->Style->Size and Shape菜單下，將Display of element后的單選打開，即使其為on的狀態。
3. 單元彎矩圖的繪制。
展開 北鯤云講堂 | 10月25日：ANSYS彈簧單元的應用與建模過程
本期云講堂我們邀請到了李安民博士來為大家分享ANSYS彈簧單元的應用與建模過程。
李安民博士：結構工程專業高校教師，在讀博士研究生。從2009年開始從事有限元的應用和教學，在國家科技支撐計劃、多項國家自然科學基金面上項目以及大量橫向課題中廣泛使用有限元進行仿真分析。長期進行有限元分析的咨詢工作。擅長土木方面的建筑物、構筑物的結構分析與教學。目前從事人工智能結合有限元在工程方面的應用研究。
通過三個案例說明彈簧單元的應用，再通過過一個完整計算實例演示一步一步地說明如何建立彈簧單元。
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ansys workbench中設置變厚度殼單元
對于厚度尺寸相對于其他幾何尺寸較小的結構，我們常常采用殼單元來代替三維實體單元進行分析。殼單元模型雖然不像三維實體模型那樣更接近真實模型，但其單元及節點數量少，計算量小，在工程中對復雜模型進行簡化時，采用殼單元能大大降低工作量和計算難度。
在建立殼單元模型時，我們需要輸入殼的厚度值，該厚度值可以在DM中設置，也可以在Mechanical中設置。DM中僅允許輸入常量厚度值（即等厚度），在Mechanical中可以設置隨某一坐標變量變化的厚度值。
等厚度模型
厚度隨坐標變化的模型
大多數情況下，以上厚度設置是能夠滿足工程分析需要的。但是，有一天突發奇想，我想建一個厚度值隨多個坐標值變化的模型，現有的方法以函數進行輸入厚度隨坐標變化時，只允許輸入一個變量，怎么辦？
workbench提供了一個很好的工具—External Data。用它，可以將任意位置的厚度值進行任意編輯，然后導入到Mechanical中。
展開 基于ANSYS的某焊接件兩焊縫在順序焊接過程中的分析（生死單元應用案例）
關于生死單元的簡單介紹
在ansys計算過程中，如果需要向模型中加入（或刪除）實體，模型中對應實體部位的單元就“存在”（或消亡）。單元生死選項就用于在這種情況下殺死或重新激活選擇的單元。例如，在焊接分析過程中，隨著高溫焊料的加入，坡口處的單元需要不斷地被激活；在材料斷料分析中，隨著裂紋的延伸，斷裂處的單元需要不斷的被殺死；在隧道挖掘和橋梁建立分析中，材料也需要不斷的被殺死或激活。因此，單元的生死應用技術廣泛的存在于ansys仿真分析中，是一項應用非常廣泛的技術。
單元的生死并不是ansys程序將殺死單元對應的實體從模型中刪除，或者激活重新生成材料，而是通過將其剛度矩陣，或者傳導矩陣（對應于不同的分析），乘以很小的因子（ESTIF），默認值為1E-6。死單元的單元載荷將為0，從而不對載荷向量生效，等效于將單元殺死；同樣，當一個單元被重新激活時，其剛度，單元載荷等恢復其原始的數值，重新激活的單元也沒有應變記錄，在熱分析里面沒有熱量存儲。需要注意的是，生死單元對大部分單元可以應用，然而對某些單元卻是不可用的。
在一些情況下，單元生死狀態可以根據ansys的計算結果決定。如在斷裂分析中，我們需要將應力值大于材料屈服強度的單元殺死，可以利用Etable選擇相應的單元進行殺死，繼而返回到求解器進行求解，如果如此循環，則可觀察到裂紋的生長過程。
可以在大多數靜態和非線性瞬態分析中使用單元生死，其基本分析與相應的分析過程是一致的，主要包括三個步驟：建模，施加載荷并求解，查看結果。
今年隨著ANSYS19.0的推出，也帶來了一個好消息：ANSYS V19.0在Workbench界面下新增了網格生死功能。以往我們只能在經典界面下進行網格生死操作，或者在Workbench界面下借助APDL來實現網格生死，這種操作既不方便又容易出錯。
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