ANSYS 中的表面效应单元
ANSYS 中的表面效应单元
使用表面效应单元施加载荷
* 有时，可能需要施加所使用单元不支持的表面载荷，例如：可能需要在实体结构单元上施加沿表面切向或任何方向的均布载荷；在热实体单元的表面上同时施加热流载荷和对流载荷，或者施加指定的辐射，等。在这种情况，可以用表面效应单元覆盖需要施加载荷的表面并使用它们作为一个管道以施加所需的载荷。
* 目前可以使用的表面效应单元：对二维问题：SURF151和SURF153；对三维问题：SURF152和SURF154。
* 怎样施加如下的压力荷载：
–像剪切荷载一样与表面相切的荷载？
–像螺栓荷载一样在表面上变化的荷载？
–像屋顶上冰载荷一样与面成一定角度的载荷
- 像水压一样的非均布压力载荷？
* 表面效应单元为处理这些问题提供了有效的方法。
表面效应单元的特点：
* 像“皮肤”一样覆盖在网格表面
* 如同面载荷的管道
* 很容易创建，一般操作过程如下：
- 选择感兴趣表面上的节点；
- 激活恰当的单元类型；
- 执行 ESURF (或 Preprocessor > Create > Elements > Surf Effect > GenerlSurf > No Extra…)；
- 选择所有节点，定义 SURF 单元。
* 对 2-D 和 3-D 模型都有用:
–SURF151 & 153 是线单元 (热和结构的)，表示 2-D 模型的边界线。
–SURF152 & 154 是面单元 (热和结构的)，表示 3-D 模型的边界面。
* 本节只讨论 SURF154，其它单元可同样处理。
SURF154 单元，详见参考手册中的描述
* SURF154 使用不同的单元面号来接受不同类型的载荷。
* 面号在“Apply PRES on elems”对话框中：
Solution > Difine Loads > Apply > Pressures > On Elements，如下所示。
或在 SFE 命令的 LKEY 范围内：
SFE, ELEM, LKEY, PRES, , VAL1, VAL2, VAL3, VAL4
* 假设给一组 SURF154 单元施加幅值为 1000 的压力，它的方向取决于使用了单元的那一个面。其中：
面 1：
–法线方向的压力。
–正值作用到单元里 (沿着单元坐标 -Z 的方向)。
–例如: sfe,all,1,pres,,1000 (选定所要的单元之后)。
面 2 和 3：
–切向压力，分别沿着单元坐标 X 和 Y
–例如：
sfe,eflat,3,pres,,1000
sfe,eslope,2,pres,,1000
(eflat 和 eslope 是由单元构成的 Component)
面 4：
* 法向压力, 渐变压力：
压力数值 = P1 + Xg P2 + Yg P3 + Zg P4
- P1-P4 被列入 VAL1-VAL4（SFE命令）
- Xg,Yg, Zg 是单元积分点的笛卡尔坐标.
- P2, P3, P4 分别是总体坐标中的斜率，若留空白缺省为 P1
* 正值作用到单元里 (沿单元坐标–Z 的方向)。
* 例如, 施加一沿 X 方向、大小从 200 到 1000 的渐变压力，作用范围在 X 轴上的 -2 到 +2
- 斜率 P2 = (1000-200) / 4 = 200; P3 = 0; P4 = 0
- P1 是在 Xg=0 处的值，按 P1= 2 (200) + 200 = 600 计算
- sfe, eflat, 4, pres, , 600, 200, 0, 0
面 5：指定方向的面载荷
* P1 - 数值的压力矢量。
* 方向 =
* P2, P3, P4 - 现在代表矢量的方向余弦，对数值无影响。
* 例如：
sfe, eflat, 5, pres, , 1000, -1, -1, 0
定义了 X-Y 面内 45 度方向的压力。
* 压力矢量的幅值也依赖 KEYOPT(11)。
* KEYOPT(11)=0 (缺省) 和 1 给单元的突出面施加压力。
- 对螺钉荷载有用(或销钉荷载)。
- 例如：
sfe, ecurv, 5, pres, , 1000, 0, -1, 0
在曲面上定义了一个螺栓荷载。如下图位置 1 轮廓线所示。
– KEYOPT(11) = 2 对整个面施加压力。
- 对斜面有用(如屋顶)或风载荷。
- 如：
sfe, eslope, 5, pres, , 1000, 0, -1, 0
对整个斜面定义了完全相同的压力。如下图所示：
其他表面效应单元的应用：
* 实体单元的扭矩
- 借助修改的单元坐标系施加切向荷载。
- 对轴和螺钉问题非常适用。
* 热描述 (SURF151 & 152) 有许多内容，包括:
- 传输到一维管道单元FLUID116 的热量。
- 通过一个面的热量损失的简便计算。
- 辐射。
表面效应单元例题 1：
- 在斜面上施加指定方向的载荷
- 创建有限元模型时，应同时定义单元类型 SURF154：
然后选中 surf154 单元，设置相关的选项：
- SURF154 单元及其单元坐标系：
单元坐标系的 x 轴从节点 I 到节点 J；节点 K 与节点 I、J 一起构成单元坐标系的 XY 平面，然后由右手定则确定 Z 轴：
- 所用的模型如下，在其中某个表面上施加压力载荷。以下说明对单元选项的不同设置所产生的表面压力：
1 对于 surf154 单元的不同选项，压力方向是不一样的。
首先将压力坐标系设为单元坐标系，看压力方向什么样：
surf154 单元的单元坐标系：
- 然后先选择并显示表面效应单元，再在表面效应单元上施加不同的压力，在如下选择框中点击 Pick All ：
