Ansys软件建模的经验与技巧整理文档格式.docx
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SOLID953-D20-NodeIsoparametricSolid
3-DStructuralShells
SHELL43PlasticquadrilateralShell
SHELL63ElasticQuadrilateralShell
SHELL938-NodeIsoparametricShell
2-DThermalSolids
PLANE352-D6-NodeTriangularSolid
PLANE75AxisymmetricHarmonicSolid
PLANE552-D4-NodeIsoparametricSolid
PLANE772-D8-NodeSolid
PLANE78AxisymmetricHarmonic8-NodeSolid
3-DThermalSolids
SOLID703-D8-NodeIsoparametricSolid
SOLID873-D10-NodeTetrahedralSolid
SOLID903-D20-NodeIsoparametricSolid
3-DThermalShells
SHELL57PlasticQuadrilateralShell
网格划分完成后,必须检查网格质量!
权衡计算时间和计算精度的可接受程度,必要时应该refine网格
4实体建模布尔运算
应用实体建模以及布尔运算(加、减、贴、交)的优势解决建立复杂模型时的困难;
但是,没有把握时布尔运算将难以保证成功!
5计算结果的可信度
一般来说,复杂有限元计算必须通过多人,多次,多种通用有限元软件计算核对,互相检验,相互一致时才有比较可靠的计算结果。
协同工作时必须对自己输入数据高度负责,并且小组成员之间保持良好的沟通;
有限元分析不是搞什么“英雄主义”,而需要多方面的质量保证措施。
6了解最终所需要的成果
建立模型之前,应该充分了解最终要求提交什么样式的成果,这样能形成良好的网格,早期良好的建模规划对于后期成果整理有很大的帮助;
7撰写分析文档
文档与分析过程力求保持同步,有利于小组成员之间的沟通和模型的检验和查证;
8熟悉命令
对没有把握的命令应该先用简单模型熟悉之,千万不能抱有“撞大运”的想法;
9多种单元共节点
不同单元使用共同节点时注意不同单元节点自由度匹配问题导致计算结果的正确与否(《建模与分网指南》P8)三维梁单元和壳单元的节点自由度数一致,但是应该注意到三维梁单元的转动自由度和壳单元的转动自由度的含义不一样。
壳的ROTZ不是真实的自由度,它与平面内旋转刚度相联系,在局部坐标中壳的单元刚度矩阵ROTZ对应的项为零,对此不能将梁与壳单元仅仅有一个节点相连,例外的是当shell43orshell63(两者都有keyopt(3)=2)的Allman旋转刚度被激活时。
Solid65单元和shell63单元相连,相应平动自由度的节点力会传到实体块单元上,但是shell63单元的转动自由度的节点唯一则不会传到相连的solid65单元上。
10查找文献资料确定混凝土的材料参数输入(Tb,concr,,,)
11预测内存和磁盘空间
大型复杂模型(例如10万个节点,非线性问题,多工况问题,1000步以上的瞬态分析等等)求解之前预测求解所需要的求解时间、内存和磁盘空间,使分析尽在掌握之中;
12收敛问题
影响收敛(不收敛,或者收敛缓慢)的原因很多,《非线性分析指南》一书上有很多关于避免发生收敛问题的建议;
对于以下参数,可以试一试这些参数对收敛速度以及结果精度的影响
neqit=6~25?
加载荷载步大小=?
接触单元的实常数=?
例如接触刚度的大小取值必须权衡计算结果精度(穿透大小)和收敛问题(收敛时间)两者的可接受程度,需要经验值或者试算;
13启动重分析
14两个相贯的薄壁圆筒建模,壳单元没有公共节点
ElementConnectivityError,8-NodeCurvedShellElements
Inthisimage,theredstiffenerwasintendedtobeweldedtothepurplepipe.Notethattheelementsoftheredstiffenerdonotmatchupwiththoseonthepipe.Thereisnoconnection,andthemeshingwasdoneindependently.Thisisduetoageometricmodelingerrorbytheuser(me).Therearesuperimposedcurvedlineswheretheinterfaceislocated.Thereshouldhavebeenasharedlinefortheconnectiontohaveworked.Ifoundthisonlybecauseofcarefulexaminationofthemodel--Ihadalreadyrunastressanalysis.
