ansys 殼單元應(yīng)力
關(guān)注創(chuàng)建者：王靖雯 創(chuàng)建時(shí)間：2023-03-08
ansys 殼單元應(yīng)力的視頻教程
增材仿真+生死單元+ansys apdl+熱力耦合+溫度場(chǎng)+應(yīng)力場(chǎng)
介紹：運(yùn)用ANSYS二次開(kāi)發(fā) APDL語(yǔ)言編輯出參數(shù)化程序來(lái)建立模型、控制和劃分網(wǎng)格、 定義材料參數(shù)、施加載荷與邊界條件、分析控制以及求解等完成有限元分析全部過(guò)程。在模擬成型過(guò)程中，通過(guò)改變溫度載荷的位置來(lái)模擬噴嘴的掃描移動(dòng)，利用生死單元循環(huán)算法技術(shù)控制單元“生死”的激活來(lái)模擬材料的堆積增加，通過(guò)控制單元激活的時(shí)間間隔控制成型速度
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ansys 殼單元應(yīng)力的實(shí)例教程
建立了以殼單元和實(shí)體單元建模的焊縫模型，并標(biāo)記了焊趾點(diǎn)位置。
2.在不同的兩個(gè)工況天下對(duì)模型施加兩種載荷，并計(jì)算焊趾處的節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)應(yīng)力。
3.提取兩種模型焊趾處的節(jié)點(diǎn)力。
4.使用自己編寫(xiě)的代碼計(jì)算兩種模型的焊趾等效結(jié)構(gòu)應(yīng)力，并計(jì)算損傷。
有意咨詢代碼或算法相關(guān)問(wèn)題的可私聊我。
復(fù)件 水上滑道結(jié)構(gòu)應(yīng)力分析報(bào)告.doc
這是我做的一個(gè)游樂(lè)設(shè)施的 仿真分析的報(bào)告，由于涉及企業(yè)的隱私，刪除了數(shù)據(jù)和名稱。
報(bào)告的關(guān)鍵點(diǎn)：殼單元和梁單元在workbench中的應(yīng)用，殼單元和梁單元是DM建模的顯著特征，在WB中建模，分析，方便，快捷。
當(dāng)我使用nip為5的殼單元時(shí)，我的殼單元輸出的應(yīng)力是5個(gè)積分點(diǎn)的和還是平均值？
在比較復(fù)雜的結(jié)構(gòu)的有限元分析中，不同的結(jié)構(gòu)部件通常使用不同類型的單元來(lái)模擬。
通常情況下，不同類型的單元的各個(gè)節(jié)點(diǎn)的自由度數(shù)目是不同的，不同類型單元的連接節(jié)點(diǎn)處的自由度的耦合問(wèn)題，是一個(gè)比較令人頭疼的問(wèn)題。
在ANSYS中通常可以用耦合命令CP來(lái)耦合不同類型單元在連接節(jié)點(diǎn)處的自由度(DOF)。
也可以用CE命令來(lái)認(rèn)為添加自由度之間的約束方程來(lái)達(dá)到耦合的目的。
下面是一個(gè)簡(jiǎn)單的算例，使用了CE命令來(lái)耦合連接節(jié)點(diǎn)處的自由度。
模型是航天器的機(jī)翼的一個(gè)Section的某一個(gè)隔框。上下表皮是薄殼結(jié)構(gòu)，用Shell63單元來(lái)模擬，在上下表皮之間有起支撐作用的桿件，用link8單元來(lái)模擬。
建模的時(shí)候，link8單元和shell63單元在連接有各自獨(dú)立的節(jié)點(diǎn)。即：link8單元和shell63單元的節(jié)點(diǎn)在連接處是重合的，但是，節(jié)點(diǎn)編號(hào)是各自獨(dú)立的。
link8單元在每個(gè)節(jié)點(diǎn)有 ux,uy,uz3個(gè)平動(dòng)自由度；
shell63在每個(gè)節(jié)點(diǎn)有ux,uy,uz這3個(gè)平動(dòng)自由度和rotx,roty,rotz這3個(gè)轉(zhuǎn)個(gè)自由，共6個(gè)自由度。
在耦合節(jié)點(diǎn)處，兩個(gè)耦合節(jié)點(diǎn)的ux,uy,uz自由度應(yīng)該是相等的。
這個(gè)等式可以用CE命令來(lái)描述。
完整的命令流如下：
finish
/clear,start
/prep7
!定義第一種材料屬性；
mp,ex,1,30e6
mp,prxy,1,0.3
!定義shell63單元和實(shí)常數(shù)；
et,1,shell63
r,1,1e-3
!建立幾何模型；
rectng,31.8,33.2,0,0.3556
agen,2,1,1,1,0,0,1
a,1,4,8,5
a,6,7,3,2
KL,7,0.5, ,
KL,3,0.5, ,
在關(guān)鍵點(diǎn)處生成節(jié)點(diǎn)；
nkpt,100,4 !與編號(hào)為117的節(jié)點(diǎn)耦合
nkpt,101,9 !