- 选择不同的 Load Key，可以施加不同方向的载荷。当压力坐标系为单元坐标系时：1 –(-z) 单元表面的法线方向；2 –(+x) 切线方向；3
–(+y) 切线方向；4 - (-z) 法线方向，线性变化；5 –指定矢量方向：
- 压力坐标系为单元坐标系时，不同的Load Key 对应的载荷方向：
为了让压力坐标系使用局部坐标系，需要先修改受载单元的单元坐标系为对应的局部坐标系，操作如下：
2 将压力坐标系设为局部坐标系，看压力方向什么样：
- 然后在表面效应单元上施加不同的压力，先显示表面效应单元，然后点击Pick All ：
- 此处修改各表面效应单元的坐标系为与总体直角坐标系平行的坐标系 (不能直接使用总体直角坐标系)。为此需要先创建一个与总体直角坐标系平行的局部坐标系 11：
- 再将需要施加压力载荷的表面效应单元的坐标系转换为该局部坐标系：
- 选择不同的 Load Key，可以施加不同方向的载荷。当压力坐标系为局部坐标系时：Load Key = 1,2,3 时压力方向与局部坐标系的坐标轴方向一致；4 –仍是单元表面的 (-z) 法线方向，线性变化；5 –指定矢量方向：
- 压力坐标系为局部坐标系 11 (平行总体直角坐标系) 时，不同的Load Key 对应的载荷方向：
ANSYS中单元类型介绍和单元的选择原则
ANSYS中单元类型介绍和单元的选择原则 ANSYS中单元类型的选择 初学ANSYS的人，通常会被ANSYS所提供的众多纷繁复杂的单元类型弄花了眼，如何选择正确的单元类型，也是新手学习时很头疼的问题。 类型的选择，跟你要解决的问题本身密切相关。在选择单元类型前，首先你要对问题本身有非常明确的认识，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的帮助文档中都有非常详细的描述，要结合自己的问题，对照帮助文档里面的单元描述来选择恰当的单元类型。 1.该选杆单元（Link）还是梁单元(Beam)？ 这个比较容易理解。杆单元只能承受沿着杆件方向的拉力或者压力，杆单元不能承受弯矩，这是杆单元的基本特点。 梁单元则既可以承受拉，压，还可以承受弯矩。如果你的结构中要承受弯矩，肯定不能选杆单元。 对于梁单元，常用的有beam3,beam4,beam188这三种，他们的区别在于： 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。 3)、beam188是3D梁单元，可以根据需要自定义梁的截面形状。（常规是6个自由度，比如是用于桁架等框架结构，如鸟巢，飞机场的架构） 2.对于薄壁结构，是选实体单元还是壳单元？ 对于薄壁结构，最好是选用shell单元，shell单元可以减少计算量，如果你非要用实体单元，也是可以的，但是这样计算量就大大增加了。而且，如果选实体单元，薄壁结构承受弯矩的时候，如果在厚度方向的单元层数太少，有时候计算结果误差比较大，反而不如shell单元计算准确。 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，计算精度比shell63更高，
Ansys的热载荷及热单元类型
Ansys的热载荷及热单元类型 Ansys的6种热载荷 ANSYS共提供了6种载荷，可以施加在实体模型或单元模型上，包括：温度、热流率、对流、热流密度、生热率和热辐射率。 1. 温度 作为第一类边界条件，温度可以施加在有限元模型的节点上，也可以施加在实体模型的关键点、线段及面上。 2. 热流率 热流率（Heal Flow)—种节点集中载荷，只能施加在节点或关键点上，主要用于线单元模型。提示：如果温度与热流率同时施加在某一节点上，則ANSYS读取温度值进行计算。 3.对流 对流（Convection)是一种面载荷，用于计算流体与实体的热交换。它可以施加在有限元模型的节点及单元上，也可以施加在实体模型的线段和面上。 4.热流密度 热流密度，又称热通量（Heat Flux)，单位为W/m2。热流密度是一种面载荷，表示通过单位面积的热流率。当通过单位面积的热流率己知时，可在模型相应的外表面施加热流密度。若输入值为正，则表示热流流入单元：反之，则表示热流流出单元。它可以施加在有限元模型的节点及单元上，也可以施加在实体模型的线段和面上。 提示：热流密度与对流可以施加在同一外表面，但ANSYS将读取最后施加的面载荷进行计算。 5. 生热率 如前所述，生热率既可看成是材料的一种基本属性，又可作为载荷施加在单元上，它可以施加在有限元模型的节点及单元上，也可以施加在实体模型的关键点、线段、面及体上。 6. 热辐射率 热辐射率也是一种面载荷，通常施加于实体的外表面。它可以施加在有限元模型的节点及单元上，也可以施加在实体模型的线段和面上。
Ansys的热单元类型 ANSYS 10.0热分析共提供了 40余种单元，其中包括辐射单元、对流单元、特殊单元以及前面所介绍的耦合场中-元等。其中常见的用于热分析的单元有16种： 下面一次对各单元进行介绍●MASS71 维度：1D、2D、3D 节点数：1 自由度：温度 性质：质量单元 几何形状 ●LINK31 维度：2D、3D 节点数：2 自由度：温度 性质：热辐射单元 几何形状
ANSYS选择正确的单元类型
