2D單元
關注創建者：CAE從業者 創建時間：2016-11-25
2D單元的視頻教程
?HyperMesh+LS-DYNA_2D殼單元和2D殼單元的連接_座椅_變形體和變形體之間連接
本期視頻利用座椅模型，講解在HyperMesh中，LS-DYNA工作環境下，2D殼單元和2D殼單元的連接。
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2D單元的實例教程
前面文章主要講解了梁單元與其他類型單元鉸接的情況，從本篇文章開始，將主要講解梁單元與各類單元剛接的情況，而這也是我們日常工程中比較常見的一種連接方式。
首先從2D平面單元單元開始說起。
盡管現在的ANSYS版本已經摒棄了很古老的2D梁單元，改用Beam18x系列單元代替，但為究其連接方法，這類方面仍具有一定的講解價值，例如我們計算一榀框架的時候多數時候是采用2D平面單元的。
2D梁單元包括：beam3、beam23、beam54
2D實體單元：plane單元
一般來講，2D梁單元與2D實體單元剛接一般分為三種方法：
1）約束方程法；2）偽梁法；3）MPC法。
三種方法的連接原理無非是建立自由度之間的關系方程，但值得注意的是由于采用了局部區域的節點，因而在建立關系的局部區域內可能會有應力集中的情況，后處理當中應格外注意。
約束方程法后續講解3D梁單元連接時會詳細說明，此處簡單說下偽梁法與MPC法。
其實偽梁法與MPC法原理基本一樣，構造一個虛擬梁單元，使虛擬梁單元與外部梁單元剛接，虛擬梁單元與內部實體單元強制剛接，從而間接實現外部梁單元與實體單元的剛接效果。
使用偽梁法需注意的是，在建立虛擬梁單元時，虛擬梁單元應至少與實體單元的兩個節點相連，剛度可取為無窮大或者實際梁單元的10^5倍。
下面以一個小案例來演示。
如上圖所示，兩塊小鋼板中間靠一小鋼梁連接，小鋼梁上有均布荷載，尺寸如上所示，均以mm計，中間鋼梁所受均布荷載為10KN/m,采用ANSYS模擬該情況。
展開 之前一個帖子說了如何實現粘聚力單元的傳熱問題（詳細的大家可以翻閱一下我的那個帖子），本來以為aba終于帶來了個福利，coh可以傳熱了，按常規思維，coh傳熱是后加入的功能，那么它模擬開裂的功能應該一直都在啊，但是...，就是那么氣人，它可以傳熱了，但是不會開裂了，那我要你有何用呢，下面附上兩個簡單例子實錘證明，翻遍幫助文檔 ，也沒發現有一個例子coh既傳熱又能開裂的。歡迎大家一起嘗試，探討，也更希望大家能找到coh既能傳熱又能開裂的解決辦法。
1 簡單的拉伸模型
使用coh2d4單元時可以開裂：
使用coh2d4t單元時bu開裂：
2 復雜的熱力模型
使用coh2d4單元時可以開裂：
使用coh2d4t單元時不開裂：
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https://www.yqgqt.org.cn/content/post/1788990
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展開 修改inp文件：
改為COH2D4T單元，
為cohesive屬性添加*GAP CONDUCTANCE；
------------------------------------------------------
例子結果：
1 含有COH2D4單元，并未修改inp文件
2 不含cohesive單元（把cohesive單元屬性及網格屬性改為普通材料）
3 含有COH2D4單元，并修改inp文件
——單元修改為COH2D4T，截面屬性里添加*GAP CONDUCTANCE，熱膨脹系數改為和普通材料一樣
結論：基于COH2D4T單元的傳熱結果正確/整個模型的應力云圖分布正確。
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展開 下面例子講述的是如何利用hypermesh二次開發
在ansys模板下求2d單元面積。
問題描述：在Ansys模板下，如果要用下面工具求2d單元面積，則單元必須要有單元類型，如果沒有單元類型，則面積不可求，
這就有一個麻煩，當我們須要導出ansys的只是三維模型，那么二維單元相對于后面計算來說是不須導出的，所以也不須賦與其單
