1.建模:Jobname------title-------设置单元类型--------设置材料属性---------建立几何模型--------赋予单元材料属性-------划分网格(设置网格尺寸,设置划分方式) 求解:施加载荷(边界条件、载荷条件,初始状态…..)-------------求解---------结果处理
2. *GET命令
*GET 命令几乎可以提取 ANSYS 数据库中的任何数据,并赋值给全局变量。例如任何图素(关键点、线、面、体、节点和单元)的相关数据信息、各处理器的设置与状态、系统或环境等等数据信息。
*GET 命令的使用格式为:
*GET,Par,Entity,ENTNUM,Item1,IT1NUM,Item2,IT2NUM
Par - 欲赋值的变量名称,即提取结果将赋给该变量,由用户定义。
Entity - 被提取图素的关键字,如 NODE,ELEM,KP,LINE,AREA,VOLU,PDS 等。 ENTNUM - 图素编号,如为 0 则表示全部图素。
Item1,IT1NUM,Item2,IT2NUM - 某个图素的项目及其编号。
由于几乎可提取数据库中的任何数据,因此该命令参数极多,且有些比较复杂,详细可参见 ANSYS 命令参考手册(ANSYS Commands
Reference),此处不再介绍。
*GET 命令有许多等价的内部函数(称 GET 函数),可以替代 *GET 命令直接提取数据,这些内部提取函数既可将返回值赋给变量,也可直接在命令流中使用,比 *GET 命令更加方便,这里介绍如下。常用 GET 函数表如表所示。 *GET命令的使用格式为:
*GET, Par, Entity, ENTNUM, Item1, IT1NUM, Item2, IT2NUM
其中:
Par是存储提取项的参数名;
Entity是被提取项目的关键字,有效地关键字是NODE, ELEM, KP, LINE, AREA, VOLU, PDS等;
ENTNUM是实体的编号(若为0指全部实体);
Item1是指某个指定实体的项目名.例如,如果Entity是ELEM,那么Item1 要么是NUM(选择集中的最大或最小的单元编号),要么是COUNT (选择集中的单元数目).
可以把*GET命令看成是对一种树型结构从上至下的路径搜索,即从一般到特殊的确定
3.ansys中单元体的种类
Elements Reference | Chapter 3. Element Characteristics |
3.1. Element Classifications
Classification Elements
Structural Point MASS21
Structural Line 2-D LINK1
3-D LINK8 , LINK10, LINK11, LINK180
Structural Beam 2-D BEAM3, BEAM23, BEAM54
3-D BEAM4, BEAM24, BEAM44, BEAM188, BEAM189
Structural Solid 2-D PLANE25, PLANE42, PLANE82, PLANE83, PLANE145, PLANE146, PLANE182, PLANE183
3-D SOLID45, SOLID65, SOLID92, SOLID95, SOLID147, SOLID148, SOLID185, SOLID186, SOLID187
Structural Shell 2-D SHELL61, SHELL208, SHELL209
3-D SHELL28, SHELL41, SHELL43, SHELL63, SHELL93, SHELL150, SHELL181, SHELL281
Structural Solid Shell 3-D SOLSH190
Structural Pipe PIPE16, PIPE17, PIPE18, PIPE20, PIPE59, PIPE60 Structural Interface INTER192, INTER193, INTER194, INTER195, INTER202, INTER203, INTER204, INTER205
Structural Multipoint Constraint Elements MPC184, MPC184-Link/Beam, MPC184-Slider, MPC184-Revolute, MPC184-Universal, MPC184-Slot, MPC184-Point, MPC184-Trans, MPC184-Cylin, MPC184-Planar,
MPC184-Weld, MPC184-Orient, MPC184-Spherical, MPC184-General Structural Layered Composite SOLID46, SHELL91, SHELL99, SOLID185 Layered Solid, SOLID186 Layered Solid, SOLSH190, SOLID191
Explicit Dynamics LINK160, BEAM161, PLANE162, SHELL163, SOLID164, COMBI165, MASS166, LINK167, SOLID168
Visco Solid VISCO88, VISCO89, VISCO106, VISCO107, VISCO108 Thermal Point MASS71
