ANSYS有限元分析第12讲-单元操作.ppt
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1、单元操作单元操作第第 12 讲讲INTRODUCTION TO ANSYS 5.7-Part 2INTRODUCTION TO ANSYS 5.7-Part 2讲义12.单元操作单元操作多数前处理多数前处理 几何建模,网格划分,甚至加载几何建模,网格划分,甚至加载 是在建立实体模是在建立实体模型中得到执行的。型中得到执行的。所有的后处理都是在节点和单元上被执行,其执行更取决于节点数所有的后处理都是在节点和单元上被执行,其执行更取决于节点数量。量。但依然有几种情况需要直接对单元进行操作但依然有几种情况需要直接对单元进行操作:特殊类型面载荷特殊类型面载荷梁的后处理和特殊单元数据梁的后处理和特殊单元
2、数据分层单元分层单元(layered)连接和合并单元(如桅杆、弹簧、对流)连接和合并单元(如桅杆、弹簧、对流)INTRODUCTION TO ANSYS 5.7-Part 2INTRODUCTION TO ANSYS 5.7-Part 2讲义.单元操作单元操作本章将介绍如下特殊单元主题本章将介绍如下特殊单元主题:A.单元坐标系单元坐标系B.表面效应单元表面效应单元C.单元表单元表D.专题专题INTRODUCTION TO ANSYS 5.7-Part 2INTRODUCTION TO ANSYS 5.7-Part 2讲义单元操作单元操作A.单元坐标系单元坐标系模型中的每一个单元都伴随着一个单元
3、坐标系。模型中的每一个单元都伴随着一个单元坐标系。单元坐标系的目的是适应如下的力学量单元坐标系的目的是适应如下的力学量:材料属性材料属性(EX,KXX,etc.)求解中的应力和应变计算求解中的应力和应变计算(EPX,SX,SY,etc.)正如正如 MAT(材料材料),TYPE(单元类型单元类型),和和 REAL(实常数设置实常数设置),单元单元坐标系坐标系ESYS是第四个单元属性是第四个单元属性INTRODUCTION TO ANSYS 5.7-Part 2INTRODUCTION TO ANSYS 5.7-Part 2讲义单元操作单元操作.单元坐标系单元坐标系缺省的缺省的 ESYS 定位依赖
4、单元类型。例如定位依赖单元类型。例如:线单元的线单元的x坐标一般起于单元的坐标一般起于单元的 I节点节点 止于止于J节点节点壳单元通常的缺省值是壳单元通常的缺省值是:单元坐标单元坐标 X的方向是从节点的方向是从节点 I 到节点到节点 J在单元平面中单元坐标在单元平面中单元坐标 Y垂直于单元坐标垂直于单元坐标 X单元坐标单元坐标 Z由右手螺旋法则确定由右手螺旋法则确定实体单元的缺省作标是笛卡尔坐标实体单元的缺省作标是笛卡尔坐标IJXKXYZIJLXgYgZgIJKPMNOXYZINTRODUCTION TO ANSYS 5.7-Part 2INTRODUCTION TO ANSYS 5.7-Pa
5、rt 2讲义单元操作单元操作.单元坐标系单元坐标系缺省的缺省的 ESYS对大部分情况已足够处理,但还有一小部分情况需要对大部分情况已足够处理,但还有一小部分情况需要改变后方可处理。例如:改变后方可处理。例如:实体单元材料属性的方向,以玻璃纤维为代表,可能与笛卡尔坐标方实体单元材料属性的方向,以玻璃纤维为代表,可能与笛卡尔坐标方向不平行。向不平行。作用在表面的切线压力对单元有影响作用在表面的切线压力对单元有影响.XgYgZgXINTRODUCTION TO ANSYS 5.7-Part 2INTRODUCTION TO ANSYS 5.7-Part 2讲义单元操作单元操作.单元坐标系单元坐标系为
6、了改变缺省的单元坐标系,需要建立与单元适应的局部坐标系为了改变缺省的单元坐标系,需要建立与单元适应的局部坐标系(CSYS 11 或更大或更大).过程如下:过程如下:1.定义一个具有合适方位的局部坐标系。定义一个具有合适方位的局部坐标系。位置任意设定位置任意设定.Utility Menu WorkPlane Local Coordinate Systems Create Local CSINTRODUCTION TO ANSYS 5.7-Part 2INTRODUCTION TO ANSYS 5.7-Part 2讲义单元操作单元操作.单元坐标系单元坐标系2.选择所需要的单元。选择所需要的单元。3