Whattodoabouttheseerrorconcerns?
Readandthink.Shareandlistentoideasandconcernswithothers.Reviewyourownwork,andtheworkofyourco-workers.(Recentlyanexperiencedco-workerwhodoesnotevendoFEAworkaskedmeifIhadeliminatedtheaddedmassofwaterinpipeswhenevaluatingshippingloadsonaproduct.Ihadn'
t.Eliminatingtheaddedmassgotridofahigh-stressproblem.Theseerrorsareveryeasytomake.)Befriendly.Communicatewithotherdepartments.Haveachecklistanddesignreviews.NeveruseFEAblindly,orbelievetheresultsofananalysiswithoutsomecriticalreview.Acceptacriticalreviewwithouttakingitpersonally.Developagoodunderstandingoftheintentofthedesigncodesthatregulateyourwork.Consultanexpertwhenitisappropriate.Payattentiontotheethicsandstandardsofyourprofessionalassociation.Chooseyouremployerwisely.(SomeofthesethingsyouweresupposedtohavelearnedinKindergarten,butlifeisn'
talwaysthatsimple.)
解决方法:
通过volumn建模形成相贯线,该方法建模使面相交处共线,xmesh后有公共nodes
15选择集的应用
为了利用选择集cm/xsel的强大功能,可以合理定义线,面的实常数real属性,为了选择操作方便而赋予更多的单元实常数号,材料号
16UPGEOM和MPCHG的应用
!
UPGEOM更新几何形状
a.rst为计算结果文件名,最后一个为目录
这两个参数应根据你的计算情况定
UPGEOM,1,LAST,LAST,NEW,rst,F:
\729\
MPCHG弹性模量恢复为真值
esel,s,mat,,3
mpchg,4,all
?
Youmightbetemptedtotrytodeactivateorreactivateelementsbychangingtheirmaterialproperties[MPCHG](MainMenu>
Preprocessor>
MaterialProps>
ChangeMatNum).
However,youmustproceedcautiouslyifyouattemptsuchaprocedure.Thesafeguardsandrestrictionsthataffect"
killed"
elementswillnotapplytoelementsthathavetheirmaterialpropertieschangedinSOLUTION.(Elementforceswillnotbeautomaticallyzeroedout;
norwillstrains,mass,specificheat,etc.)ManyproblemscouldresultfromcarelessuseofMPCHG.Forinstance,ifyoureduceanelement'
sstiffnesstoalmostzero,butretainitsmass,itcouldresultinasingularityifsubjectedtoaccelerationorinertialeffects.
OneapplicationofMPCHGwouldbeinmodelingconstructionsequencesinwhichthestrainhistoryofa"
born"
elementismaintained.UsingMPCHGinsuchcaseswillenableyoutocapturetheinitialstrainexperiencedbyelementsastheyarefittedintothedisplacednodalconfiguration
17Ansys中的坐标系统,使用各种坐标系时应该明白在各处理器中输入输出会受到那些坐标系的影响
整体和局部坐标系CSYS---用于定位几何形状参数的空间位置
显示坐标系DSYS---用于几何形状参数的列表和显示
节点坐标系---定义节点自由度方向和节点结果数据的方法。
输入数据时受到节点坐标系影响的有:
约束自由度(方程),力,主(从)自由度;
在/POST26中在节点坐标系下输出文件和显示的数据结果有:
自由度解,节点荷载,反作用荷载;
Forcesaredefinedinthenodalcoordinatesystem.Thepositivedirectionsofstructuralforcesandmomentsarealongandaboutthepositivenodalaxisdirections.Thenodeandthedegreeoffreedomlabelcorrespondingtotheforcemustbeselected[NSEL,DOFSEL].
