單元生死技術的案例
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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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 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 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
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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
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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*********************
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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 
基于Abaqus的生死單元技術的焊接仿真分析 ￥11.99
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
設置全局單元尺寸為0.001m，按圖中順序依次劃分網格，選擇單元類型為Heat Transfer（DC3D8）
4. Step模塊
采用Python腳本（參考附錄：第一部分（循環生成分析步））實現分析步自動循環創建。
5. Interaction模塊
在“Step-2”設置表面對流換熱條件和熱輻射條件
6. Load模塊
定義體熱源和預定義溫度場
7. 編輯模型屬性（Model-->Edit Attributes）
設置絕對零度(-273.15)和波爾茨曼常數(5.67E-8)。
8. 生死單元實現
（1）查看焊錫部分兩端的單元編號，以及單元編號的分布規律。本例中焊錫部分每層有8個單元，兩端的單元編號分別為1~8和793~800。
（2）采用Python腳本（參考附錄：第二部分（循環編輯關鍵字Model change））實現關鍵字Model change的自動添加。
9. Job模塊
建立Job，在General選項卡添加User subroutine file（Fortran文件），并提交。
展開 你不知道的CAE小常識（三十二）
2、單元失效模擬的功能與目的
單元刪除功能本身是為了克服有限元本身的缺陷的一項方法，由于有限元本身就是基于連續介質力學的，而在連續介質理學中，所研究的物體需要是連續的，既物質域在空間中連續。在這樣的理論假設框架下，單元本身是不會消失的。然而在實際情況下，由于損傷斷裂的存在，勢必會使得一些單元消失或者完全的失效，所以為了能夠模擬這種情況，DYNA提供了單元失效功能。
破壞、失效、斷裂，都是工程性的概念，它表示在達到某一準則后，結構、構件、或者構件中的某一部分，從結構中退出工作，不再影響整體結構的受力。而從有限元概念上說，對上述機制的模擬，基本手段都是一樣的，就是當滿足某一指標（比如某個應變大小）后，將一個單元或者一個積分點的質量、剛度和應力、應變都設為零（或者非常接近與零），這樣它在整體結構計算中就不再發揮作用，進而實現了退出工作機制的模擬。所以，無論是把纖維模型中的某個纖維、或者分層殼模型中的某一層、或者實體模型中的某個積分點，或者結構中的某個單元，讓其不再參與整體結構計算，都可以達到模擬破壞退出工作的目的。而所謂單元生死技術，是上述基本概念在有限元程序中的一個“打包”應用。它除了讓單元不再參與計算外，一般還有一個重要的附加功能，就是對僅和“被殺死”單元相連的“孤島”節點，讓其自由度不再參與整體結構計算，以減少計算困難。而后來有限元程序的前后處理又不斷改進，可以做到在后處理里面“看不到”已殺死的單元，這樣就顯得更加真實。但正因為這些包裝，使得很多人反而忘記了所謂單元生死技術的基本概念。.
所以，不要被單元生死嚇到，即便是有限元程序不提供“單元生死”功能，通過適當的設計單元質量、剛度和應力應變矩陣，也可以實現單元生死同樣的效果。至于構件的部分或局部破壞（諸如鋼筋的斷裂），更是有多種實現方法，使用者可以靈活掌握。
展開 CAE小常識系列：你不知道的CAE小常識（二）
2、單元失效模擬的功能與目的
單元刪除功能是為了克服有限元本身的缺陷而提出的一項方法，由于有限元本身是基于連續介質力學的，而在連續介質力學中，所研究的物體需要是連續的，既物質域在空間中連續。在這樣的理論假設框架下，單元本身是不會消失的。然而在實際情況下，由于損傷斷裂的存在，勢必會使得一些單元消失或者完全的失效，所以為了能夠模擬這種情況，DYNA 提供了單元失效功能。
破壞、失效、斷裂，都是工程性的概念，它表示在達到某一準則后，結構、構件、或者構件中的某一部分，從結構中退出工作，不再影響整體結構的受力。而從有限元概念上說，對上述機制的模擬，基本手段都是一樣的，就是當滿足某一指標（比如某個應變大小）后，將一個單元或者一個積分點的質量、剛度和應力、應變都設為零（或者非常接近與零），這樣它在整體結構計算中就不再發揮作用，進而實現了退出工作機制的模擬。所以，無論是把纖維模型中的某個纖維、或者分層殼模型中的某一層、或者實體模型中的某個積分點，或者結構中的某個單元，讓其不再參與整體結構計算，都可以達到模擬破壞退出工作的目的。而所謂單元生死技術，是上述基本概念在有限元程序中的一個“打包”應用。它除了讓單元不再參與計算外，一般還有一個重要的附加功能，就是對僅和“被殺死”單元相連的“孤島”節點，讓其自由度不再參與整體結構計算，以減少計算困難。而后來有限元程序的前后處理又不斷改進，可以做到在后處理里面“看不到”已殺死的單元，這樣就顯得更加真實。但正因為這些包裝，使得很多人反而忘記了所謂單元生死技術的基本概念。
