ansys 網格連接的案例
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（一）Solid-Beam單元的連接
應力最大值為125.09MPa（此結果非精確結果，如想得到精確結果需要進一步細化網格）。
通過對比兩次計算的結果發現：
1）全部使用Solid單元進行分析和使用Solid單元和Beam單元連接起來進行分析，
計算結果幾乎完全一致；
2）使用Solid單元和Beam單元建模和全部使用solid單元進行建模相比，節點數量大大減少，
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，軟件究竟是根據什么原理建立的呢？我們去ANSYS經典中一探究竟。
通過查看單元類型我們發現，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和目標單元170呢？
通過查看接觸向導我們發現，ANSYS生成了一個
單點控制接觸，控制節點為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節點控制174單元上的節點。
那么端面上的實體單元又是怎么和梁單元連接的呢？我們發現，還有一個
MPC184單元沒派上用場。我們單獨顯示MPC184單元，發現它連接了173183和173184節點，173184就是我們剛才提到的控制節點，而173183為軟件在梁模型的端點上建立的170單元上的節點。
至此，本文完結。
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展開 ANSYS各類型單元連接專題講解（一）之連接總則
ANSYS中使用耦合的命令：CP\CPINTF
二、約束方程
通過方程二字，其實大家也很好理解，他是定義節點自由度之間的線性關系。前面我們說了耦合其實是一種很簡單的約束方程，這兒就可以理解為耦合的節點自由度之間滿足廣義位移相等的這樣一種線性關系。
約束方程常見的三種應用如下：
1、連接不用的網格：例如實體與實體的界面、2D與3D單元的連接、單元面的同一表面但節點位置不重合。
2、連接不相似的單元類型，例如殼與實體、垂直于殼或者實體的梁。
3、建立剛性區域：約束方程的特殊運用，可由程序自動生成。
約束方程ANSYS命令：CE、CERIG
展開 ANSYS不同單元類型連接專題（二）Solid-Beam單元的連接（類型二）
應力最大值為3.583MPa（此結果非精確結果，如想得到精確結果需要進一步細化網格）。
通過對比兩次計算的結果發現：
1）全部使用Solid單元進行分析和使用Solid單元和Beam單元連接起來進行分析，
計算結果幾乎完全一致；（整體應力最大數值的大小和位置，使用solid單元計算存在應力奇異，不進行比較）。
2）使用Solid單元和Beam單元建模和全部使用solid單元進行建模相比，節點數量大大減少，
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。
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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 基礎裝配-殼網格的點焊連接
過程完成后，若窗口中沒有顯示的模型部分，則說明整個模型都已完成連接，相反，未連接的部分則會單獨顯示在窗口中，還需進一步對其進行連接處理。
殼網格的點焊連接.pdf
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 Ansys Workbench 批量創建Beam連接的方法記錄 ￥50
在結構仿真中經常會遇到螺栓連接問題，對于一些非重要的螺栓位置，經常使用Beam單元來等效螺栓連接。Ansys Workbench提供了一種批量創建這類Beam連接的方法：Object Generator功能：
首先，用戶手動創建一個Beam連接作為模板；
然后，用戶創建兩個NamedSelection組，每個NS包含一側所有需要連接的螺栓孔面組；
然后，使用WB提供的批量Object Generator功能，進行批量創建。
注：5、輸入的Max距離可以略大于上下兩個螺栓孔中心點的距離。
問題：
但是這種方式只能是螺栓孔內表面，（或者前處理中有幾何分割可以選到螺栓連接的圓環面），經常在計算結果中會有螺栓孔邊緣應力值較大的現象。
所以，為了減弱這種邊緣應力現象，這里試著將beam 的連接區域，由螺栓孔內表面，轉變為部分單元面。
既然這種單元面組成的Beam連接對改善邊緣應力有幫助，筆者就想將，WB的批量創建功能與單元面Beam連接相組合。實現批量創建以單元面為連接區域的Beam連接。然后筆者借鑒Object Generator 的思路構建了如下python腳本插件，以實現這類beam連接的快速創建。
展開 Ansys Workbench網格控制之——全局網格控制
Ansys Workbench網格控制之——全局網格控制
在使用ANSYS Workbench進行網格劃分時，全局網格控制可以使用默認的設置，但要進行高質量的網格劃分，還需要用戶了解全局控制的常用設置，尤其是對于復雜的零部件。
網格全局控制的設置包含了7個組別，分別是Display（顯示）、Defaults（缺省設置）、Sizing（尺寸控制）、Quality（質量控制）、Inflation（膨脹控制）、Advanced（高級控制）、Statistics（網格信息）等信息，如下圖所示。
全局網格設置
1 顯示組
顯示組可以用于直觀地顯示網格質量，各選項的含義將在質量組中詳解。
顯示組設置
網格質量顯示
2 缺省設置組
缺省設置包括Physics Preference物理場選擇、Relevance關聯度、Element Midside Nodes網格中節點。
缺省設置組
2.1 Physics Preference物理環境選擇
劃分網格目標的物理環境包括結構分析（Mechanical）、電磁分析（Electromagnetics）、流體分析（CFD）、顯示動力學分析（Explicit）等
物理場選擇
不同物理場下默認設置如下圖
不同的物理環境的默認設置
2.2 Relevance關聯度
Relevance數值越小網格越粗疏，即可拖到也可輸入值，從-100至100代表網格由疏到密。
雖然Relevance Center是在尺寸參數控制選項里設置的，但由于Relevance需要與其配合使用，故在此一起介紹。
展開 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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編輯人：技術鄰ANSYS專家
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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 workbench壓力管道螺栓連接分析 ￥10
本案例適合哪些人學習：
1、學習型仿真工程師
2、理工科院校學生
你會得到什么：
1、學習壓力管道的三維模型處理
2、學習螺栓連接非線性接觸相關的接觸設置
3、學習非線性靜結構分析步的建立
4、學習螺栓連接非線性接觸分析的載荷施加
案例介紹：
所使用軟件為ANSYS workbench2020r2.