7、.把所有选上单元的单元坐标系改为第一步中定义的局部坐标系号码。把所有选上单元的单元坐标系改为第一步中定义的局部坐标系号码。Preprocessor Move/Modify -Elements-Modify Attrib或使用或使用 EMODIF 命令命令(emodif,all,esys,11)4.再度激活所有单元并转回先前坐标系再度激活所有单元并转回先前坐标系(CSYS).INTRODUCTION TO ANSYS 5.7-Part 2INTRODUCTION TO ANSYS 5.7-Part 2讲义单元操作单元操作.单元坐标系单元坐标系壳单元法线壳单元法线壳单元的法线方向。壳单元的法线方向
8、。定义外表面和内则面。定义外表面和内则面。依次由定义单元的节点顺序依次由定义单元的节点顺序(I-J-K-L)和内侧面决定。和内侧面决定。有时需要翻转一些单元的法线来匹配有时需要翻转一些单元的法线来匹配模型中剩余的部分模型中剩余的部分在强大的图形处理模式中使用不同的在强大的图形处理模式中使用不同的颜色来表示外表面和内侧面。颜色来表示外表面和内侧面。INTRODUCTION TO ANSYS 5.7-Part 2INTRODUCTION TO ANSYS 5.7-Part 2讲义单元操作单元操作.单元坐标系单元坐标系翻转壳单元法线的两种方法翻转壳单元法线的两种方法:翻转下面翻转下面或翻转单元本身或
9、翻转单元本身翻转下面翻转下面:Preprocessor Move/Modify -Areas-Area Normals接着用接着用“正确正确”方位拾取面,方位拾取面,ANSYS会扫描每个面并把与拾取面不匹会扫描每个面并把与拾取面不匹配的面翻转。相接触的单元也被翻转(缺省执行)。配的面翻转。相接触的单元也被翻转(缺省执行)。INTRODUCTION TO ANSYS 5.7-Part 2INTRODUCTION TO ANSYS 5.7-Part 2讲义单元操作单元操作.单元坐标系单元坐标系直接颠倒壳单元直接颠倒壳单元:Preprocessor Move/Modify -Elements-She
10、ll Normals或或 执行执行ENORM,P接着用接着用“正确正确”方位拾取一个单元方位拾取一个单元INTRODUCTION TO ANSYS 5.7-Part 2INTRODUCTION TO ANSYS 5.7-Part 2讲义单元操作单元操作.单元坐标系单元坐标系演示演示:进入进入 前处理前处理PREP7,恢复文件恢复文件 pipe.db(基本图形转换规范单元的壳基本图形转换规范单元的壳体网格划分文件体网格划分文件;注意一些壳是颠倒的注意一些壳是颠倒的)Move/Modify Shell Normals(或执行或执行 ENORM,P)拾取一个紫色单元拾取一个紫色单元再列单元和节点正确
11、方位再列单元和节点正确方位INTRODUCTION TO ANSYS 5.7-Part 2INTRODUCTION TO ANSYS 5.7-Part 2讲义单元操作单元操作B.表面效应单元表面效应单元怎样施加如下的压力荷载怎样施加如下的压力荷载:象剪切荷载一样与表面相切的荷载象剪切荷载一样与表面相切的荷载?象螺栓荷载一样在表面上变化的荷载象螺栓荷载一样在表面上变化的荷载?象屋顶上冰载荷一样由角到面的载荷象屋顶上冰载荷一样由角到面的载荷?表面效应单元表面效应单元为处理一些问题提供了有效的方法。为处理一些问题提供了有效的方法。INTRODUCTION TO ANSYS 5.7-Part 2INT
12、RODUCTION TO ANSYS 5.7-Part 2讲义单元操作单元操作.表面效应单元表面效应单元特点特点:象象“皮肤皮肤”一样覆盖网格表面一样覆盖网格表面如同面载荷的管道如同面载荷的管道很容易创建很容易创建:选择表面上感兴趣的节点选择表面上感兴趣的节点.激活恰当的单元类型激活恰当的单元类型执行执行 ESURF(或或 Preprocessor Create Elements Surf Effect .).选择所有节点选择所有节点INTRODUCTION TO ANSYS 5.7-Part 2INTRODUCTION TO ANSYS 5.7-Part 2讲义单元操作单元操作.表面效应单元
13、表面效应单元对对 2-D和和 3-D模型都有用模型都有用:SURF151&153 是线单元是线单元(热和结构的热和结构的),表示表示 2-D模型的边。模型的边。F152&154 是面单元是面单元(热和结构的热和结构的),表示表示 3-D 模型的面。模型的面。本节只讨论本节只讨论 SURF154,其他单元可同理处理。其他单元可同理处理。SURF154 同单元参考手册中的描述l INTRODUCTION TO ANSYS 5.7-Part 2INTRODUCTION TO ANSYS 5.7-Part 2讲义单元操作单元操作.表面效应单元表面效应单元SURF154使用不同的单元面号来承担不同类型的