所以，不要被單元生死嚇到，即便是有限元程序不提供“單元生死”功能，通過適當的設計單元質量、剛度和應力應變矩陣，也可以實現單元生死同樣的效果。至于構件的部分或局部破壞（諸如鋼筋的斷裂），更是有多種實現方法，使用者可以靈活掌握。
展開 關于 Ls-Dyna中材料失效準則的定義
2、單元失效模擬的功能與目的
單元刪除功能是為了克服有限元本身的缺陷而提出的一項方法，由于有限元本身是基于連續介質力學的，而在連續介質力學中，所研究的物體需要是連續的，既物質域在空間中連續。在這樣的理論假設框架下，單元本身是不會消失的。然而在實際情況下，由于損傷斷裂的存在，勢必會使得一些單元消失或者完全的失效，所以為了能夠模擬這種情況，DYNA 提供了單元失效功能。
破壞、失效、斷裂，都是工程性的概念，它表示在達到某一準則后，結構、構件、或者構件中的某一部分，從結構中退出工作，不再影響整體結構的受力。而從有限元概念上說，對上述機制的模擬，基本手段都是一樣的，就是當滿足某一指標（比如某個應變大小）后，將一個單元或者一個積分點的質量、剛度和應力、應變都設為零（或者非常接近與零），這樣它在整體結構計算中就不再發揮作用，進而實現了退出工作機制的模擬。所以，無論是把纖維模型中的某個纖維、或者分層殼模型中的某一層、或者實體模型中的某個積分點，或者結構中的某個單元，讓其不再參與整體結構計算，都可以達到模擬破壞退出工作的目的。而所謂單元生死技術，是上述基本概念在有限元程序中的一個“打包”應用。它除了讓單元不再參與計算外，一般還有一個重要的附加功能，就是對僅和“被殺死”單元相連的“孤島”節點，讓其自由度不再參與整體結構計算，以減少計算困難。而后來有限元程序的前后處理又不斷改進，可以做到在后處理里面“看不到”已殺死的單元，這樣就顯得更加真實。但正因為這些包裝，使得很多人反而忘記了所謂單元生死技術的基本概念。
所以，不要被單元生死嚇到，即便是有限元程序不提供“單元生死”功能，通過適當的設計單元質量、剛度和應力應變矩陣，也可以實現單元生死同樣的效果。至于構件的部分或局部破壞（諸如鋼筋的斷裂），更是有多種實現方法，使用者可以靈活掌握。
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 ls-dyna知識（上）
2、單元失效模擬的功能與目的
單元刪除功能是為了克服有限元本身的缺陷而提出的一項方法，由于有限元本身是基于連續介質力學的，而在連續介質力學中，所研究的物體需要是連續的，既物質域在空間中連續。在這樣的理論假設框架下，單元本身是不會消失的。然而在實際情況下，由于損傷斷裂的存在，勢必會使得一些單元消失或者完全的失效，所以為了能夠模擬這種情況，DYNA 提供了單元失效功能。
破壞、失效、斷裂，都是工程性的概念，它表示在達到某一準則后，結構、構件、或者構件中的某一部分，從結構中退出工作，不再影響整體結構的受力。而從有限元概念上說，對上述機制的模擬，基本手段都是一樣的，就是當滿足某一指標（比如某個應變大小）后，將一個單元或者一個積分點的質量、剛度和應力、應變都設為零（或者非常接近與零），這樣它在整體結構計算中就不再發揮作用，進而實現了退出工作機制的模擬。所以，無論是把纖維模型中的某個纖維、或者分層殼模型中的某一層、或者實體模型中的某個積分點，或者結構中的某個單元，讓其不再參與整體結構計算，都可以達到模擬破壞退出工作的目的。而所謂單元生死技術，是上述基本概念在有限元程序中的一個“打包”應用。它除了讓單元不再參與計算外，一般還有一個重要的附加功能，就是對僅和“被殺死”單元相連的“孤島”節點，讓其自由度不再參與整體結構計算，以減少計算困難。而后來有限元程序的前后處理又不斷改進，可以做到在后處理里面“看不到”已殺死的單元，這樣就顯得更加真實。但正因為這些包裝，使得很多人反而忘記了所謂單元生死技術的基本概念。
所以，不要被單元生死嚇到，即便是有限元程序不提供“單元生死”功能，通過適當的設計單元質量、剛度和應力應變矩陣，也可以實現單元生死同樣的效果。至于構件的部分或局部破壞（諸如鋼筋的斷裂），更是有多種實現方法，使用者可以靈活掌握。
展開 關于單元生死的運用
關于單元生死的運用
關于單元生死的運用1.txt
關于單元生死的運用.txt
關于單元生死的運用.txt
單元生死在ABA/CAE的實現
Model Change以前只能在隱式分析中通過inp操作（顯式分析不支持Model Change功能），現在v6.10版可以ABA/CAE的實現，近來很多人問起如何操作。工作過程中尚未用到這類工況，今天隨便假想一個工況，做一個小實例。
Model Change與其他類型分析的唯一區別是在interaction management---create---選擇相應的step----model change--按照圖中步驟選取你需要刪除或者添加的幾何（或者集合）。
模型簡介：
梁兩端固支，在中間劃分出一小段用于remove。建立2個step：
step1 在前2段加載均布壓力p
step2 將中間一段remove，并將均布壓力增大。
結果顯示：
step1的結果和一個兩端固支梁加載無異；
step2的結果顯示右端沒有應力。
附：
1）inp文件和6.10版的cae文件：
6.10版的cae文件
model-change.rar
inp文件
change.rar
展開 生死單元模擬3D打印（結果展示）
如若有技術支持需要，可聯系我QQ 284589695。
單元的生死問題
怎么樣才能設置單元的生死呢？
單元的生死有什么用途呢？
謝謝回復
abaqus增材生死單元焊接仿真 ￥19.89
1.avi