類型，但可能計算時又要用到模型某個面的面積，這樣又必須賦與其單元 ，通常做法是為單元賦與shell 93單元類型，那么有沒有
一種更直接的方法測量任何2d單元的面積，不管它有沒有單元類型呢？這就是本二次開發的一個目的。
首先，要創要創建一個名稱空間，名字 InquireArea，如下
namespace eval ::Ansys::ToolKit::InquireArea {
set elem_ids_list []
set area_sum 0
}
該名稱空間創建了兩個變量，其中elem_ids_list 用存放選取的單元ID值，area_sum用來存放最后總的面積，并且作為結果輸出。
展開 自己編寫的基于batchmesh自動劃分2D單元tcl腳本，需提前準備好criteria和param文件；
通過tcl腳本選擇component抽取中面并創建殼單元，然后輸入材料、自動識別厚度并重命名。
2D單元的相關專題、標簽、搜索
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比如單元，瀏覽器會明確顯示 1D 單元、2D 單元、3D 單元的數量，大家不用再依賴專門的 “顯示 / 隱藏瀏覽器”，直接在當前瀏覽器里就能控制對象的隱藏或顯示。
另外，大家在使用過程中會創建很多材料卡片、載荷工況卡片，過去按字母排序查找很麻煩，現在HyperMesh 會給常用的卡片打上星標，自動前置顯示，相當于幫大家做了 “常用收藏”。
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另外，大家在使用過程中會創建很多材料卡片、載荷工況卡片，過去按字母排序查找很麻煩，現在HyperMesh 會給常用的卡片打上星標，自動前置顯示，相當于幫大家做了 “常用收藏”。
不是
單元檢查
1
沒有重復單元
是
不是
2
3D模型中是否有2d
進入自動創建接觸菜單，在菜單上你可以根據需要：
1、選擇接觸類型：general、glue、thermal等
2、接觸探測距離：body pairs tolerance (Distance)
3、粘接接觸類型選擇：General , Permanent, Step glue
4、選擇參加接觸探測單元：all elements, property sets 等
5、接觸體維數：3D、2D
接下來需要刪除多余單元，在過程中建立的多余單元有多段線的1D單元和將面拉伸成體用的2D單元。需要對這兩類單元進行刪除。選擇element，再選擇delete，再在網格篩選器中選擇2D elem，再框選所有單元進行刪除，同理選擇1D單元進行刪除。
刪除之后的模型如圖所示。
2D 單元的形函數
對于2D單元（如三角形單元或四邊形單元），形函數可以是線性的、二次的等。比如，線性三節點三角形單元的形函數可以表示為：
??1(??,??)=1??????,??2(??,??)=??,??3(??,??)=??
其中(??,??)
是局部坐標，??1,??2,??3
是對應節點的形函數。
</p><p><br></p><p>再有，電磁網格的2d殼單元，沒有厚度的概念，而結構仿真中的殼單元，自然是需要厚度信息的。凡此種種，只是粗略地說明電磁建模和結構建模的差異，使讀者有總體的概念。
●方法一
采用MSC Nastran 內置的2D Bush單元，結合PBSH2DT卡片來描述此單元各個方向的剛度、阻尼隨著頻率的變化關系。實現的方式是采用TABLED1卡片來描述各個參量隨頻率的變化，進而在PBSH2DT卡片相應的域中引用這些TABLED1的ID即可。
本案例是一個用2D單元（PShell屬性）建立的有限元靜力學模型。</p><p>拓撲優化結果的查看在HyperView中進行，HyperView中有專門針對仿真優化結果展示和可視化的模塊，對于強度耐久分析結果，該模塊將提供豐富的結果展示功能，包括圖表、動畫、云圖等，幫助用戶更好地理解和解釋疲勞分析的結果，并支持結果的導出和共享。
因此，當用2D和3D單元建模曲面結構時，會不可避免地出現單元有斜邊的情況，此時就會出現梯形鎖死。
膜鎖死
膜鎖死描述了曲面單元不能精確描述純彎曲變形的行為。這種鎖死現象在線性單元中很少發生，而二階單元會有很強的膜鎖死，膜鎖死問題會隨著厚度的減小而變得越發嚴重。
膜鎖死現象經常出現在用梁和殼單元計算高曲率結構受彎曲載荷的情況。