初学ANSYS的人，通常会被ANSYS所提供的众多纷繁复杂的单元类型弄花了眼，如何选择正确的单元类型，也是新手学习时很头疼的问题。 单元类型的选择，跟你要解决的问题本身密切相关。在选择单元类型前，首先你要对问题本身有非常明确的认识，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的帮助文档中都有非常详细的描述，要结合自己的问题，对照帮助文档里面的单元描述来选择恰当的单元类型。 1.该选杆单元（Link）还是梁单元(Beam)？ 这个比较容易理解。杆单元只能承受沿着杆件方向的拉力或者压力，杆单元不能承受弯矩，这是杆单元的基本特点。梁单元则既可以承受拉，压，还可以承受弯矩。如果你的结构中要承受弯矩，肯定不能选杆单元。对于梁单元，常用的有beam3,beam4,beam188这三种，他们的区别在于： 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。 3)beam188是3D梁单元，可以根据需要自定义梁的截面形状。 2.对于薄壁结构，是选实体单元还是壳单元？ 对于薄壁结构，最好是选用shell单元，shell单元可以减少计算量，如果你非要用实体单元，也是可以的，但是这样计算量就大大增加了。而且，如果选实体单元，薄壁结构承受弯矩的时候，如果在厚度方向的单元层数太少，有时候计算结果误差比较大，反而不如shell单元计算准确。 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，计算精度比shell63更高，但是由于节点数目比shell63多，计算量会增大。对于一般的问题，选用shell63 就足够了。除了shell63,shell93之外，还有很多其他的shell单元，譬如shell91,shell131，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。通常情况下，shell63单元就够用了。 3.实体单元的选择。 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，都可以退化为四面体和棱柱体，单元的主要功能基本相同,(SOLID185还可以用于不可压缩超弹性材料)。Solid92, solid187可以归为第二类，他们都是带中间节点的四面体单元，单元的主要功能基本相同。 实际选用单元类型的时候，到底是选择第一类还是选择第二类呢？也就是到底是选用六面体还是带中间节点的四面体呢？如果所分析的结构比较简单，可以很方便的全部划分为六面体单元，或者绝大部分是六面体，只含有少量四面体和棱柱体，此时，应该选用第一类单元，也就是选用六面体单元；如果所分析的结构比较复杂，难以划分出六面体，应该选用第二类单元，也就是带中间节点的四面体单元。
使用 ANSYS 表面效应单元施加周向载荷的一个例子
使用 ANSYS 表面效应单元施加周向载荷的一个例子 作者：Simwe 来源：互联网发布时间：2012-05-09 【收藏】【打印】复制连接【大中小】我来说两句：(0) 逛逛论坛 本例主要说明如何在圆柱坐标系中使用表面效应单元来定义表面载荷，以施加扭矩之类的载荷。 所使用的几何模型如图，是两个镶嵌在一起的圆柱体。为了划分MAP 网格，将它切割为8 块： 虽然切割后的模型可以采用MAP 方式划分网格，但是为了更有一般性，这里采用Free 方式划分网格，所用单元是SOLID45 单元，它退化后是线性四面体，在结果分析中是不推荐的，这里只是为了说明问题，为了简单而使用。实际结构分析时，仍推荐Solid92 或Solid95 二次单元：
定义表面效应单元： Main Menu > Preprocessor > Element Type > Add/Edit/Delete > Add > Surface Effict > Surf154
为了在圆柱坐标系中使用表面效应单元，不能使用系统的圆柱坐标系，而必须另外创建局部圆柱坐标系。 采用三个KP 点(或节点，或三个指定坐标点) 来创建局部坐标系，为此，在GUI 中显示Lines：
创建局部坐标系： Utility Menu > Workplane > Local Coordinate > Create Local CS > By 3 Keypoints > 弹出选择KP 对话框 顺序选择3 个KP 点：
选择3 个KP 点后，弹出创建坐标系对话框： 在其中，设置坐标系编号为11；坐标系类型为Cylindrical：
(仅供参考)ANSYS软件中常用的单元类型
ANSYS软件中常用的单元类型 一、单元 （1）link(杆)系列： link1(2D)和link8(3D)用来模拟珩架，注意一根杆划一个单元。 link10用来模拟拉索，注意要加初应变，一根索可多分单元。 link180是link10的加强版，一般用来模拟拉索。 （2）beam(梁)系列： beam3(2D)和beam4(3D)是经典欧拉梁单元，用来模拟框架中的梁柱，画弯据图用etab 读入smisc数据然后用plls命令。注意：虽然一根梁只划一个单元在单元两端也能得到正确的弯矩图，但是要得到和结构力学书上的弯据图差不多的结果还需多分几段。该单元需要手工在实常数中输入Iyy和Izz，注意方向。 beam44适合模拟薄壁的钢结构构件或者变截面的构件，可用"/eshape,1"显示单元形状。 beam188和beam189号称超级梁单元，基于铁木辛科梁理论，有诸多优点：考虑剪切变形的影响，截面可设置多种材料，可用"/eshape,1"显示形状，截面惯性矩不用自己计算而只需输入截面特征，可以考虑扭转效应，可以变截面（8.0以后），可以方便地把两个单元连接处变成铰接（8.0以后，用ENDRELEASE命令）。缺点是：8.0版本之前beam188用的是一次形函数，其精度远低于beam4等单元，一根梁必须多分几个单元。8.0之后可设置“KEYOPT(3)=2”变成二次形函数，解决了这个问题。可见188单元已经很完善，建议使用。beam189与beam188的区别是有3个结点，8.0版之前比beam188精度高，但因此建模较麻烦，8.0版之后已无优势。 (3)shell(板壳)系列 shell41一般用来模拟膜。 shell63可针对一般的板壳，注意仅限弹性分析。它的塑性版本是shell43。加强版是shell181（注意18*系列单元都是ansys后开发的单元，考虑了以前单元的优点和缺陷，因而更完善），优点是：能实现shell41、shell63、shell43...的所有功能并比它们做的更好，偏置中点很方便（比如模拟梁板结构时常要把板中面望上偏置），可以分层，等等。 (4)solid(体)系列 土木中常用的就solid45、solid46、solid65、solid95等。 solid45就不用多说了，solid95是它的带中结点版本。