14、载荷。使用不同的单元面号来承担不同类型的载荷。面号在面号在“Apply PRES on elems”对话框中对话框中(Solution -Loads-Apply Pressures On Elements),如下所示如下所示.或或 在在 SFE 命令的命令的LKEY范围内范围内:SFE,ELEM,LKEY,PRES,VAL1,VAL2,VAL3,VAL4INTRODUCTION TO ANSYS 5.7-Part 2INTRODUCTION TO ANSYS 5.7-Part 2讲义单元操作单元操作.表面效应单元表面效应单元假设给一套假设给一套SURF154单元施加幅值为单元施加幅值为1000
15、的压力,它的方向取决的压力,它的方向取决于使用了单元的那一个面。于使用了单元的那一个面。LKEY=1:法线方向的压力法线方向的压力.作用在单元上的绝对值作用在单元上的绝对值(沿着单元坐标沿着单元坐标Z的方向的方向).例如例如:sfe,all,1,pres,1000(选定所要的单元之后选定所要的单元之后).INTRODUCTION TO ANSYS 5.7-Part 2INTRODUCTION TO ANSYS 5.7-Part 2讲义单元操作单元操作.表面效应单元表面效应单元LKEY=2和和LKEY=3:切线压力,分别沿着单元坐标系的切线压力,分别沿着单元坐标系的 X 和和 Y 轴方向轴方向例
16、如例如:sfe,eflat,3,pres,1000sfe,eslope,2,pres,1000(eflat 和和 eslope由单元构成)INTRODUCTION TO ANSYS 5.7-Part 2INTRODUCTION TO ANSYS 5.7-Part 2讲义单元操作单元操作.表面效应单元表面效应单元LKEY=4:梯形分布的法线压力梯形分布的法线压力。数值数值=P1+XgP2+YgP3+ZgP4P1-P4 被列入被列入 VAL1-VAL4 (SFE 命令)命令)Xg,Yg,Zg 是单元各点在以载荷合力作用点为坐标原点的单元坐标系是单元各点在以载荷合力作用点为坐标原点的单元坐标系的笛卡
17、尔坐标的笛卡尔坐标.P1 为平均压力为平均压力P2,P3,P4 分别压力在坐标中的斜率,若留空白缺省为分别压力在坐标中的斜率,若留空白缺省为P1作用在单元上的绝对值作用在单元上的绝对值(沿单元坐标沿单元坐标Z的方向的方向).XgP2Xg=0P1INTRODUCTION TO ANSYS 5.7-Part 2INTRODUCTION TO ANSYS 5.7-Part 2讲义单元操作单元操作.表面效应单元表面效应单元LKY=4(续续):例如例如,施加一沿施加一沿X方向、大小从方向、大小从200到到1000的锥形压力,作用范围在的锥形压力,作用范围在X轴上的轴上的-2到到+2斜率斜率 P2=(10
18、00-200)/4=200;P3=0;P4=0P1 是在是在 Xg=0处的值处的值,按按 P1=2(200)+200=600计算计算sfe,eflat,4,pres,600,200,0,0INTRODUCTION TO ANSYS 5.7-Part 2INTRODUCTION TO ANSYS 5.7-Part 2讲义单元操作单元操作.表面效应单元表面效应单元LKEY=5任意方向的压力,任意方向的压力,P1为为压力矢量的数值压力矢量的数值 方向方向=P2,P3,P4 现在代表矢量的方向余弦,对数值无影响。现在代表矢量的方向余弦,对数值无影响。例如例如:sfe,eflat,5,pres,1000
19、,-1,-1,0 定义了定义了 X-Y面内面内45度方向的压力度方向的压力INTRODUCTION TO ANSYS 5.7-Part 2INTRODUCTION TO ANSYS 5.7-Part 2讲义单元操作单元操作.表面效应单元表面效应单元 KEYOPT(11)对压力载荷的影响:对压力载荷的影响:压力矢量的数值也依赖压力矢量的数值也依赖 KEYOPT(11).KEYOPT(11)=0(缺省缺省)压力载荷作用于载荷作用面的投影面,并且包压力载荷作用于载荷作用面的投影面,并且包含切向投影面。含切向投影面。KEYOPT(11)=1,压力载荷作用于载荷作用面的投影面,不包含切向压力载荷作用于载
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- ANSYS 有限元分析 12 单元 操作
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