ansys生死的案例
ANSYS單元生死技術助力牛郎織女來相會
作者：李桂花 安世亞太結構應用工程師
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聯系我們：021-58403100
本文共計422字，閱讀時間預計2分鐘
編者按
作者利用ANSYS單元的生死功能，通過修改單元剛度的方式，模擬出牛郎織女七夕節鵲橋相會的場景，讓仿真充滿生活氣息，趣味十足。
今天教大家用ANSYS單元生死技術做一個高端大氣上檔次的鵲橋相會。
操作步驟
第一步：建模
模型很簡單，一座拱橋，兩顆愛心。
第二步，畫網格
選擇插入method，選擇Body Fitted Cartesian，效果如圖。設置了愛心為剛體，所以沒有網格。
第三步：按照階梯層數，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：根據每層單元復活的順序，設置載荷步數
例如本例建有12個依次復活的組件，至少需要設定12個載荷步。
展開 ANSYS單元生死功能模擬門式剛架施工例子
ANSYS單元生死功能模擬門式剛架施工
! 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: 建立立柱和臨時支撐
! 1: Install the column and temporary support
! 2: 安裝橫梁
! 2: Install the beams
! 3: 去掉臨時支撐
! 3: Remove the temporary support
! 作者：陸新征，清華大學土木系
! Author: Lu Xinzheng Dept. Civil Engrg. of Tsinghua University
[Money=20]
FINISH
/CLEAR
/UNITS,SI
/PREP7
!*
SECTWIDTH=300 !構件截面寬度300MM
SECTHEIGHT=600 !構件截面高度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 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 基于ANSYS APDL的兩端固定桿的單元生死仿真【轉載】
材料數據如下
為了闡述如何使用ANSYS的單元生死技術，決定把該桿等分為3個單元，然后通過控制中間單元的生死，進行如下的熱應力仿真
（1）設置所有單元的材料參考溫度是0度，給所有節點施加100度，并保持所有單元都存活，做1次仿真
（2）設置所有單元的材料參考溫度是0度，給所有節點施加100度，殺死中間單元，做1次仿真
（3）設置其它單元的材料參考溫度是0度，給所有節點施加100度，激活中間單元，并設置該單元的材料參考溫度是100度，做1次仿真
（4）設置其它單元的材料參考溫度是0度，給所有節點施加0度，保持中間單元存活，并設置該單元的材料參考溫度是100度，做1次仿真
通過上述四次仿真，以說明
（1）如何使用單元的生死技術
（2）當單元激活時，會根據節點溫度和該單元的材料參考溫度之差來確定它的初始熱應變。
【問題分析】
1.該例子來自于ANSYS15 APDL的認證算例《VM194 Element Birth/Death in a Fixed Bar》為了更清晰的闡明思路，本文對其進行了較大幅度的調整。
2.單元生死技術的使用，關鍵是首先要創建出所有的單元，然后在需要殺死改單元時使用EKILL命令，而在需要激活時使用ELIVE命令。
3.使用LINK180來建模桿。
4.創建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。一個參考溫度是0度，一個是100度。
5.先創建4個節點，然后創建3個單元。
6.固定兩個端節點，并給所有節點固定Z方向自由度，借此模擬二維桿件。7.按照題目要求進行先后四次的計算和后處理，以考察生死單元的使用。
8.本文采用APDL命令進行講解。
【求解過程】
1.
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 Workbench 靜應力模塊，利用生死單元技術結合APDL命令，模擬轉軸最大扭力 ￥10
?
ansys Workbench 靜應力模塊，利用生死單元技術結合APDL命令，模擬轉軸最大扭力
示例：要求計算轉軸所能承受的最大扭轉力矩，轉軸抗拉強度1230MPa
模型如下： 中間最細位置R=3
Workbench計算時，左側固定。右側面施加圓轉位移。
效果展示
?
操作過程：
首先，初步計算轉軸旋轉多少會接近許用最大值1000Mpa。確定初始載荷大小。
當加載1° ——0.0174 弧度 ，時 轉軸約945Mpa。
其次，利用APDL命令分載荷步逐步增大轉角載荷，并在每個載荷步中進入后處理中查看是否有單元應力超過許用值1000Mpa。當有單元超過許用值時記錄該單元，在下一步載荷過程中將該單元抑制。繼續加載直到循環結束。
1.創建加載點——remotePoint
在Pilot Node APDL Name 中定義名稱：后期將在插入的APDL命令中使用該名稱，更改載荷大小。
創建單元組——Name Selection
在每個載荷步的后處理中需要篩選單元結果，查看是否超過許用應力。為了縮小查詢范圍可以先根據經驗判斷危險截面位置，將危險截面附近的單元定義為一個組。在后期結果查看時，僅在該組內查找單元應力。從而提高計算效率。
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，同時注意單位制的選著，本例使用mm kg N。 命令見附錄
命令中包含有三種 應力評估方法，一:剪應力失效。二：等效應力失效。三：第一主應力失效。應根據實際工況條，結合零部件失效模式，自主選著。
!!!!!1.使用剪切應力判斷是否失效*********************
!