展開(kāi) 實(shí)體單元和殼單元之間的連接是ANSYS中常見(jiàn)的問(wèn)題。即使兩種單元之間共節(jié)點(diǎn)，但單元之間不連續(xù)（實(shí)體單元每個(gè)節(jié)點(diǎn)有3個(gè)平動(dòng)自由度，而殼單元每個(gè)節(jié)點(diǎn)有3個(gè)平動(dòng)自由度和3個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)自由度），對(duì)于兩種單元之間面面接觸，可直接定義剛域，本文主要采用MPC法對(duì)實(shí)體-殼單元的連接方法進(jìn)行說(shuō)明。
1 單元類型
算例模型中，實(shí)體單元采用SOLID45，殼單元采用SHELL63，接觸位置不共節(jié)點(diǎn)。對(duì)于兩種單元之間的連接，通過(guò)目標(biāo)單元TARGE170和接觸單元CONTA175實(shí)現(xiàn)，定義約束為實(shí)體-殼約束，接觸單元為MPC算法，接觸類型為綁定接觸。
2 有限元模型和綁定接觸
圖1 底部固定約束，殼單元施加均布荷載
圖2 目標(biāo)單元和接觸單元
3 計(jì)算結(jié)果
圖3 von Mises stress
圖4 X-Component of displacement
付費(fèi)內(nèi)容為相關(guān)命令流。
展開(kāi) 
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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
實(shí)體單元和殼單元之間的連接是ANSYS中常見(jiàn)的問(wèn)題。即使兩種單元之間共節(jié)點(diǎn)，但單元之間不連續(xù)（實(shí)體單元每個(gè)節(jié)點(diǎn)有3個(gè)平動(dòng)自由度，而殼單元每個(gè)節(jié)點(diǎn)有3個(gè)平動(dòng)自由度和3個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)自由度），對(duì)于兩種單元之間面面接觸，可直接定義剛域，本文主要采用MPC法對(duì)實(shí)體-殼單元的連接方法進(jìn)行說(shuō)明。
1 單元類型
算例模型中，實(shí)體單元采用SOLID45，殼單元采用SHELL63，接觸位置不共節(jié)點(diǎn)。對(duì)于兩種單元之間的連接
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
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
建立了以殼單元和實(shí)體單元建模的焊縫模型，并標(biāo)記了焊趾點(diǎn)位置。
2.在不同的兩個(gè)工況天下對(duì)模型施加兩種載荷，并計(jì)算焊趾處的節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)應(yīng)力。
3.提取兩種模型焊趾處的節(jié)點(diǎn)力。
4.使用自己編寫(xiě)的代碼計(jì)算兩種模型的焊趾等效結(jié)構(gòu)應(yīng)力，并計(jì)算損傷。
當(dāng)我使用nip為5的殼單元時(shí)，我的殼單元輸出的應(yīng)力是5個(gè)積分點(diǎn)的和還是平均值？
對(duì)于厚度尺寸相對(duì)于其他幾何尺寸較小的結(jié)構(gòu)，我們常常采用殼單元來(lái)代替三維實(shí)體單元進(jìn)行分析。殼單元模型雖然不像三維實(shí)體模型那樣更接近真實(shí)模型，但其單元及節(jié)點(diǎn)數(shù)量少，計(jì)算量小，在工程中對(duì)復(fù)雜模型進(jìn)行簡(jiǎn)化時(shí)，采用殼單元能大大降低工作量和計(jì)算難度。
在建立殼單元模型時(shí)，我們需要輸入殼的厚度值，該厚度值可以在DM中設(shè)置，也可以在Mechanical中設(shè)置。DM中僅允許輸入常量厚度值（即等厚度
當(dāng)一個(gè)分析設(shè)計(jì)人躊躇滿志的建完一個(gè)模型，施加完載荷邊界條件，并看到求解結(jié)果的漂亮云圖的那一刻，我想內(nèi)心一定是很欣喜和有成就感的，但是我們自以為很完美的整個(gè)分析流程中可能隱藏著各種問(wèn)題和隱患，任何一個(gè)環(huán)節(jié)的小錯(cuò)誤可能都會(huì)對(duì)計(jì)算結(jié)果產(chǎn)生極大的影響，正所謂差之毫厘謬以千里！一個(gè)合格的分析設(shè)計(jì)人必須具備一定的判斷結(jié)果合理性和準(zhǔn)確性的能力，并通過(guò)結(jié)果反過(guò)來(lái)驗(yàn)證模型的合理性以及載荷邊界條件施加的正確性，進(jìn)而進(jìn)一步確認(rèn)結(jié)果的準(zhǔn)確性
前面文章主要講解了2d梁?jiǎn)卧c2d實(shí)體單元的剛接問(wèn)題，今日主要講解3d梁?jiǎn)卧c殼單元的剛接問(wèn)題。前面文章有講，梁?jiǎn)卧齊OtZ外與殼單元有5個(gè)自由度物理意義相同，因而，當(dāng)需要考慮梁?jiǎn)卧c殼單元的剛接問(wèn)題時(shí)，只需考慮該自由度與殼單元其他自由度的約束方程。具體處理方式可根據(jù)實(shí)際情況采用不同的處理方法。
3d梁?jiǎn)卧c殼單元?jiǎng)傂赃B接按照位置關(guān)系的不同，可分為三類：
部分朋友反應(yīng)在采用殼單元進(jìn)行仿真計(jì)算時(shí)不知如何提取殼單元的截面內(nèi)力，今日水哥就殼單元的截面內(nèi)力提取方法簡(jiǎn)單說(shuō)明下，供諸君參考一二。
首先講講殼單元的應(yīng)力和內(nèi)力輸出。
薄殼單元和中厚板殼單元應(yīng)力和內(nèi)力的輸出項(xiàng)目不盡相同，對(duì)于薄殼單元如 SHELL63 就不輸出次要應(yīng)力（τxz、τyz）和內(nèi)力（Nx、Ny），而中厚板殼單元?jiǎng)t輸出這些應(yīng)力和內(nèi)力。
注意，殼單元的內(nèi)力輸出均是相對(duì)于單元坐標(biāo)系
