ansys生死單元熱分析的案例
基于ANSYS的某焊接件兩焊縫在順序焊接過(guò)程中的分析（生死單元應(yīng)用案例）
死單元的單元載荷將為0，從而不對(duì)載荷向量生效，等效于將單元殺死；同樣，當(dāng)一個(gè)單元被重新激活時(shí)，其剛度，單元載荷等恢復(fù)其原始的數(shù)值，重新激活的單元也沒(méi)有應(yīng)變記錄，在熱分析里面沒(méi)有熱量存儲(chǔ)。需要注意的是，生死單元對(duì)大部分單元可以應(yīng)用，然而對(duì)某些單元卻是不可用的。
在一些情況下，單元生死狀態(tài)可以根據(jù)ansys的計(jì)算結(jié)果決定。如在斷裂分析中，我們需要將應(yīng)力值大于材料屈服強(qiáng)度的單元殺死，可以利用Etable選擇相應(yīng)的單元進(jìn)行殺死，繼而返回到求解器進(jìn)行求解，如果如此循環(huán)，則可觀察到裂紋的生長(zhǎng)過(guò)程。
可以在大多數(shù)靜態(tài)和非線(xiàn)性瞬態(tài)分析中使用單元生死，其基本分析與相應(yīng)的分析過(guò)程是一致的，主要包括三個(gè)步驟：建模，施加載荷并求解，查看結(jié)果。
今年隨著ANSYS19.0的推出，也帶來(lái)了一個(gè)好消息：ANSYS V19.0在Workbench界面下新增了網(wǎng)格生死功能。以往我們只能在經(jīng)典界面下進(jìn)行網(wǎng)格生死操作，或者在Workbench界面下借助APDL來(lái)實(shí)現(xiàn)網(wǎng)格生死，這種操作既不方便又容易出錯(cuò)。V19.0以后的版本用戶(hù)可以通過(guò)簡(jiǎn)單的菜單操作在WB界面下實(shí)現(xiàn)網(wǎng)格生死功能。
展開(kāi) 利用生死單元采用生熱率模擬焊接溫度場(chǎng)
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ANSYS生死單元之焊接過(guò)程模擬
在ansys計(jì)算過(guò)程中，如果需要向模型中加入（或刪除）實(shí)體，模型中對(duì)應(yīng)實(shí)體部位的單元就“存在”（或消亡）。單元生死選項(xiàng)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(guò)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(yīng)用技術(shù)廣泛的存在于ansys仿真分析中，是一項(xiàng)應(yīng)用非常廣泛的技術(shù)。
單元的生死并不是ansys程序?qū)⑺?em>單元對(duì)應(yīng)的實(shí)體從模型中刪除，或者激活重新生成材料，而是通過(guò)將其剛度矩陣，或者傳導(dǎo)矩陣（對(duì)應(yīng)于不同的分析），乘以很小的因子（ESTIF），默認(rèn)值為1E-6。死單元的單元載荷將為0，從而不對(duì)載荷向量生效，等效于將單元殺死；
同樣，當(dāng)一個(gè)單元被重新激活時(shí)，其剛度，單元載荷等恢復(fù)其原始的數(shù)值，重新激活的單元也沒(méi)有應(yīng)變記錄，在熱分析里面沒(méi)有熱量存儲(chǔ)。需要注意的是，生死單元對(duì)大部分單元可以應(yīng)用，然而對(duì)某些單元卻是不可用的。
在一些情況下，單元生死狀態(tài)可以根據(jù)ansys的計(jì)算結(jié)果決定。如在斷裂分析中，我們需要將應(yīng)力值大于材料屈服強(qiáng)度的單元殺死，可以利用Etable選擇相應(yīng)的單元進(jìn)行殺死，繼而返回到求解器進(jìn)行求解，如果如此循環(huán)，則可觀察到裂紋的生長(zhǎng)過(guò)程。
可以在大多數(shù)靜態(tài)和非線(xiàn)性瞬態(tài)分析中使用單元生死，其基本分析與相應(yīng)的分析過(guò)程是一致的，主要包括三個(gè)步驟：建模，施加載荷并求解，查看結(jié)果。