本文介绍用ANSYS APDL命令流实现加载表面效应单元的任意方向荷载的相关内容
本文介绍用ANSYS APDL命令流实现加载表面效应单元的任意方向荷载的相关内容。 !用表面效应单元加任意方向的荷载 finish /PREP7 et,1,45 !定义实体单元solid45 et,2,154 !定义三维表面效应单元 KEYOPT,2,2,0 !指定表面效应单元的K2=0，所加荷载与单元坐标系方向相同 KEYOPT,2,4,1 !指定表面效应单元的K4=0，去掉边中点，成为四结点表面单元 block,-5,5,-5,5,0,5 !建实体模型 mp,dens,1,2000 mp,ex,1,10e9 mp,prxy,1,0.2 asel,s,loc,z,5.0,5.0 !选中实体上表面 AATT, 1, , 2, 0, !指定实体上表面用154号单元 MSHAPE,0,2D MSHKEY,1 esize,,5 amesh,all !对上表面划分网格 allsel,all VATT, 1, , 1, 0 !指定实体用45号单元 MSHAPE,0,3D MSHKEY,1 vmesh,all /PSYMB,ESYS,1 !显示单元坐标系 esel,s,type,,2 !选中实体上表面的表面效应单元以方便加荷载 sfe,all,1,pres,,50 !在面内加Z向荷载，大小为50，荷载方向可通过值的正负控制sfe,all,2,pres,,100 !在面内加X向荷载，大小为100 sfe,all,3,pres,,150 !在面内加Y向荷载，大小为150 /psf,pres,,2,0,1 !以箭头方式显示所加荷载
!如果已经知道荷载在整体坐标系内的方向失量为(0,1,1)，可以用如语句加该方向的荷载 sfe,all,5,pres,,100,0,1,1 !荷载值100后的三个数为方向失量 allsel,all eplot
最新ansys单元类型汇总
a n s y s单元类型
在结构分析中，“结构”一般指结构分析的力学模型。 按几何特征和单元种类，结构可分为杆系结构、板 壳结构和实体结构。 杆系结构：其杆件特征是一个方向的尺度远大于其它两个方向的尺度，例如长度远大于截面高度和宽度的 梁。单元类型有杆、梁和管单元（一般称为线单元）板壳结构：是一个方向的尺度远小于其它两个方向尺度的结构，如平板结构和壳结构。单元为壳单元 实体结构：则是指三个方向的尺度约为同量级的结构，例如挡土墙、堤坝、基础等。单元为3D实体单元和2D 实体单元 杆系结构： ①当构件15>L/h≥4时，采用考虑剪切变形的梁单元。 ②当构件L/h≥15时, 采用不考虑剪切变形的梁单元。 ③BEAM18X系列可不必考虑的上限，但在使用时必须 达到一定程度的网格密度。 对于薄壁杆件结构，由于剪切变形影响很大，所以必 须考虑剪切变形的影响。 板壳结构： 当L/h<5～8时为厚板，应采用实体单元。 当5～8<L/h<80～100时为薄板，选2D体元或壳元 当L/h>80～100时,采用薄膜单元。 对于壳类结构，一般R/h≥20为薄壳结构，可选择薄 壳单元，否则选择中厚壳单元。 对于既非梁亦非板壳结构，可选择3D实体单元。 杆单元适用于模拟桁架、缆索、链杆、弹簧等构件。该类单元只承受杆轴向的拉压，不承受弯矩，节点只有 平动自由度。不同的单元具有弹性、塑性、蠕变、膨胀、 大转动、大挠度（也称大变形）、大应变（也称有限应变）、应力刚化（也称几何刚度、初始应力刚度等）等 功能 ⑴杆单元均为均质直杆，面积和长度不能为零（LINK11 无面积参数）。仅承受杆端荷载，温度沿杆元长线性变 化。杆元中的应力相同，可考虑初应变。 ⑵LINK10属非线性单元，需迭代求解。LINK11可作用线 荷载；仅有集中质量方式。 ⑶LINK180无实常数型初应变，但可输入初应力文件， 可考虑附加质量；大变形分析时，横截面面积可以是变 化的，即可为轴向伸长的函数或刚性的。 ⑷通常用LINK1和LINK8模拟桁架结构，如屋架、网架、 网壳、桁架桥、桅杆、塔架等结构，以及吊桥的吊杆、 拱桥的系杆等构件，必须注意线性静力分析时，结构
ANSYS中单元类型介绍和单元的选择原则