单元坐标系---每个单元都有自己的坐标系,单元坐标系用于确定材料特性主轴,加面压力和和单元结果数据(如应力和应变)的输出方向;
ANSYS规定了单元坐标系的缺省方向;
许多单元都有keyopts可用于修改单元坐标系的缺省方向;
对于面和体单元而言,可以用ESYS命令将单元坐标系的方向调整到已定义的局部坐标系;
结果坐标系RSYS---用来列表、显示或者在/POST1中将节点和单元结果转换到特定的坐标系中。
在/POST1中结果数据换算到结果坐标系(RSYS)下记录。
定义路径时,可以用系列命令*GET,ACTSYS,ACTIVE,CSYS$RSYS,ACTSYS使结果坐标系与激活的坐标系(用于定义路径)相匹配
求解坐标系---大多数模型叠加技术(PSD,CQC,SRSS)是在求解坐标系中进行的,使用RSYS,SOLU命令来避免在结果坐标系中发生变换,使结果数据保持在求解坐标系中。
18Ansys5.7通过函数定义边界条件
利用函数可以很简单方便地定义复杂边界条件和载荷(将边界条件当作函数处理(即方程))。
该特性是5.6中介绍的表格化边界条件的扩展功能。
用户可以创建大量函数并存储起来,以便于将来使用。
5.6的表格化边界条件(Tabularboundaryconditions)
Tabularboundaryconditions(VALUE=%tabname%)areavailableonlyforstructural(UX,UY,UZ,ROTX,ROTY,ROTZ)andtemperaturedegreeoffreedom(TEMP)labelsandarevalidonlyinstatic(ANTYPE,STATIC)andfulltransient(ANTYPE,TRANS)analyses.
滞回曲线——位移加载
*DIM,dis,TABLE,9,1,,TIME,,
DIS(1,0)=0,1,2,3,4,5,6,7,8
DIS(1,1)=0,3,0,-3,0,4,0,-4,0
D,22,,%DIS%,,,,UZ,,,,,
ansys5.6helpfiles-------2.6.3.ApplyingLoadsUsingTABLETypeArrayParameters
优点:
1)将复杂载荷和边界条件定义成基本变量和因变量的连续或非连续方程;
2)提供创建和运用函数的极易操作的GUI界面;
3)该特性适用于所有ANSYS家族产品;
4)该特性适用于ANSYS程序的所有过程,支持TIME,TEMP,X,Y,Z,VELOCITY和PRESSURE等基本变量。
19如何定制Beam188/189单元的用户化截面
ANSYS提供了几种通用截面供用户选用,但有时不能满足用户的特殊需求。
为此,ANSYS提供了用户创建截面(库)的方法。
如果你需要创建一个非通用横截面,必须创建一个用户网格文件。
具体方法是,首先创建一个2-D实体模型,然后利用SECWRITE命令将其保存(MainMenu>
Sections>
-Beam-WriteSecMesh)。
该过程的细节如下:
1)创建截面的几何模型(二维面模型);
2)对所有线设置单元份数或者单元最大尺寸(MainMenu>
-Meshing-SizeCntrls>
-Lines-PickedLines或使用MeshTool)。
记住:
保证模型中的区格(cell)数目不能超过250个;
3)选择菜单MainMenu>
-Beam-WriteSecMesh,弹出一个拾取窗口,单击PickAll拾取包含区格的所有面;
4)ANSYS自动在所有面上创建区格。
在划分网格时,ANSYS可能显示单元形状差的消息,也可以被忽略不显示,但是总能看到一条消息“Unabletomesharea....”。
如果已经完成上述工作,你清除所有面上的单元(MainMenu>
-Meshing-Clear>
Areas),并重复第2、3、4步,即必须重新控制网格密度。
5)如果第4步成功则弹出WriteSectionLibraryFile对话框,FileName域填入一个未用过SECT文件名,Drives域指定一个截面文件存放驱动器,Directories域指定一个截面文件存放目录,然后单击按钮OK,完成用户截面文件建立。