現(xiàn)通過(guò)ansys焊接過(guò)程，講解生死單元的應(yīng)用。
兩個(gè)平板進(jìn)行對(duì)接，采用V型坡口。在焊接的過(guò)程中，焊料不斷加入坡口，進(jìn)行焊接。平板溫度采用20℃，焊料溫度采用1500℃。
展開(kāi) ANSYS的生死單元模擬焊接過(guò)程
ANSYS的生死單元模擬焊接過(guò)程
1 概述
焊接模擬計(jì)算在CAE仿真是比較大的一塊內(nèi)容，也是比較復(fù)雜的一個(gè)過(guò)程，幾個(gè)比較關(guān)鍵的問(wèn)題是熱源函數(shù)的描述、單元的融覆、熱源的移動(dòng)等等，通過(guò)單純的GUI操作，無(wú)論使ANSYS還是Abaqus都不大可能完成這個(gè)過(guò)程，通常需要借助軟件的內(nèi)置語(yǔ)言。
本次主要介紹單元生死的應(yīng)用，單元生死主要用于單元缺失的場(chǎng)合，比如凝固溶解過(guò)程，斷裂過(guò)程，焊接過(guò)程等等，這些過(guò)程都是非線(xiàn)性或者時(shí)間歷程過(guò)程，計(jì)算需要很多子步和迭代，為了在此過(guò)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(guò)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(dāng)單元死時(shí)，修改其彈性模量為非常小的值，讓其在求解過(guò)程中不起作用。
詳細(xì)地說(shuō)，激活單元死這個(gè)狀態(tài)時(shí)，ANSYS程序?qū)?em>單元剛度矩陣乘以很小的因子，程序默認(rèn)值為1E-6，死單元的單元載荷為0，從而不對(duì)載荷向量生效，同樣的，死單元的質(zhì)量、阻尼、比熱等等參數(shù)也設(shè)置為0，單元的應(yīng)力應(yīng)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(hào)二維耦合單元，具有溫度和位移自由度。
材料屬性包括結(jié)構(gòu)參數(shù)和熱參數(shù)，具體包含彈性模量，泊松比，屈服強(qiáng)度，塑性屬性，材料密度，熱膨脹系數(shù)，熱傳導(dǎo)系數(shù)，比熱容。焊接時(shí)溫度較高，定義材料通常需要定義多個(gè)溫度下的值。
展開(kāi) 
ANSYS單元生死技術(shù)助力牛郎織女來(lái)相會(huì)
作者：李桂花 安世亞太結(jié)構(gòu)應(yīng)用工程師
文章發(fā)布：上海安世亞太官方訂閱號(hào)（搜索：PeraShanghai）
聯(lián)系我們：021-58403100
本文共計(jì)422字，閱讀時(shí)間預(yù)計(jì)2分鐘
編者按
作者利用ANSYS單元的生死功能，通過(guò)修改單元剛度的方式，模擬出牛郎織女七夕節(jié)鵲橋相會(huì)的場(chǎng)景，讓仿真充滿(mǎn)生活氣息，趣味十足。
今天教大家用ANSYS單元生死技術(shù)做一個(gè)高端大氣上檔次的鵲橋相會(huì)。
操作步驟
第一步：建模
模型很簡(jiǎn)單，一座拱橋，兩顆愛(ài)心。
第二步，畫(huà)網(wǎng)格
選擇插入method，選擇Body Fitted Cartesian，效果如圖。設(shè)置了愛(ài)心為剛體，所以沒(méi)有網(wǎng)格。
第三步：按照階梯層數(shù)，分別建立單元組件
以下圖片為了顯示方便，只取了一部分組件展示。
第四步：根據(jù)每層單元復(fù)活的順序，設(shè)置載荷步數(shù)
例如本例建有12個(gè)依次復(fù)活的組件，至少需要設(shè)定12個(gè)載荷步。
展開(kāi) 基于ANSYS APDL的兩端固定桿的單元生死仿真【轉(zhuǎn)載】