ANSYS中单元类型介绍和单元的选择原则ANSYS中单元类型的选择 初学ANSYS的人，通常会被ANSYS所提供的众多纷繁复杂的单元类型弄花了眼，如何选择正确的单元类型，也是新手学习时很头疼的问题。 类型的选择，跟你要解决的问题本身密切相关。在选择单元类型前，首先你要对问题本身有非常明确的认识，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的帮助文档中都有非常详细的描述，要结合自己的问题，对照帮助文档里面的单元描述来选择恰当的单元类型。 1.该选杆单元（Link）还是梁单元(Beam)？ 这个比较容易理解。杆单元只能承受沿着杆件方向的拉力或者压力，杆单元不能承受弯矩，这是杆单元的基本特点。 梁单元则既可以承受拉，压，还可以承受弯矩。如果你的结构中要承受弯矩，肯定不能选杆单元。 对于梁单元，常用的有beam3,beam4,beam188这三种，他们的区别在于： 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。 3)、beam188是3D梁单元，可以根据需要自定义梁的截面形状。（常规是6个自由度，比如是用于桁架等框架结构，如鸟巢，飞机场的架构） 2.对于薄壁结构，是选实体单元还是壳单元？ 对于薄壁结构，最好是选用shell单元，shell单元可以减少计算量，如果你非要用实体单元，也是可以的，但是这样计算量就大大增加了。而且，如果选实体单元，薄壁结构承受弯矩的时候，如果在厚度方向的单元层数太少，有时候计算结果误差比较大，反而不如shell单元计算准确。 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，计算精度比shell63更高，但是由于节点数目比shell63多，计算量会增大。对于一般的问题，选用shell63就足够了。
ansys表面效应单元模拟一螺栓扭转问题)
ansys表面效应单元模拟一螺栓扭转问题 表面效应单元模拟一螺栓扭转问题表面效应单元模拟一螺栓扭转问题模拟一螺栓扭转问题描述：表面效应单元：类似一层皮肤，覆盖在实体单元的表面。它利用实体表面的节点形成单元。因此，表面效应单元不增加节点数量（孤立节点除外），只增加单元数量。用 ANSYS 对螺栓模型施加扭转荷载，求解并在后处理器中观察整体柱坐标系下的 UY。载荷和边界条件:沿螺栓上端的扭矩Mt 等效为切向等效切应力：q=10MPa，底部固定 (UX=UY=UZ=0)。设:螺栓直径d=100mm，螺栓长度 L=200mm，螺帽直径 D=160mm,螺帽高度 H=30mm。材料应力—应变关系为线弹性模型，弹性模量 E = 200GPa ，泊松比ν = 0.3 。 2.1 进入ANSYS ANSYSED 10.0 →input Initial jobname: bolt_torque →OK 2.2 设置计算类型Main Menu: Preferences… →select Structural → OK 2.3 选择单元类型Main Menu: Preprocessor →Eleme nt Type →Add/Edit/Delete →Add →select Solid Brick 8node 45 → Apply→ select Surface Effect →3D structural 154 OK (back to Element Types window) → Close 2.4 定义材料参数Main Menu: Preprocessor →Material Props →Material Models →Structural →Linear →Elastic →Isotropic →input EX:200E3, PRXY:0.3 → OK 注意前后单位的一致性，本例后面的单位应用 mm，所以此处弹性模量用 200E 3. 2.5 生成几何模型生成带帽螺栓,用 Sweep 方法，分别生成中空圆环状的螺帽(R=80mm, r=50mm, H=30mm)和圆柱状的螺栓(r=50mm，L=200mm)，然后用布尔命令 Glue，将两体结合. Main Menu: Preprocessor →Modeling →Create →Volumes →Cylinder →By Di mensions 在弹出的对话框中输入 Outer radius 50, Z-coordinates0 200 →Apply 在对话框中输入螺帽的尺寸。Outer radius 50,Optional inner radius 80, Z-coordinates 0 30. →OK 生成图形之后点击 ansys 截面右上角的蓝色立方体按键（Isometric view）Utility Menu →workplane →offset WP by Increments, 在弹出的对话框中 XY，YZ，ZX 一栏中填入 0，-90,0 →OK Main Menu: Preprocessor →Modeling →Operate →Booleans →Divide →Volu by WrkPlane →Pick All →点击蓝色立方体（Isometric view）Main Menu: Preprocessor →Modeling →Operate →Booleans →Glue →Volumes →Pick All 2.6 网格划分 Main Menu: Preprocessor → Meshing → MeshTool 在弹出的MeshTool 对话框中，并在 SizeControls 一栏中的 Lines 组里点击 set 按键。用鼠标选中所有圆的轮廓线，如图。（如果选错可以点击鼠标左键取消）选好之后在左边的 Element Size on lines 的对话框中点击 Apply。会弹出Element Sizes on Picked Lines 对话框。在 NDIV 栏里填入 5 →Apply. 同样做法，选 AB 段→NDIV：5.选 BC，CD 段→NDIV： 2. →OK Main Menu: Preprocessor → Meshing → MeshTool 在对话框第 4 栏 Shape 组中选中 Hex 和 Sweep 选项。选中后点 击 Sweep 按钮。弹出的对话框选择 Pick All。 2.7 选择螺栓帽的侧表面, 然后选择与面相关的节点: Utility Menu → Select → Entities → Areas → From Full: 用鼠标选取螺栓帽的侧表 OK