案例介紹了ANSYS workbench 壓力管道螺栓連接分析。
本案例完整得提供了分析相關所有分析文件。
?
Ansys Workbench提取螺栓連接面載荷方法記錄 ￥10
示例：
如下圖所示，兩個零件一端鉸接一端使用螺栓連接。在螺栓側端面施加2000N載荷（無螺栓預緊力）。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生的彎矩
詳細步驟：
1.螺栓連接面位置的載荷提取，需要在結果輸出中打開節點力輸出項“Nodal Forces-Yes”
2.需要在螺栓連接面位置創建局部坐標系和虛擬結構面
Ansys 案例研究 | 剪力作用下的螺栓連接
概述
本模型解釋了一個簡單的螺栓連接，該連接由兩塊板和一個螺栓夾緊在一起。在此情況下，螺栓將承受剪力。
目標
演示如何為兩塊板之間設置螺栓連接，包括螺栓預緊力和施加剪力。
建模步驟
對施加剪力的簡單螺栓連接進行靜態結構分析。
1.打開 Ansys Workbench 并插入一個“靜態結構（Static Structural）”系統。
2.在“工程數據（Engineering Data）”下定義材料屬性。
a.選擇“工程數據源（Engineering Data Sources）”，然后選擇“通用非線性材料庫（General Non-linear Materials library）”；
b.從該庫中選擇“結構鋼 NL（Structural Steel NL）”材料。
3.導入“簡單螺栓連接（Simple Bolted Joint）”幾何體。
4.檢查幾何定義。這里有兩塊板、一個螺栓和一個螺母，它們都是實體。由于這些實體是分離的部件，我們需要在它們之間定義接觸。
a.檢查單位，確認對于本次分析已正確設置為公制（mm, kg, s）；
b.對于此案例，為所有體分配"Structural Steel NL"材料，如我們在第2步中所添加的。
5.在實體之間創建接觸。
a.系統已自動生成各體之間的接觸，修改它們使每個接觸具有正確的接觸類型；
b.在兩塊板之間、螺栓頭與頂板之間、螺母與底板之間設置摩擦接觸 （Frictional contact），摩擦系數為0.2。
展開 ANSYS中的A命令——連接點生成面
2.操作路徑
Main Menu> Preprocessor> Modeling> Create> Areas> Arbitrary> Through KPs
3.實例
輸入命令：
/PREP7
K,1,0,0,0
K,2,0,1,0
K,3,2,1,0
K,4,1,0,0
K,5,3,2,0
K,6,4,0,0
K,7,3,-1,0
K,8,2,-1,0
LSTR,2,3
LARC,2,3,4,1.5
A,1,2,3,5,6,7,8
K,9,-1,0,0
CSYS,1
A,1,2,9
則生成的面如圖1所示
圖1生成的線
4.參考資料
ANSYS HELP 15.0
展開 Ansys攜手羅克韋爾自動化擴展數字孿生連接優化工業運營
Ansys Twin Builder使用戶能夠進行多物理場分析，以了解流速、機械應力和熱分布等壓力如何影響現場設備。工程師可以利用這些洞察來計算設備的剩余壽命并制定維護計劃，從而降低意外停機帶來的高昂成本。
羅克韋爾自動化業務經理Julie Robinson表示：“將控制系統與Ansys Twin Builder連接后，用戶能夠仿真復雜的物理流程，并向控制系統提供真實的輸入。這能在設備的整個生命周期中提供大量的深度信息。例如，在生產過程中，在物理系統內并行運行仿真模型能實時顯示優化性能的可能性。”
采用增強版Studio 5000 Simulation Interface和Ansys Twin Builder，用戶能夠將數字孿生連接到仿真或物理控制器。連接仿真控制器可以幫助用戶在設計階段優化生產，而連接至物理控制器便于用戶比較最優設備性能和實際設備性能。
Ansys產品高級副總裁Shane Emswiler稱：“通過Studio 5000 Simulation Interface將數字世界和物理世界相連接，能為用戶創造巨大的價值。它有助于客戶貫穿從概念設計到成品設備，實現全流程降本增效。它能在生產過程中提供有用的新洞察。例如，用戶可以開展假設場景分析，了解更改對流程的影響。用戶能夠創建虛擬傳感器，對目前那些過于高昂或無法獲得的測量值進行估算，進而預測影響盈虧底線的因素，如故障等。”
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