有限元计算注意事项 - 图文(2)

!注意：当梁单元和壳单元一起使用时,可以设置梁单元的偏心,使梁的一面和壳的一面共面.（secoffset,user,offset－y,offset－z）,如下图：

!划分网格

LSEL,S,,,1 !选中编号为1的线.

LATT,1,1,1,,,,1 !mp,r,et,,方向点,,SECTYPE截面号. LESIZE,ALL,0.2,,,,,,,1 !0.2是单元大小,1是确认细分规则. LMESH,ALL !用beam单元离散模型,形成网格.

!对于划分网格,空间的beam单元,由于需要确定b、h的方向,ansys软件利用方向点来控制b、h的方向.方向点的编号最好定义的很大,如果定义太小,会影响后面的加载. 具体方向点如何控制见上面的latt命令和ansys帮助.自己试两下就知道怎么用了.

Alls FINISH

!加载加约束 /SOLU

ACEL,,,9.8 !重力加速度.注意方向,数值和整体坐标相反,比如重力指向z轴

负向,则为正值.

SFCUM,ALL,ADD !设置单元荷载是叠加还是替代,只对加在单元和节点上的荷载有

效,对于加在面、线上的荷载,都只有替代作用（对同一个面,第二次加的荷载替代第一次加的荷载）

!对于beam单元,只能根据sfbeam命令增加均布荷载 ① 等大小的均布荷载. Lsel,s,,,1 ESLL,S,1

sfbeam,ALL,1,PRES,-161.5 !1表示作用在beam单元的①面上(如下图,③面表示beam

单元的轴向,②面表示单元侧面,①面表示beam单元顶面),-161.5表示均布荷载大小,正负号可以控制作用力的方向.

② 梯形均布荷载

Sfbeam命令是对每个单元进行加载.如果一根梁承受10～100的梯形均布荷载,而且这根梁被分成了10个beam单元,这样施加荷载就非常困难.因此我将这种加载过程写成命令流,让软件自动进行加载.命令流如下：

LSEL,S,,,1 !选中要加载的那根梁（线）

ESLL,S,1 !选中属于这根梁（线）的beam单元

*GET,Nelem,ELEM,,COUNT, , , , !获得当前所选单元个数,赋予参数Nelem *GET,Ne,ELEM,,NUM,MIN, , , , !获得当前所选单元最小编号,赋予参数Ne *DO,I,1,Nelem !循环加载,循环次数＝单元个数 ESEL,S,,,Ne NSLE,S,1

*GET,Nnode,NODE,,COUNT, , , , !获得当前所选节点个数,赋予参数Nnode *GET,Nn,NODE,,NUM,MIN, , , , !获得当前所选节点最小编号,赋予参数Nn

NN1X=NX(NN) !将nn节点的x坐标赋予NN1X(NX表示x坐标,NY表示y坐标) NN=NDNEXT(NN) !NN=当前所选节点的下一个编号 NN2X=NX(NN) !将nn节点的x坐标赋予NN2X

sfbeam,ALL,1,PRES,-1630.76/3.23*(3.23-NN1X),-1630.76/3.23*(3.23-NN2X)

!以上荷载公式应根据实际情况进行调整

LSEL,S,,,1 ESLL,S,1

NE=ELnext(NE) !NE=当前所选单元的下一个编号 *ENDDO

!对于此命令流,根据不同的实际情况,ABC部分需要修改,其他不需要修改.

!后处理 (XY平面) （大拇指指向y，就是my） etable,ImY,smisc,2 !显示弯距 etable,JmY,smisc,15 PLLS,IMY,JMY

ETABLE,IFX,SMISC,1 !显示轴力 ETABLE,JFX,SMISC,14 PLLS,IFX,JFX

ETABLE,IFY,SMISC,5 !显示剪力 ETABLE,JFY,SMISC,18 PLLS,IFY,JFY

!注意：beam单元的结果输出都是以单元坐标系输出的,且拉为正、压为负.前面我们已经知道,单元坐标系x轴就是i点指向j点,其他坐标可以根据整体坐标系推出.详细内容见ansys 帮助.