Ansys单元类型设置
Ansys单元类型设置 一、单元类型选择概述: ANSYS的单元库提供了100多种单元类型，单元类型选择的工作就是将单元的选择范围缩小到少数几个单元上； 单元类型选择方法： 1.设定物理场过滤菜单，将单元全集缩小到该物理场涉及的单元； 二、单元类型选择方法（续一） 2.根据模型的几何形状选定单元的大类，如线性结构则只能用“Plane、Shell”这种单元去模拟； 3.根据模型结构的空间维数细化单元的类别，如确定为“Beam”单元大类之后，在对话框的右栏中，有2D和3D的单元分类，则根据结构的维数继续缩小单元类型选择的范围； 三、单元类型选择方法（续二） 4.确定单元的大类之后，又是也可以根据单元的阶次来细分单元的小类，如确定为“Solid-Quad”，此时有四种单元类型：Quad 4node 42 Quad 4node 183 Quad 8node 82 Quad 8node 183 前两组即为低阶单元，后两组为高阶单元； 四、单元类型选择方法（续三） 5.根据单元的形状细分单元的小类，如对三维实体，此时则可以根据单元形状是“六面体”还是“四面体”，确定单元类型为“Brick”还是“Tet”； 五、单元类型选择方法（续四） 6.根据分析问题的性质选择单元类型，如确定为2D的Beam单元后，此时有三种单元类型可供选择，如下：2D elastic 3 2Dplastic 23 2D tapered 54，根据分析问题是弹性还是塑性确定为“Beam3”或“Beam4”，若是变截面的非对称的问题则用“Beam54”。 六、单元类型选择方法（续五） 7.进行完前面的选择工作，单元类型就基本上已经定位在2-3种单元类型上了，接下来打开这几种单元的帮助手册，进行以下工作： 仔细阅读其单元描述，检查是否与分析问题的背景吻合、
最新ANSYS 中的表面效应单元.doc
ANSYS 中的表面效应单元 使用表面效应单元施加载荷 * 有时，可能需要施加所使用单元不支持的表面载荷，例如：可能需要在实体结构单元上施加沿表面切向或任何方向的均布载荷；在热实体单元的表面上同时施加热流载荷和对流载荷，或者施加指定的辐射，等。在这种情况，可以用表面效应单元覆盖需要施加载荷的表面并使用它们作为一个管道以施加所需的载荷。* 目前可以使用的表面效应单元：对二维问题：SURF151和SURF153；对三维问题：SURF152和SURF154。 * 怎样施加如下的压力荷载： –像剪切荷载一样与表面相切的荷载？ –像螺栓荷载一样在表面上变化的荷载？ –像屋顶上冰载荷一样与面成一定角度的载荷？ - 像水压一样的非均布压力载荷？ * 表面效应单元为处理这些问题提供了有效的方法。 表面效应单元的特点： * 像“皮肤”一样覆盖在网格表面 * 如同面载荷的管道 * 很容易创建，一般操作过程如下： - 选择感兴趣表面上的节点； - 激活恰当的单元类型； - 执行ESURF (或Preprocessor > Create > Elements > Surf Effect > GenerlSurf > No Extra…)； - 选择所有节点，定义SURF 单元。
* 对2-D 和3-D 模型都有用: – SURF151 & 153 是线单元(热和结构的)，表示2-D 模型的边界线。 – SURF152 & 154 是面单元(热和结构的)，表示3-D 模型的边界面。 * 本节只讨论SURF154，其它单元可同样处理。 SURF154 单元，详见参考手册中的描述 * SURF154 使用不同的单元面号来接受不同类型的载荷。 * 面号在“Apply PRES on elems”对话框中： Solution > Difine Loads > Apply > Pressures > On Elements，如下所示。 或在SFE 命令的LKEY 范围内： SFE, ELEM, LKEY, PRES, , VAL1, VAL2, VAL3, VAL4
ANSYS命令流学习笔记18-表面效应单元
! ANSYS命令流学习笔记18-表面效应单元surface effect !学习重点： !1 表面载荷的施加 当施加表面载荷时，在WorkBench中可以很方便地施加。但其本质也是借助表面效应单元来完成的。譬如当实体结构表面施加沿切向或者任何方向的均布载荷（甚至不均布?）时，都可以使用表面效应单元。 !2 表面效应单元的建立 表面单元，意思就是要依附于现有单元的表面，利用现有节点形成单元，因此单元增加，而节点不增加。单元通过制定坐标系方向等，施加不同方向的载荷。 !3 表面效应单元的典型应用 目前可以使用的表面效应单元：对二维问题：SURF151和SURF153；对三维问题：SURF152和SURF154。151和152为热表面效应单元，153和154为结构表面效应单元。 表面单元可以很好用，如下例子中的通过表面施加扭矩；总之就是定义与表面成各种方向力的载荷。在热流问题也有广泛应用。 !问题描述 ! 在workbench中可以轻松实现其定义，根据图示边界条件，得出位移结果如右图。这里把此问题转到APDL里运行。并再熟悉一下接触设定。（案例参考ansys官方教程，有点不同） !APDL命令： finish /clear /title,surf effect ~parain,'2s','x_t' !导入当前路径下的2s.x_t文件，包括所有体面线。实在不想在APDL 里建模了，这是在SCDM中建模导出的文件。 /facet,normal /replot !单位m、Pa !!!以上导入x_t模型