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。
展開 包含workbench超過應力單元生死的模型，怎么做的ppt，workbench插入的命令流和ansys經典界面命令流可以和workbench對比 ￥100
包含workbench超過應力單元生死的模型，怎么做的ppt，workbench插入的命令流和ansys經典界面命令流可以和workbench對比
包含workbench超過應力單元生死的模型，怎么做的ppt，workbench插入的命令流和ansys經典界面命令流可以和workbench對比 ￥100
workbench 根據計算的等效應力，實現單元生死的方法和模型，里邊做了詳細的注釋
無私奉獻100個ANSYS經典算例
id=157 ANSYS網格裝配
http://www.besturbo.cn/joinus/show.asp?id=158 ANSYS子模型技術
http://www.besturbo.cn/joinus/show.asp?id=159 ansys中螺栓聯接的模擬
http://www.besturbo.cn/joinus/show.asp?id=160 ANSYS接觸過盈分析
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http://www.besturbo.cn/joinus/show.asp?id=162 ANSYS節點解單元解單元表
http://www.besturbo.cn/joinus/show.asp?id=163 ANSYS單元生死
http://www.besturbo.cn/joinus/show.asp?id=164 過盈裝配算例
http://www.besturbo.cn/joinus/show.asp?
展開 焊接命令流
下面的命令流進行的是一個簡單的二維焊接分析, 利用ANSYS單元生死和熱-結構耦合分析功能進
!行焊接過程仿真, 計算焊接過程中的溫度分布和應力分布以及冷卻后的焊縫殘余應力。
finish
/clear
/filnam,1-2D element birth and death
/title,Weld Analysis by "Element Birth and Death"
/prep7
/unit,si !采用國際單位制
!******************************************************
et,1,13,4 !13號二維耦合單元, 同時具有溫度和位移自由度
et,2,13,4
!1號材料是鋼
!2號材料是鋁
!3號材料是銅
!鋁是本次分析中的焊料, 它將鋼結構部分和銅結構部分焊接起來
!下面是在幾個溫度點下, 各材料的彈性模量
mptemp,1,20,500,1000,1500,2000
mpdata,ex,1,1,1.93e11,1.50e11,0.70e11,0.10e11,0.01e11
mpdata,ex,2,1,1.02e11,0.50e11,0.08e11,0.001e11,0.0001e11
mpdata,ex,3,1,1.17e11,0.90e11,0.30e11,0.05e11,0.005e11
!假設各材料都是雙線性隨動硬化彈塑性本構關系
!
展開 
管道對接2層焊，層間冷卻熔覆溫度場、應力場模擬分析
焊接過程是一個高度非線性的理化反應過程，焊接熔池和溫度場的分布描述復雜，在ANSYS數值模擬中，通常將熱源簡化為具有一定分布規律的熱流密度函數來用于計算。
在管道焊接中，采用熔化極惰性氣體保護焊的焊接工藝。在ANSYS溫度分析過程中采用高斯面熱源模型。其在焊接厚度方向上不考慮熱量梯度，適用于焊接熔深較小的表面堆焊焊接熱量和電弧熱在工件表面上的熱量分布情況。熱源作用在工件表面半徑為ra的加熱半徑內，熱量輸入呈中間高、四周低的特點。熱源作用區域內任一點熱流密度q 為:
式中，Q 為單位時間的熱量輸入 q =η ×U ×I （U 、I 分別為焊接電流、電壓），ra為焊接熱源加熱區域的半徑，r 為熱源內任一點到熱源中心的距離。
熱源的熱量通過焊接電流、焊接電壓、焊接熱效率等參數體現的，在本文溫度場分析中，選取焊接電流為 I =180A，焊接電壓為U =12V ，焊接熱效率為η =0.75，有效光斑作用半徑為0.01m，焊接速度為0.1m/s。
04
溫度場計算的加載和邊界條件
由于實際焊接中焊縫是慢慢從無到有生長出來的，ANSYS中通過生死單元技術模擬單元的生長過程，所謂的單元“生死”并不是在加載過程中重新建立焊縫區域單元，而是在建模初期就已經將焊縫區域模型建好，并完成劃分網格。利用在workbench中插入“生死單元”來模擬焊道的生成。
展開 CAE仿真技術在大型裝備制造行業的應用
以ANSYS Mechanical為平臺，分析各種大型裝備總體結構及其零部件在自身重力載荷、恒定工作載荷等的(共同)作用下的變形特點和變形值、應力分布等，在此基礎上進行改進，從而避免某些局部由于過大的應力集中而損壞。
某機床體的變形分析 機床系統應力結果
2、大型裝備的結構抗震與振動性能分析
大型裝備在工作過程中通常會承受各種各樣的動力載荷，比如，挖掘機挖掘過程中的瞬態沖擊、工程機械在復雜施工條件下的運行等。同時，大型裝備由于體積和質量都較大，往往都是直接固定在地面上。在裝備運行的過程中，如果設計不好。將會有大量的振動和噪聲產生。同時，由于大型裝備通常需要連續不斷的工作，還必須保證結構的抗震性能。采用ANSYS Mechanical的動力分析功能，可以定量地確定大型裝備總體結構及其零部件能否承受這些沖擊載荷、承載壽命是多少等。同時，ANSYS Mechanical的諧波響應分析、單點和多點響應譜分析、隨機振動分析等動態分析功能可以以非常簡便的方式來計算出整個結構在上述激勵載荷作用下的響應問題。
某加工中心震動分析結果 機械加工臺系統震動響應分析
3、大型裝備的熱及熱應力分析
大型裝備在設計、制造、運行過程中，熱問題是比較嚴重的，這種溫度分布直接影響到機械的結構力學性能。利用ANSYS的熱分析模塊和流體力學分析模塊，可以全方位計算設備的溫度場分布，再利用前面的結構分析功能，就可以計算在這種溫度分布下，結構的所有力學特性（變形、應力、壽命等）。
展開 過程集成優化綜合區資料分類索引(試行版)
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