（2） Shell单元

对于shell单元应用的范围,ansys软件并没有强制规定,只是从字面上区分了薄壳和厚壳.我以前看过一本电子教案《仿真在线》,里面说一般规定壳体的主尺寸是厚度的10倍左右,都是可以用壳体来模拟的.一般高度与跨度之比（非与单元尺寸比较）<1/15,可以当作薄壳处理,>1/15 & <1/10,可以当作厚壳来处理.

shell63是薄壳单元,他包含弯曲和薄膜效应,但是忽略横向剪切变形；shell43,shell143,shell181,shell91,shell93和shell99,都属于厚壳单元,不仅有弯曲、薄膜效应,他也包含了横向剪切效应.横向剪切被表示为整个厚度上的常剪切应变.这种一阶近似只适用于中等厚度壳体. 线形分析时,如果不包含横向剪切应变,使用63,163单元;如果横向剪切变形重要,则遵守以下原则:均匀材料,使用43,93,143单元,复合材料使用91,99,181.

我们土木工程中,一般利用shell43计算.

!定义单元

/prep7 !进入前处理

et,1,shell43 !定义单元43号标号为1

!定义材料属性

mp,ex,1,2.55e7 !定义弹性模量(kn/m2) mp,nuxy,1,0.167 !定义泊松比

mp,dens,1,2.5 !定义密度（KN/N*KG/M3）

!定义墙体厚度 !①等厚度板

R,1,2 !1表示编号,2表示厚度（m） R,2,3

Asel,s,,,1 !选中1号面 Aatt,1,1,1 !mp,real,type

ESIZE,0.2 !定义单元大小为0.2左右

MSHAPE,0,2D !规定划分单元形状,0表示四边形（1表示三角形）,2d表示划分面（3d

表示划分体）

MSHKEY,2 !指定是自由划分还是映射划分,2表示：尽量用映射划分,不符合要求

就自动使用自由划分,具体参见ansys帮助的eshkey命令.

AMESH,ALL !划分面单元.

！！！注意：在网格剖面方面，最好全部用四边形，而且形状尽量规则、均匀！因为将来后处理内力提取的时候，提取出来的力和单元的大小有直接的关系。后处理部分将详细讲解。

!②渐变厚度的板

对于渐变的板,首先选中要划分的面,然后进行网格划分.但是在网格划分的时候,赋予的厚度编号开始选用100（前面没有定义的就可以）,然后利用以下命令进行厚度赋值. ASEL,S,,,1 ESLA

MXNODE = NDINQR(0,14) *DIM,THICK,,MXNODE *DO,NODE,1,MXNODE

*IF,NSEL(NODE),EQ,1,THEN

THICK(node) = 3-(NZ(NODE)-7.5)/25.5*1.5 !厚度和点坐标系的关系,NZ(NODE)表示

编号为node的点的Z坐标值.

*ENDIF *ENDDO

NODE = $ MXNODE =

RTHICK,THICK(1),1,2,3,4

!注意:根据不同的实际情况,以上命令流只需要修改ABC部分内容.

!划分好网格后,有一个很重要的事情：重新调整单元坐标系,因为好多单元的单元坐标系是乱七八糟的,但是将来结果文件输出值的方向是单元坐标系的.因此必须把所有单元的单元坐标系调整的和整体坐标系一样(只是方向一样,不一定x、y、z对应,因为壳体的z轴永远是壳体的法向).命令如下： Asel,s,,,1 !选中1号面

Esla,s,1 !选中属于1号面的所有单元

Local,11,0,1,0,0 !11局部坐标系编号;0表示笛卡尔坐标系;1表示x值 Emodif,all,esys,11 !修改单元坐标系为局部坐标系11

注意:修改单元坐标系的时候,必须先定义一个局部坐标系.因为emodif命令只能利用局部坐标系修改单元坐标系.

!将壳体法向反方向：有时候需要调整壳体法向的时候,可以利用如下命令： Asel,s,,,1

AREVERSE,ALL !将面的方向反过来,ansys会提示你：是否也要将属于面的单元法向

也反过来?

Alls FINISH

!加载加约束 /SOLU

ACEL,,,9.8 !施加重力加速度,详细解释见上. ?等大小的均布荷载

对壳体施加等大小的均布荷载比较简单,以下命令均可以实现,只要你选中相应的面、点或者单元.

Sfa,ALL,1,PRES,100

Sf,ALL,PRES,100 !个人不推荐此命令,因为此命令对施加在实体面上的节点有限制. Sfe,ALL,1,PRES,0,100 !主力推荐此命令.1表示作用壳体的哪个面（如下图所示??

?）;0表示确实存在的压力（SURF153 or SURF154单元选

2

用2）;100表示压力(kn/m).

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