et,1,solid185 r,2 real,2 et,2,surf154 mp,ex,1,2.1e11 mp,prxy,1,0.3 !定义材料1为结构钢 mshape,0,3D mshkey,2 esize,0.0005 !网格无关分析之后，选择该尺寸，因为接触存在，网格需要细分vsweep,all !划分网格 !!!以上定义材料及划分网格 !复习下接触，而且规则形状分开，方便简单划分网格 r,3 mat,1 real,3 et,3,targe170 et,4,conta174 keyopt,4,12,5 !bonded约束 vsel,s,loc,z,0.04,0.05 asel,s,loc,z,0.04 type,3 nsla,s,1 esln,s,0 esurf !根据线创建target170 allsel vsel,s,loc,z,0,0.04 asel,s,loc,z,0.04 type,4 nsla,s,1 esln,s,0 esurf !根据线创建contact174 !!!以上建立两个体之间的绑定接触 !建立surf154单元，为3D面单元 csys,1 allsel asel,s,loc,x,0.015 !切换到圆柱坐标系，方便选择圆周上节点 nsla,s,1
ANSYS中单元的选择
在结构分析中，“结构”一般指结构分析的力学模型。按几何特征和单元种类，结构可分为杆系结构、板壳结构和实体结构。杆系结构：其杆件特征是一个方向的尺度远大于其它两个方向的尺度，例如长度远大于截面高度和宽度的梁。元类型有杆、梁和管单元（一般单称为线单元）。板壳结构：是一个方向的尺度远小于其它两个方向尺度的结构，如平板结构和壳结构。单元为壳单元。实体结构：则是指三个方向的尺度约为同量级的结构，例如挡土墙、堤坝、基础等。单元为3D实体单元和2D 实体单元。 杆系结构： ①当构件15>L/h≥4时，采用考虑剪切变形的梁单元。（h为杆系的高度） ②当构件L/h≥15时, 采用不考虑剪切变形的梁单元。 ③BEAM18X系列可不必考虑L/h的值，但在使用时必须达到一定程度的网格密度。对于薄壁杆件结构，由于剪切变形影响很大，所以必须考虑剪切变形的影响。 板壳结构： 当L/h<5～8时为厚板，应采用实体单元。（h为板壳的厚度）当5～8
对于壳类结构，一般R/h≥20为薄壳结构，可选择薄壳单元，否则选择中厚壳单元。 对于既非梁亦非板壳结构，可选择3D实体单元。 杆单元适用于模拟桁架、缆索、链杆、弹簧等构件。该类单元只承受杆轴向的拉压，不承受弯矩，节点只有平动自由度。不同的单元具有弹性、塑性、蠕变、膨胀、大转动、大挠度（也称大变形）、大应变（也称有限应变）、应刚化（也称几何刚度、初始应力刚度等）等功能 ⑴杆单元均为均质直杆，面积和长度不能为零（LINK11无面积参数）。仅承受杆端荷载，温度沿杆元长线性变化。杆元中的应力相同，可考虑初应变。 ⑵LINK10属非线性单元，需迭代求解。LINK11可作用线荷载；仅有集中质量方式。 ⑶LINK180无实常数型初应变，但可输入初应力文件，可考虑附加质量；大变形分析时，横截面面积可以是变化的，即可为轴向伸长的函数或刚性的。 ⑷通常用LINK1和LINK8模拟桁架结构，如屋架、网架、网壳、桁架桥、桅杆、塔架等结构，以及吊桥的吊杆、拱桥的系杆等构件，必须注意线性静力分析时，结构不能是几何可
ANSYS热分析-表面效应单元
ANSYS热分析指南(第五章) 第五章表面效应单元 5.1简介 表面效应单元类似一层皮肤，覆盖在实体单元的表面。它利用实体表面的节点形成单元。因此，表面效应单元不增加节点数量（孤立节点除外），只增加单元数量。 ANSYS 5.7中热分析专用表面效应单元为SURF151(2-D)以及SRUF152(3-D)。 有关单元的详细描述请参阅《ANSYS Element Reference》。 5.2表面效应单元在热分析中的应用 利用表面效应单元可更加灵活地定义表面热载荷： 当热流密度和热对流边界条件同时施加于同一表面时，必须将其中一个施加于实体单元表面，另一个施加在表面效应单元。建议将热对流边界施加于表面效应单元。 可将热对流边界条件中的流体温度施加于孤立节点上，将对流系数施加于表面单元，这样，可更灵活地控制对流载荷。 当对流系数随温度变化时，表面效应单元可提供设置计算对流系数的选项。 表面效应单元还可以用于模拟点与面的辐射传热。 5.3表面效应单元的有关热分析设置选项 SURF151是单元可用于多种载荷和表面效应的应用。可以覆盖在任何二维热实体单元的表面(除轴对称谐波单元PLANE75和PLANE78外)。该单元可用于二维热分析，多种载荷和表面效应可以同时存在。SURF151单元有2到4个节点，如考虑对流传热和辐射的影响需要定义一个外部节点。传热量和热对流量
以表面载荷的形式施加在单元上。详细单元说明请参见《ANSYS Theory Reference》。 SURF152是三维热表面效应单元，可用于多种载荷和表面效应的应用。它可以覆盖在任何三维热单元的表面，该单元可用于三维热分析。该单元中多种载荷和表面效应可以同时存在。详细单元说明请参见《ANSYS Theory Reference》。 选定单元： 命令：ET GUI：Main Menu>Preprocessor>Element Type>Add/Edit/Delete>Options分析设置选项： 中间节点： Include：keyopt(4)=0 Exclude：keyopt(4)=1 如果实体单元为带中间节点的单元，如Solid90，则设为Include，否则为Exclude。 是否有孤立节点： Exclude：Keyopt(5)=0 Include：Keyopt(5)=1 如果在表面效应单元上施加热流密度，则为Exclude；如果在表面效应单元上施加热对流，则可为Exclude，也可为Include。如果有孤立节点，则对流系数施加在表面效应单元上，流体温度施加在孤立节点上。如果无孤立节点，则对流系数和流体温度都施加在表面效应单元上。 热流密度或对流边界条件： 忽略热流密度和对流边界条件：Keyopt(8)=0
