2D單元的案例
ANSYS各類型單元連接專題講解（四）之2D梁與2D實體單元剛接
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 COH2D4T單元傳熱+開裂模擬（但是單元不自動刪除！）
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：
關于此問題的其他討論帖子
https://www.yqgqt.org.cn/content/post/1788990
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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 hypermesh二次開發之求取2d單元面積
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 
hypermesh tcl腳本 自動劃分2D殼單元網格 ￥6.66
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。
samcef NXLC前后處理案例-2D單元建模方法
基于區域的2D單元建模方法（Zone-based process）
算例1摩托車擋泥板層壓材料建模（Zone-based process on a motorcycle mud guard）
原始文件：Mud_Guard_lam.fem
（路徑：NXLC_Dec2013\NXLCTurorial_exercices\student_home\parts_nastran）
分析類型：前處理
3D模型：擋泥板
算例概述：
打開已有FEM文件（其中包含prt文件和初步網格），對網格賦予材料參數（亦即：復合材料參數），檢查復合材料參數
建模操作視頻：
百度：http://pan.baidu.com/s/1qXbdx3A
優酷：http://v.youku.com/v_show/id_XMTUwNTE4MDQ2OA==.html
Lesson_2_Zone-Based_Process_v2.pdf
展開 在ANSYS 中3維坐標下的 shell structure 使用2D 平面單元劃分，應該使用哪個單元型號的單元
在ANSYS 中3維坐標下的 shell structure 使用2D 平面單元（僅考慮平面內的位移）劃分，應該使用哪個單元型號的單元？
第二篇：2d桿單元
序：我要寫一期python和Abaqus與有限元的文章，從彈簧單元、桿單元一直到實體單元，通過簡單的實例用python編程，Abaqus驗證結果。
1d桿單元類似于上篇提過的彈簧單元，這里不再寫了，直接上手2d桿單元。桿單元剛度矩陣推導過程中需要遵守以下假定：
1）桿不能承受剪力或彎矩
2）忽略橫向位移影響
3）遵守胡克定律
4）桿中間無外載
例：圖示桁架與彈簧系統，已知桁架E=210GPa，A=0.0005m2，具體載荷如下圖所示，求：a）總剛；b）節點位移；c）單元應力。
一、有限元法求解
步驟1：離散化
單元
節點i
節點j
1
1
2
2
1
3
3
1
4
步驟2：寫單剛
單元1
θ=135°，cosθ=-0.707，sinθ=0.707
求解上式，得
同理，
步驟3：寫總剛
步驟4：邊界條件
本例中，u2=v2=u3=v3=u4=v4=0，F1x=0，F1y=-1000N，代入上述方程
步驟5：求方程，解u1和v1
利用上述方程不難解出u1=-0.095mm，v1=-0.19mm，具體不再贅述。
步驟6：后處理，求單元1應力與單元2應力
取出相應的方程可求得σ1=2.8Mpa，σ2=-2Mpa。
展開 有限元2D單元妙用 平面應力與平面應變 廣義平面應變 硬干涉 ￥10
內容提要：
平面應力單元及其妙用
平面應變單元
廣義平面應變單元及其應用
軸對稱單元
軸對稱單元簡化硬干涉
把一個復雜的模型簡化，對于工程師來說是一種非常重要的能力，說是最重要的也不為過。在仿真中我們是否應該使用2D模型，還是需要把3D模型詳細建立起來，這是在仿真前我們需要思考的。
對于FEA仿真來說，對CAD幾何的簡化始終是第一步。 因為實際物體的幾何都是3D的， 所以我們一般都會拿到一個復雜的3D模型。但是對于很多問題，我們用來做一次三維仿真的時間，足夠進行一次二維分析，說不定還完成了幾次設計更新，還已經進行了設計優化。