如果在第3步中给线指定太多单元份数,区格和节点的数目可能超过限制范围,必须清除所有面上的单元2~4步,直到获得合适数量的区格和节点。
一旦完成上述工作,用户可以在以后分析中读取用户网格文件(MainMenu>
Preprocessor>
Sections>
-Beam-ReadSectMesh),定义成适当的截面ID号,就与通用梁完全一致。
要想检查用户截面,只要绘制截面(网格)图(MainMenu>
PlotSection)或者列表截面属性(MainMenu>
ListSections)。
20ANSYS查询函数(InquiryFunction)
在ANSYS*作过程或条件语句中,常常需要知道有关模型的许多参数值,如选择集中的单元数、节点数,最大节点号等。
此时,一般可通过*GET命令来获得这些参数。
现在,对于此类问题,我们有了一个更为方便的选择,那就是查询函数—InquiryFunction。
InquiryFunction类似于ANSYS的*GET命令,它访问ANSYS数据库并返回要查询的数值,方便后续使用。
ANSYS每执行一次查询函数,便查询一次数据库,并用查询值替代该查询函数。
假如你想获得当前所选择的单元数,并把它作为*DO循环的上界。
传统的方法是使用*GET命令来获得所选择的单元数并把它赋给一个变量,则此变量可以作为*DO循环的上界来确定循环的次数
*get,ELMAX,elem,,count
*do,I,1,ELMAX
…
*enddo
现在你可以使用查询函数来完成这件事,把查询函数直接放在*DO循环内,它就可以提供所选择的单元数
*do,I,ELMIQR(0,13)
这里的ELMIQR并不是一个数组,而是一个查询函数,它返回的是现在所选择的单元数。
括弧内的数是用来确定查询函数的返回值的。
第一个数是用来标识你所想查询的特定实体(如单元、节点、线、面号等等),括弧内的第二个数是用来确定查询函数返回值的类型的(如选择状态、实体数量等)。
同本例一样,通常查询函数有两个变量,但也有一些查询函数只有一个变量,而有的却有三个变量。
查询函数的种类和数量很多,下面是一些常用、方便而快速快捷的查询函数:
1)AREA—arinqr(areaid,key)
areaid—查询的面,对于key=12,13,14可取为0;
key—标识关于areaidr的返回信息
=1,选择状态
=12,定义的数目
=13,选择的数目
=14,定义的最大数
=-1,材料号
=-2,单元类型
=-3,实常数
=-4,节点数
=-6,单元数
arinqr(areaid,key)的返回值
对于key=1
=0,areaid未定义
=-1,areaid未被选择
=1,areaid被选择
2)KEYPOINTS—kpinqr(kpid,key)
kpid—查询的关键点,对于key=12,13,14为0
key—标识关于kpid的返回信息
=1,选择状态
=14,定义的最大数目
=-1,数料号
=-4,节点数,如果已分网
=-7,单元数,如果已分网
kpinqr(kpid,key)的返回值
=-1,未选择
=0,未定义
=1,选择
3)LINE—lsinqr(lsid,key)
lsid—查询的线段,对于key=12,13,14为0
key—标识关于lsid的返回信息
=2,长度
4)NODE—ndinqr(node,key)
node—节点号,对于key=12,13,14为0
key—标识关于node的返回信息
=-2,超单元标记
=-3,主自由度
=-4,激活的自由度
=-5,附着的实体模型
ndinqr(node,key)的返回值
5)VOLUMES—vlinqr(vnmi,key)
vnmi—查询的体,对于key=12,13,14为0
key—标识关于vnmi的返回信息
=-8,单元形状
=-9,中节点单元
=-10,单元坐标系
vlinqr(vnmi,key)的返回值
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