Thermal Line LINK31, LINK32, LINK33, LINK34
Thermal Solid 2-D PLANE35, PLANE55, PLANE75, PLANE77, PLANE78 3-D SOLID70, SOLID87, SOLID90
Thermal Shell SHELL57, SHELL131, SHELL132
Thermal Electric PLANE67, LINK68, SOLID69, SHELL157
Fluid FLUID29, FLUID30, FLUID38, FLUID79, FLUID80, FLUID81, FLUID116, FLUID129, FLUID130, FLUID136, FLUID138, FLUID139, FLUID141, FLUID142
Magnetic Electric PLANE53, SOLID96, SOLID97, INTER115, SOLID117, HF118, HF119, HF120, PLANE121, SOLID122, SOLID123, SOLID127, SOLID128, PLANE230, SOLID231, SOLID232
Electric Circuit SOURC36, CIRCU94, CIRCU124, CIRCU125
Electromechanical TRANS109, TRANS126
Coupled-Field SOLID5, PLANE13, SOLID62, SOLID98, ROM144, PLANE223, SOLID226, SOLID227
Contact CONTAC12, CONTAC52, TARGE169, TARGE170, CONTA171, CONTA172, CONTA173, CONTA174, CONTA175, CONTA176, CONTA177, CONTA178
Combination COMBIN7, COMBIN14, COMBIN37, COMBIN39, COMBIN40, COMBI214, PRETS179
Matrix MATRIX27, MATRIX50
Infinite INFIN9, INFIN47, INFIN110, INFIN111
Surface SURF151, SURF152, SURF153, SURF154, SURF156, SURF251, SURF252
Follower Load FOLLW201
Meshing MESH200
Reinforcing REINF265
4. 单元类型的选择问题
初学ANSYS的人,通常会被ANSYS所提供的众多纷繁复杂的单元类型弄花了眼,如何选择正确的单元类型,也是新手学习时很头疼的问
题。
单元类型的选择,跟你要解决的问题本身密切相关。在选择单元类型前,首先你要对问题本身有非常明确的认识,然后,对于每一种
单元类型,每个节点有多少个自由度,它包含哪些特性,能够在哪些条件下使用,在ANSYS的帮助文档中都有非常详细的描述,要结合自
己的问题,对照帮助文档里面的单元描述来选择恰当的单元类型。
1.该选杆单元(Link)还是梁单元(Beam)?
这个比较容易理解。杆单元只能承受沿着杆件方向的拉力或者压力,杆单元不能承受弯矩,这是杆单元的基本特点。
梁单元则既可以承受拉,压,还可以承受弯矩。如果你的结构中要承受弯矩,肯定不能选杆单元。
对于梁单元,常用的有beam3,beam4,beam188这三种,他们的区别在于:
1)beam3是2D的梁单元,只能解决2维的问题。
2)beam4是3D的梁单元,可以解决3维的空间梁问题。
3)beam188是3D梁单元,可以根据需要自定义梁的截面形状。
2.对于薄壁结构,是选实体单元还是壳单元?
对于薄壁结构,最好是选用shell单元,shell单元可以减少计算量,如果你非要用实体单元,也是可以的,但是这样计算量就大大增
加了。而且,如果选实体单元,薄壁结构承受弯矩的时候,如果在厚度方向的单元层数太少,有时候计算结果误差比较大,反而不如
shell单元计算准确。
实际工程中常用的shell单元有shell63,shell93。shell63是四节点的shell单元(可以退化为三角形),shell93是带中间节点的
四边形shell单元(可以退化为三角形),shell93单元由于带有中间节点,计算精度比shell63更高,但是由于节点数目比shell63多,计算
量会增大。对于一般的问题,选用shell63就足够了。
除了shell63,shell93之外,还有很多其他的shell单元,譬如shell91,shell131,shell163等等,这些单元有的是用于多层铺层材料
的,有的是用于结构显示动力学分析的,一般新手很少涉及到。通常情况下,shell63单元就够用了。
3.实体单元的选择。
实体单元类型也比较多,实体单元也是实际工程中使用最多的单元类型。 常用的实体单元类型有solid45, solid92,solid185,solid187这几种。
其中把solid45,solid185可以归为第一类,他们都是六面体单元,都可以退化为四面体和棱柱体,单元的主要功能基本相同,(SOLID185还
可以用于不可压缩超弹性材料)。Solid92, solid187可以归为第二类,他们都是带中间节点的四面体单元,单元的主要功能基本相同。
实际选用单元类型的时候,到底是选择第一类还是选择第二类呢?也就是到底是选用六面体还是带中间节点的四面体呢?