2D分析還有一個妙用，對一些高度非線性的，收斂困難的3D分析，一個合理的2D預分析可以幫助我們更好的理解問題，流暢地進行3D設置。
二維的分析有三種類型
Plane stress: 對于薄板類型的零件
Plane strain: 對于非常長的零件
Axisymmetric: 對于軸對稱模型
這三種類型的分析使用同樣的2D 網格， 但在求解的時候會使用不同的單元剛度方程來區分物理上面的不同。
Plane Stress：平面應力單元
平面應力單元適用于對一些比較薄的平面，它假設在面的垂直方向上沒有正應力以及剪切應力。大部分情況下，2D的單元必須在Z=0平面上。但這個2D模型所代表的實際的幾何并不一定非要是平的。舉個栗子，動脈擴張支架：血管被血栓堵住了，我們刺入一個氣球和支架，然后給氣球充氣使支架變形，最終植入了一個擴張支架，如下圖。
對于支架的來說，雖然它不是絕對平面的，但可以用二維單元近似求解，這樣的簡化會忽略面外的變形，當然實際上這種面外變形本身也很小。
展開 ABAQUS中無限單元的使用（一）——2D操作案例
必須且只能與有限單元共一條邊；
c. 材料堆棧方向必須指向無窮遠；
d. 邊界條件設置應避免過約束；
無限單元的2D操作較為簡單，比較容易實現。3D操作與2D操作流程一樣，區別在于模型劃分較為復雜。同時由于ABAQUS/Standard僅支持聲學無限單元，當我們進行非聲學計算，且需要得到穩定后的計算結果時，通常只能采用延長計算時間的方式來獲得近似的穩定結果。當所需計算時間較長時，這種方式顯然是不理想的。不過好在雖然Standard不支持非聲學無限單元，但依舊可以通過一定方式將Explicit的計算結果導入Standard中進行求解，以節省大量時間。
關于3D模型的建立和具體導入操作以及VDLoad子程序的使用后面再進行分享。
展開 關于2D網格單元的質量檢測標準和網格質量的改善方法
通常來講，在劃分網格之前我們首先要確定網格質量標準，具體的網格質量標準有如下幾項：（以汽車白車身的網格劃分經驗為例，目標單元長度為8mm）
1、Min Size（最小單元長度）:3mm
2、Max Size（最大單元長度）:12mm
3、Aspect Ratio（單元長寬比）:小于5 （單元最長邊與最短邊的比值）
4、Warpage（翹曲度）:小于15° （單元偏離平面的量）
5、Max Interior Angle Quad（四邊形網格單元最大內角）:140°
6、Min Interior Angle Quad（四邊形網格單元最小內角）:40°
7、Max Interior Angle Tria（三角形網格單元最大內角）:120°
8、Min Interior Angle Tria（三角形網格單元最小內角）:30°
9、Skew（單元歪斜角）:小于40° （單元的扭曲角）
10、Jacobian（雅克比）:大于0.7
11、Chordal Deviation（弦差）:一般不考慮
12、% of Trias（三角形網格單元在總的網格里面所占的比例）:小于5%
展開 
基于abaqus中cohesive單元的鋼筋混凝土粘接性能仿真（2D模型） ￥1
考慮混凝土界面受力的復雜性，采用雙線性內聚力單元（cohesive element）,建立鋼筋拉拔試驗模型。分為以下三個部分：1）cohesive element介紹；2）基于Abaqus的cohesive element建模；3）分析。
1）Cohesive element
對于鋼筋-混凝土界面，存在兩種界面形式，左邊為剪切型，右邊為張拉型（雙線性模型）。
實現雙線性模型，需要定義彈性模量、損傷準則。。Abaqus 的Damage for traction separation laws 中包括：Quade Damage、Maxe Damage、Quads Damage、Maxs Damage、Maxpe Damage、Maxps Damage 六種初始損傷準則，其中前四種用于一般復合材料分層模擬，后兩種主要是在擴展有限元法模擬不連續體（比如crack 問題）問題時使用。
2）鋼筋混凝土拉拔模型
建模：鋼筋直徑2cm，混凝土圓柱直徑20cm，高40cm，建立軸對稱模型。
創建材料屬性：
展開 ANSYS常用單元特性總結及簡單實例
BEAM3__2D彈性梁單元
BEAM4__3D彈性梁單元
BEAM23__2D塑性梁單元
BEAM24__3D塑性薄壁梁單元
BEAM44__3D不對稱變截面彈性梁單元
BEAM54__2D不對稱變截面彈性梁單元
