有限元与ANSYS基础培训

1、ANSYS使用单元经常遇到使用直接使用单元的情况:特殊类型的表面载荷，诸如不与表面垂直的压力梁的后处理和特定单元数据复合（层）单元Link 及combination单元诸如spars, springs, and convection links使用单元A. 单元坐标系B. 表面效应单元使用单元A. 单元坐标系模型中每一个单元都有一个单元坐标系与之相关目的在于确定下列量的方向:各向异性材料熟悉(EX, KXX, etc.)求解中应变和应力的计算(EPX, SX, SY, etc.)ESYS是单元的另一种属性使用单元单元坐标系缺省单元方向取决于单元类型，如:线单元的取向从节点I到J是单元的X轴壳通

2、常缺省为:从节点I到J是单元的X轴单元的平面上Y垂直于 X单元的Z通过右手定则垂直于X-Y实体单元缺省为总体笛卡尔IJXXYZIJKLIJKPMNOXgYgZgXYZ使用单元单元坐标系需要改变单元坐标系的情况:实体单元的材料属性方向，代表玻璃纤维，不与总体笛卡尔坐标系平行给施加在表面效应单元上的切向压力取向XgYgZgX使用单元单元坐标系改变缺省的单元坐标系ESYS, 需要将其对应一个定义的局部坐标系(CSYS 11 或更大)步骤如下:1.定义一个合适方向的局部坐标系位置一般是任意的Utility Menu WorkPlane Local Coordinate Systems Create L

3、ocal CS使用单元 单元坐标系2.选择需要的单元3.修改所选单元的单元坐标系到步骤1中定义的局部坐标系号Preprocessor Move/Modify -Elements- Modify Attrib或 EMODIF 命令(如emodif,all,esys,11)4.重新激活所有的单元并将其变换到前面的坐标系(CSYS).使用单元B. 表面效应单元如何定义这样的压力载荷:与表面相切，诸如剪切载荷?沿表面空间变化的载荷，诸如螺栓载荷?与一表面成一定角度，诸如屋顶的冰载荷?表面效应单元 提供了一种有效的处理途径使用单元 .表面效应单元它们覆盖在划分了网格的表面象一层“皮肤”作用如同是表面载荷

4、的导轨生成十分容易:选择表面上的节点激活适当的单元类型执行ESURF (or Preprocessor Create Elements Surf Effect .).选择所有节点使用单元 .表面效应单元对二维和三维模型都可用:SURF151及153 是线单元(热和结构) 用于二维模型的边界SURF152及154 是面单元(热和结构) 用于三维模型的表面这里只讨论SURF154单元使用单元 .表面效应单元SURF154 利用不同的单元表面号接受不同类型的载荷面号是“Apply PRES on elems” 对话框区域输入(Solution -Loads- Apply Pressures On E

5、lements)或SFE 命令的LKEY 区域：SFE, ELEM, LKEY, PRES, , VAL1, VAL2, VAL3, VAL4使用单元 .表面效应单元面 1:法向压力正值进入单元(沿单元坐标-Z方向).例如: sfe,all,1,pres,1000 (在选择了相应单元之后)使用单元 .表面效应单元面2及3:切向压力, 分别沿单元 X 及 Y方向例如:sfe,eflat,3,pres,1000sfe,eslope,2,pres,1000(eflat 及eslope 是由单元组成的部件)使用单元 .表面效应单元面 4:法向压力, 有梯度的。幅值= P1 + XgP2 + YgP3

6、+ ZgP4P1-P4 通过SFE命令的VAL1-VAL4指定Xg,Yg, Zg 是单元积分点的总体笛卡尔坐标位置P2,P3,P4 分别是总体X,Y,Z 坐标的坡度，如果不填缺省为P1正值作用到单元里(沿单元坐标-Z向)XgP2Xg=0P1使用单元 .表面效应单元面4 (续):例如, 在总体坐标的X向施加渐变的200到1000的压力, X值变化范围为 -2 到+2:斜率 P2 = (1000-200)/4 = 200; P3 = 0; P4 = 0P1 是Xg=0的值, 计算为P1 = 2(200) + 200 = 600sfe,eflat,4,pres,600,200,0,0使用单元 .表面

7、效应单元面 5幅值为P1 的矢量相关压力方向= P2,P3,P4 现代表矢量的方向余弦，对幅值没有贡献例如: sfe,eflat,5,pres,1000,-1-1,0 定义在XY平面内45度方向的压力使用单元 .表面效应单元面 5 (续):矢量相关的压力幅值还与KEYOPT(11)的设定相关KEYOPT(11)=0 (缺省) 及1 施加压力到表面效应单元的投影面上对螺栓载荷很有益处（pin loading）例如: sfe,ecurv,5,pres,1000,0,-1,0 定义曲面上的螺栓载荷，如下的后处理云图使用单元 .表面效应单元KEYOPT(11)=2 施加压力到整个表面上用于倾斜的表面(如屋顶) 或风载例如: sfe,eslope,5,pres,1000,0,-1,0 定义均匀、完全的压力到倾斜表面的所有面上，如下所示使用单元 .表面效应单