材料數(shù)據(jù)如下
為了闡述如何使用ANSYS的單元生死技術(shù)，決定把該桿等分為3個(gè)單元，然后通過(guò)控制中間單元的生死，進(jìn)行如下的熱應(yīng)力仿真
（1）設(shè)置所有單元的材料參考溫度是0度，給所有節(jié)點(diǎn)施加100度，并保持所有單元都存活，做1次仿真
（2）設(shè)置所有單元的材料參考溫度是0度，給所有節(jié)點(diǎn)施加100度，殺死中間單元，做1次仿真
（3）設(shè)置其它單元的材料參考溫度是0度，給所有節(jié)點(diǎn)施加100度，激活中間單元，并設(shè)置該單元的材料參考溫度是100度，做1次仿真
（4）設(shè)置其它單元的材料參考溫度是0度，給所有節(jié)點(diǎn)施加0度，保持中間單元存活，并設(shè)置該單元的材料參考溫度是100度，做1次仿真
通過(guò)上述四次仿真，以說(shuō)明
（1）如何使用單元的生死技術(shù)
（2）當(dāng)單元激活時(shí)，會(huì)根據(jù)節(jié)點(diǎn)溫度和該單元的材料參考溫度之差來(lái)確定它的初始熱應(yīng)變。
【問(wèn)題分析】
1.該例子來(lái)自于ANSYS15 APDL的認(rèn)證算例《VM194 Element Birth/Death in a Fixed Bar》為了更清晰的闡明思路，本文對(duì)其進(jìn)行了較大幅度的調(diào)整。
2.單元生死技術(shù)的使用，關(guān)鍵是首先要?jiǎng)?chuàng)建出所有的單元，然后在需要?dú)⑺栏?em>單元時(shí)使用EKILL命令，而在需要激活時(shí)使用ELIVE命令。
3.使用LINK180來(lái)建模桿。
4.創(chuàng)建2種材料。這兩種材料的彈性模量和泊松比一樣，但是參考溫度不一樣。一個(gè)參考溫度是0度，一個(gè)是100度。
5.先創(chuàng)建4個(gè)節(jié)點(diǎn)，然后創(chuàng)建3個(gè)單元。
6.固定兩個(gè)端節(jié)點(diǎn)，并給所有節(jié)點(diǎn)固定Z方向自由度，借此模擬二維桿件。7.按照題目要求進(jìn)行先后四次的計(jì)算和后處理，以考察生死單元的使用。
8.本文采用APDL命令進(jìn)行講解。
【求解過(guò)程】
1.
展開(kāi) ANSYS單元生死功能模擬門(mén)式剛架施工例子
ANSYS單元生死功能模擬門(mén)式剛架施工
! Simulate the construction of a frame with the element active/kill
! function of ANSYS
! 施工分為三步
! The construction is divided into 3 steps
! 1: 建立立柱和臨時(shí)支撐
! 1: Install the column and temporary support
! 2: 安裝橫梁
! 2: Install the beams
! 3: 去掉臨時(shí)支撐
! 3: Remove the temporary support
! 作者：陸新征，清華大學(xué)土木系
! Author: Lu Xinzheng Dept. Civil Engrg. of Tsinghua University
[Money=20]
FINISH
/CLEAR
/UNITS,SI
/PREP7
!*
SECTWIDTH=300 !構(gòu)件截面寬度300MM
SECTHEIGHT=600 !構(gòu)件截面高度600MM
SECTAREA=SECTWIDTH*SECTHEIGHT
SECTIYY=SECTWIDTH**3*SECTHEIGHT/12.
SECTIZZ=SECTWIDTH*SECTHEIGHT**3/12.
SPAN=24E3 !跨度24M
COLUMNHEIGHT=8E3 !柱子高度8M
SLOP=3E3 !