BEAM188__3D線性有限應變梁單元-塑性-變梁截面-適用于分析細長到中等細長的梁結構
BEAM189__3D二次有限應變梁單元--塑性-變梁截面-適用于分析細長到中等細長的梁結構
COMBIN14__2節點彈簧阻尼器單元-具有1D、2D、3D軸向拉壓、扭轉能力
COMBIN40__2節點質量、彈簧、彈簧滑塊、阻尼器、間隙組合彈簧單元
LINK1__2D桿單元
LINK8__3D桿單元
LINK10__3D僅拉、僅壓桿單元
LINK11__3D線性調節器單元
LINK180__3D有限應變桿單元
PIPE16__3D彈性直管單元__管路系統建模
PIPE17__3D彈性T形管單元
PIPE18__3D彈性彎管單元
PIPE20__3D塑性薄壁直管單元
PIPE59__3D沉管單元-彈性
PIPE60__3D塑性薄壁彎管單元
PLANE2__6節點2D三角形實體單元
PLANE25__4節點2D軸對稱諧結構實體單元
PLANE42__4節點2D實體單元
PLANE82__8節點2D實體單元
PLANE83__8節點2D軸對稱諧結構實體單元
PLANE145__8節點2D四邊形實體P單元-P方法：提高形函數階次，最高8階
PLANE146__6節點2D三角形實體P單元
PLANE182__4節點2D實體單元-比PLANE42功能稍強-支持超彈、黏彈、黏塑
PLANE183__8節點2D實體單元-PLANE182的高階單元
SHELL28__4節點彈性剪切扭轉嵌板單元-適用于如機翼和機身、金屬板梁等
SHELL41__4節點膜殼或膜單元
SHELL43__4節點塑性大應變殼單元
展開 【HyperMesh寶典】之縫焊和粘膠
原計劃是1D和焊點這部分總共寫3期，結果沒剎住車，一不小心就寫了7期。所以，把縫焊和粘膠合并為一期介紹，方老師只揀要緊的講。
注：本文所有焊點都使用了Altair OptiStruct求解器模板。
粘膠
粘膠的創建比較簡單，所以先介紹它。
隨著復合材料，鋁型材，高分子材料等各種新型結構材料的使用規模越來越大，以及高強度膠的廣泛使用，機械結構上使用膠進行連接的情況也越來越多。粘膠的創建可以基于節點、曲線或者2D單元，比如下圖中的粘膠是通過選擇上表面的2D單元：
結果如下：
在復雜曲面上創建粘膠時，需要注意投影方法的選擇，默認值在某些不平表面無法正常工作。
有6個選項可供選擇：
各選項的意義如下：
圖上得來終覺淺，還是視頻最關鍵。
縫焊
縫焊在汽車，造船、鐵道、重型機械、建筑等行業歷來是主要的連接方式之一。縫焊的熱、應力、疲勞是結構分析的關鍵之一，縫焊建模不當還會影響結構整體連接剛度，從而影響其它部位的分析精度。當然，如果只是想把不同的殼單元/體單元連接起來傳遞載荷，也可以選擇load transfer焊點類型。
展開 基于MATLAB和ANSYS的有限元分析 ￥10
章節介紹：
第1節：有限元分析的基本概念
01有限元分析的基本概念
001課程簡介
002基本定義
003應變和應力
004有限元分析中的商業程序
第2節：1D應用桁架單元 (truss element)
001 1D應用桁架單元 (truss element)關鍵公式
002 1D應用桁架單元 (truss element) (MATLAB)
003 1D Truss element_ Example 1 (ANSYS)
004 1D桁架單元 (truss element)_示例1_后處理和比較
005 1D桁架單元 (truss element)_示例2(MATLAB)
006 1D桁架單元 (truss element)_示例2(ANSYS)
007 1D桁架單元 (truss element)_示例2_后處理和比較
第3節：2D應用桁架單元 (truss element)
001 2D應用桁架單元 (truss element)關鍵公式
002 2D應用桁架單元 (truss element) -示例1-(MATLAB)
003 2D應用桁架單元 (truss element) -示例1-(ANSYS)
004 2D桁架單元 (truss element)_示例1_后處理和比較
005 2D桁架單元 (truss element)_示例2(MATLAB)
006 2D桁架單元 (truss element)_示例2(ANSYS)
007 2D桁架單元 (truss element)_示例2_后處理和比較
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