总结一下中不同单元之间的连接问题 .docx

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1、精品名师归纳总结论坛里常有人问不同单元之间的连接问题,我自己也始终被这个问题所困绕,最近从ANSYS 工程分析进阶实例上知道了ANSYS 中不同单元之间的连接原就。感觉收收成不小,现把它上传与大家共享。一般来说,按 “杆梁壳体 ”单元次序,只要后一种单元的自由度完全包含前一种单元的自由度,就只要有公共节点即可,不需要约束方程,否就需要耦合自由度与约事方程。例如：（1 ）杆与梁、壳、体单元有公共节点即可,不需要约束方程。（2 ）梁与壳有公共节点怒可,也不需要约束写约束方程。壳梁自由度数目相同,自由度也相同,尽管壳的rotz 是 虚的自由度,也不阻碍二者之间的关系,这有点类同于梁与杆的关系。（3

2、）梁与体就要在相同位置建立不同的节点,然后在节点处耦合自由度与施加约束方程。（4 ）壳与体就也要相同位置建立不同的节点,然后在节点处耦合自由度与施加约束方程。上面所述的不同单元之间的接连方法主要是用耦合自由度和约束方程来实现的,有肯定的局限性, 只适用于小位移,下面介绍一种支持大位移算法的方法,MPC 法。MPC 即 Multipoint Constraint,多点约束方程,其原理与前面所说的方程的技术几乎一样,将不连续、自由度不和谐的单元网格连接起来,不需要连接边界上的节点完全一一对应。MPC 能够连接的模型一般有以下几种。solid模型 -solid模型shell 模型 -shell 模型

3、solid模型 -shell模型solid模型 -beam模型shell模型 -beam 模型在 ANSYS 中,实现上述 MPC 技术有三种途径。（1 ）通过 MPC184 单元定义模型的刚性或者二力杆连接关系。定义MPC184 单元模型与定义杆的操作完全一样,而 MPC 单元的作用可以是刚性杆（三个自由度的连接关系）或者刚性梁（六个自由度的连接关可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结系）。（2 ）利用约束方程菜单路径Main MenupreprocessorCoupling/Ceqnshell/solid Interface创建壳与实体模型之间的装配关系。（3 ）利用 ANSYS

4、 接触向导功能定义模型之间的装配关系。挑选菜单路径Main MenupreprocessorModelingCreatContact Pair,弹出一序列的接触向导对话框,依据提示进行操作,在创建接触对前, 单击 Optional setting按钮弹出 Contact properties对话框,将 Basic 选项卡中的 Contact algorithm即接触算法设置为 MPC algorithm 。或者,在定义完接触对后,再将接触算法修改为MPCalgorithm ,就相当于定义MPC 多点约束关系进行多点约束算法。单元类型的挑选问题初学 ANSYS 的人,通常会被 ANSYS 所供应

5、的众多纷繁复杂的单元类型弄花了眼,如何挑选正确的单元类型,也是新手学习时很头疼的问题。单元类型的挑选, 跟你要解决的问题本身亲密相关。在挑选单元类型前, 第一你要对问题本身有特别明确的熟悉,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 的帮忙文档中都有特别具体的描述,要结合自己的问题,对比帮忙文档里面的单元描述来挑选恰当的单元类型。1. 该选杆单元（ Link ）仍是梁单元 Beam ？这个比较简洁懂得。杆单元只能承担沿着杆件方向的拉力或者压力,杆单元不能承担弯矩,这是杆单元的基本特点。梁单元就既可以承担拉,压,仍可以承担弯矩。假如你的

6、结构中要承担弯矩,确定不能选杆单元。对于梁单元,常用的有beam3,beam4,beam188这三种,他们的区分在于：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。可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结3) beam188 是 3D 梁单元,可以依据需要自定义梁的截面外形。2. 对于薄壁结构,是选实体单元仍是壳单元？对于薄壁结构, 最好是选用 shell 单元, shell 单元可以削减运算量, 假如你非要用实体单元, 也是可以的,但是这样运算量就大大增加了。而且,假如选实体单元,薄壁结构承担弯矩的时候,

7、假如在厚度方向的单元层数太少,有时候运算结果误差比较大,反而不如 shell 单元运算精确。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, 运算精度比shell63 更高,但是由于节点数目比 shell63 多,运算量会增大。对于一般的问题,选用 shell63 就足够了。除了 shell63,shell93 之外, 仍有许多其他的 shell 单元,譬如 shell91,shell131 ,

8、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。通常情形下,shell63 单元就够用了。3. 实体单元的挑选。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,都可以退化为四周体和棱柱体,单元的主要功能基本相同 ,SOLID185仍可以用于不行压缩超弹性材料 。Solid92, solid187可以归为其次类, 他们都是带中间节点的四周体单元,

9、单元的主要功能基本相同。实际选用单元类型的时候, 究竟是挑选第一类仍是挑选其次类了？也就是究竟是选用六面体仍是带中间节点的四周体了？假如所分析的结构比较简洁,可以很便利的全部划分为六面体单元,或者绝大部分是六面体, 只含有少量四周体和棱柱体,此时,应当选用第一类单元,也就是选用六面体单元。假如所分析的结构比较复杂,可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结难以划分出六面体,应当选用其次类单元,也就是带中间节点的四周体单元。新手最简洁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周体,也就是退化的六面体单元

10、,这种情形,计算出来的结果的精度是特别糟糕的,有时候即使你把单元划分的很细,运算精度也很差,这种情形是确定要防止的。六面体单元和带中间节点的四周体单元的运算精度都是很高的,他们的区分在于： 一个六面体单元只有8 个节点,运算规模小,但是复杂的结构很难划分出好的六面体单元,带中间节点的四周体单元恰好相反,不管结构多么复杂,总能轻易的划分出四周体,但是,由于每个单元有10 个节点,总节点数比较多,运算量会增大许多。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, 应当选哪一种了？通常情形下,同一个类型中,各种不同的单元,运算精度几乎没有什么明显的差别。选取的基本原就是优先选用编号高的单元。比如第一类中,应当优先选用solid185 。其次类里面应当优先选用solid187 。ANSYS 的单元类型是在不断进展和改进的,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周体,优选solid187 ,简洁的结构用六面体单元,优选 solid185可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结Welcome ToDownload .欢迎您的下载,资料仅供参考！可编辑资料 - - - 欢迎下载