展開(kāi) ansys Workbench 靜應(yīng)力模塊，利用生死單元技術(shù)結(jié)合APDL命令，模擬轉(zhuǎn)軸最大扭力 ￥10
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ansys Workbench 靜應(yīng)力模塊，利用生死單元技術(shù)結(jié)合APDL命令，模擬轉(zhuǎn)軸最大扭力
示例：要求計(jì)算轉(zhuǎn)軸所能承受的最大扭轉(zhuǎn)力矩，轉(zhuǎn)軸抗拉強(qiáng)度1230MPa
模型如下： 中間最細(xì)位置R=3
Workbench計(jì)算時(shí)，左側(cè)固定。右側(cè)面施加圓轉(zhuǎn)位移。
效果展示
?
操作過(guò)程：
首先，初步計(jì)算轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)多少會(huì)接近許用最大值1000Mpa。確定初始載荷大小。
當(dāng)加載1° ——0.0174 弧度 ，時(shí) 轉(zhuǎn)軸約945Mpa。
其次，利用APDL命令分載荷步逐步增大轉(zhuǎn)角載荷，并在每個(gè)載荷步中進(jìn)入后處理中查看是否有單元應(yīng)力超過(guò)許用值1000Mpa。當(dāng)有單元超過(guò)許用值時(shí)記錄該單元，在下一步載荷過(guò)程中將該單元抑制。繼續(xù)加載直到循環(huán)結(jié)束。
1.創(chuàng)建加載點(diǎn)——remotePoint
在Pilot Node APDL Name 中定義名稱(chēng)：后期將在插入的APDL命令中使用該名稱(chēng)，更改載荷大小。
創(chuàng)建單元組——Name Selection
在每個(gè)載荷步的后處理中需要篩選單元結(jié)果，查看是否超過(guò)許用應(yīng)力。為了縮小查詢(xún)范圍可以先根據(jù)經(jīng)驗(yàn)判斷危險(xiǎn)截面位置，將危險(xiǎn)截面附近的單元定義為一個(gè)組。在后期結(jié)果查看時(shí)，僅在該組內(nèi)查找單元應(yīng)力。從而提高計(jì)算效率。
注意：選著的是單元組，可以使用框選功能。
在Analysis setting 中插入Command 命令
插入命令如下所示，同時(shí)注意單位制的選著，本例使用mm kg N。 命令見(jiàn)附錄
命令中包含有三種 應(yīng)力評(píng)估方法，一:剪應(yīng)力失效。二：等效應(yīng)力失效。三：第一主應(yīng)力失效。應(yīng)根據(jù)實(shí)際工況條，結(jié)合零部件失效模式，自主選著。
!!!!!1.使用剪切應(yīng)力判斷是否失效*********************
!
展開(kāi) 生死單元焊接分析實(shí)例
如果是直接用耦合單元是不行的，因?yàn)閾?jù)我了解，ansys經(jīng)典中的solid5耦合單元是無(wú)法做塑性計(jì)算的。難道是他內(nèi)部進(jìn)行的間接耦合計(jì)算？從workbench11.0看，它取消了直接耦合的方式，采用間接耦合的方法，就是把熱分析結(jié)果的溫度場(chǎng)加載到模型上進(jìn)行2次計(jì)算！
welding.rar
基于Abaqus的生死單元技術(shù)的焊接仿真分析 ￥11.99
Property模塊
創(chuàng)建兩種材料：CuSi3和Steel，設(shè)置材料的密度、熱傳導(dǎo)率、比熱，焊錫采用CuSi3材料，兩邊的彎板采用Steel材料。
3. Mesh模塊
焊錫部分單元控制：Hex-dominated，Sweep，Medial axis
兩邊彎板單元控制：Hex-dominated，Sweep，Advancing front
設(shè)置全局單元尺寸為0.001m，按圖中順序依次劃分網(wǎng)格，選擇單元類(lèi)型為Heat Transfer（DC3D8）
4. Step模塊
采用Python腳本（參考附錄：第一部分（循環(huán)生成分析步））實(shí)現(xiàn)分析步自動(dòng)循環(huán)創(chuàng)建。
5. Interaction模塊