如果所分析的结构比较简单,可以很方便的全部划分为六面体单元,或者绝大部分是六面体,只含有少量四面体和棱柱体,此时,应
该选用第一类单元,也就是选用六面体单元;如果所分析的结构比较复杂,难以划分出六面体,应该选用第二类单元,也就是带中间节点
的四面体单元。
新手最容易犯的一个错误就是选用了第一类单元类型(六面体单元),但是,在划分网格的时候,由于结构比较复杂,六面体划分不出来,单元全部被划分成了四面体,也就是退化的六面体单元,这种情况,计算出来的结果的精度是非常糟糕的,有时候即使你把单元划分
的很细,计算精度也很差,这种情况是绝对要避免的。
六面体单元和带中间节点的四面体单元的计算精度都是很高的,他们的区别在于:一个六面体单元只有8个节点,计算规模小,但是
复杂的结构很难划分出好的六面体单元,带中间节点的四面体单元恰好相反,不管结构多么复杂,总能轻易地划分出四面体,但是,由于
每个单元有10个节点,总节点数比较多,计算量会增大很多。
前面把常用的实体单元类型归为2类了,对于同一类型中的单元,应该选哪一种呢?通常情况下,同一个类型中,各种不同的单元,
计算精度几乎没有什么明显的差别。选取的基本原则是优先选用编号高的单元。比如第一类中,应该优先选用solid185。第二类里面应该
优先选用solid187。ANSYS的单元类型是在不断发展和改进的,同样功能的单元,编号大的往往意味着在某些方面有优化或者增强。
对于实体单元,总结起来就一句话:复杂的结构用带中间节点的四面体,优选solid187,简单的结构用六面体单元,优选solid185。
Ansys单位制使用心得
本来单位制是个很简单的算不上问题的问题,然而Ansys中本身是没有单位的,也就是全封闭的单位制系统(即可通过单位制运算互相推导),因此,许多初学者对于单位问题就经常是瞎撞,要想对Ansys进行深入的学习,单位制还是需要好好掌握的。
按照下面表格对应单位一般不会错
基本量:
长度 mm 质量 tonne 力 N 时间 sec 温度 C 重力 始终为9.8 衍生量:
面积 mm^2 体积 mm^3 速度 mm / sec 加速度 mm / sec^2
角速度 rad / sec
角度加速度 rad / sec^2
频率 1 / sec
密度 tonne / mm^3
压力 N / mm^2 (Mpa)
应力 N / mm^2(Mpa)
杨氏模量 N / mm^2(Mpa) M/m^2(pa) 例如:
钢的实常数为: EX=2e11Pa
PRXY=0.3
DENS=7.8e3Kg/m^3
那么上面的实常数在mm单位制(即模型尺寸单位为mm)下输入到Ansys时应为
EX=2e5(MPa)
PRXY=0.3
DENS=7.8e-9tonne/mm^3=7.8e-6(kg/mm^3) 那么上面的实常数在m单位制(即模型尺寸单位为m)下输入到Ansys时应为 EX=2e11(Pa)
PRXY=0.3
DENS=7.8e+3(kg/m^3)
为了验证其正确性,本人在Ansys中进行了模型验证。
算例:
取一Φ5H50单位为mm的梁进行静力学分析,采用Beam4单元,约束条件为末端全约束,顶端施加轴向单位载荷和单位弯矩;
在mm单位制下,梁顶端在单位载荷下的变形量为0.127e-4,在单位弯矩(1N.mm)载荷下顶点的转角为0.81657e-5,
在m单位制下,梁顶端在单位载荷下的变形量为0.127e-7,在单位弯矩(1N.m)载荷下顶点的转角为0.81657e-2
经过理论计算得到在1N和1N.m的轴向力和弯矩作用下对于的位移为0.127e-4mm和转角 0.81653e-2rad,
总结:
如果采用mm单位制下实常数输入,Ansys得到的位移单位为mm,转角单位为弧度(rad);
如果采用m单位制下实常数输入,Ansys得到的位移单位为m,转角单位为弧度(rad);
特别主意,施加载荷的单位是不同的,如1N.m和1N.mm。
通常,如果物体比较小的话(在10m以内),在建模的时候建议采用mm单位制,如果在10m以上的话,则可以选择m单位制,因此在导入ansys的时候,各种数值设置就需要遵循相应的单位制了。
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