在“Step-2”設(shè)置表面對(duì)流換熱條件和熱輻射條件
6. Load模塊
定義體熱源和預(yù)定義溫度場(chǎng)
7. 編輯模型屬性（Model-->Edit Attributes）
設(shè)置絕對(duì)零度(-273.15)和波爾茨曼常數(shù)(5.67E-8)。
8. 生死單元實(shí)現(xiàn)
（1）查看焊錫部分兩端的單元編號(hào)，以及單元編號(hào)的分布規(guī)律。本例中焊錫部分每層有8個(gè)單元，兩端的單元編號(hào)分別為1~8和793~800。
（2）采用Python腳本（參考附錄：第二部分（循環(huán)編輯關(guān)鍵字Model change））實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵字Model change的自動(dòng)添加。
9. Job模塊
建立Job，在General選項(xiàng)卡添加User subroutine file（Fortran文件），并提交。
展開(kāi) python+DFLUX+生死單元---- 一站式自動(dòng)化搞定焊接分析 ￥100
本文用python，完整建立了基于DFLUX和生死單元的焊接分析腳本。只需運(yùn)行腳本，就可完成所有的建模要求，直接計(jì)算就可。
接觸自動(dòng)建模效果，如下圖所示：
分析步自動(dòng)建模如下圖所示：
分析結(jié)果如下圖所示（HFL）：
溫度：
對(duì)比上圖看生死單元：
最后注意，只需把這行代碼改成相應(yīng)的for文件實(shí)際的路徑就可提交計(jì)算（此行代碼在最后JOB語(yǔ)句中）：
如有問(wèn)題加Q:19175644。給你詳細(xì)指導(dǎo)。后續(xù)有需要多道焊接的可共同探討。
包含workbench超過(guò)應(yīng)力單元生死的模型，怎么做的ppt，workbench插入的命令流和ansys經(jīng)典界面命令流可以和workbench對(duì)比 ￥100
包含workbench超過(guò)應(yīng)力單元生死的模型，怎么做的ppt，workbench插入的命令流和ansys經(jīng)典界面命令流可以和workbench對(duì)比
包含workbench超過(guò)應(yīng)力單元生死的模型，怎么做的ppt，workbench插入的命令流和ansys經(jīng)典界面命令流可以和workbench對(duì)比 ￥100
workbench 根據(jù)計(jì)算的等效應(yīng)力，實(shí)現(xiàn)單元生死的方法和模型，里邊做了詳細(xì)的注釋
ANSYS APDL熱分析--換熱器熱膨脹分析(附命令流)
1.項(xiàng)目背景
蒸汽發(fā)生器排污熱交換器充分利用余熱、完成熱量轉(zhuǎn)換的試驗(yàn)裝置，求結(jié)構(gòu)完整性有著至關(guān)重要的意義，而高溫下軸向的熱膨脹是導(dǎo)致結(jié)構(gòu)失效的主要原因之一，因而計(jì)算器熱膨脹量至關(guān)重要。
2.項(xiàng)目目的
利用ANSYS軟件，建立蒸汽發(fā)生器排污換熱器梁單元三維模型，對(duì)其在設(shè)計(jì)溫度下的熱膨脹量進(jìn)行計(jì)算，為后續(xù)驗(yàn)證換熱器裝置的結(jié)構(gòu)完整性提供依據(jù)。
3.理論計(jì)算
熱膨脹量理論計(jì)算公式：
?L=α??T?L
其中：α為熱膨脹系數(shù)，△T為溫差，L為管道計(jì)算長(zhǎng)度
在本實(shí)例中，溫差△T：管側(cè)為310℃；殼側(cè)為268℃
α：12e-6 mm/mm·℃；
L：管側(cè)為1500mm；殼側(cè)為800mm
計(jì)算得軸向熱膨脹量：
?L=310?12e-6?1500+268?12e-6?800=8.153mm
4.計(jì)算輸入
熱膨脹分析時(shí)，僅需要加溫度載荷，同時(shí)將框架底部固定約束即可。
展開(kāi) ansys18.2焊接過(guò)程分析瞬態(tài)熱分析熱應(yīng)力分析 ￥8.88
ansys18.2焊接過(guò)程分析
移動(dòng)熱源通過(guò)插件實(shí)現(xiàn)