ANSYS中不同单元之间的连接问题
一般来说，按“杆梁壳体”单元顺序，只要后一种单元的自由度完全包含前一种单元的自由度，则只要有公共节点即可，不需要约束方程，否则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，也不妨碍二者之间的关系，这有点类同于梁与杆的关系。 （3）梁与体则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）壳与体则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，有一定的局限性，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致，将不连续、自由度不协调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 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致，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系）。 （2）利用约束方程菜单路径Main Menu>preprocessor>Coupling/Ceqn>shell/solid Interface创建壳与实体模型之间的装配关系。 （3）利用ANSYS接触向导功能定义模型之间的装配关系。选择菜单路径Main
ansys各种单元及使用
ansys单元类型种类统计 单元名称种类单元号 LINK (共12种) 1,8,10,11,31,32,33,34,68,160,167,180 PLANE (共20种)2,13,25,35,42,53,55,67,75,77,78,82,83,121,145,146,162,182,183,223 BEAM (共09种)3,4,23,24,44,54,161,188,189 SOLID (共30 种)5,45,46,62,64,65,69,70,87,90,92,95,96,97,98,117,122,123,127,128,147,148,164,168, 185,186,187,191,226,227 COMBIN (共05种)7,14,37,39,40 INFIN (共04种)9,47,110,111 CONTAC (共05种)12,26,48,49,52 PIPE (共06种)16,17,18,20,59,60 MASS (共03种)21,71,166 MATRIX (共02种)27,50 SHELL (共19种)28,41,43,51,57,61,63,91,93,99,131,132,143,150,157,163,181,208,209 FLUID (共14种)29,30,38,79,80,81,116,129,130,136,138,139,141,142 SOURC (共01种)36 HYPER (共06种)56,58,74,84,86,158 VISCO (共05种)88,89,106,107,108 CIRCU (共03种)94,124,125 TRANS (共02种)109,126 INTER (共05种)115,192,193,194,195 HF (共03种)118,119,120 ROM (共01种)144 SURF (共04种)151,152,153,154 COMBI (共01种)165 TARGE (共02种)169,170 CONTA (共06种)171,172,173,174,175,178 PRETS (共01种)179 MPC (共01种)184 MESH (共01种)20
ansys_死活单元
如果模型中加入（或删除）材料，模型中相应的单元就“存在”（或消亡）。单元生死选项就用于在这种情况下杀死或重新激活选择的单元。（可用的单元类型在表6－1中列出。）本选项主要用于钻孔（如开矿和挖通道等），建筑物施工过程（如桥的建筑过程），顺序组装（如分层的计算机芯片组装）和另外一些用户可以根据单元位置来方便的激活和不激活它们的一些应用中。单元生死功能只适用于ANSYS/Multiphysics，ANSYS/Mechanical和ANSYS/Structural产品。 Table 6-1 Elements with birth and death capability LINK1 SURF19 SHELL41 SOLID64 LANE83 SHELL143 PLANE2 IPE20 LANE42 SOLID65 SOLID87 SURF151 BEAM3 MASS21 SHELL43 LANE67 SOLID90 SURF152 BEAM4 SURF22 BEAM44 LINK68 SOLID92 SURF153 SOLID5 BEAM23 SOLID45 SOLID69 SHELL93 SURF154 LINK8 BEAM24 LANE53 SOLID70 SOLID95 SHELL157 LINK10 PLANE25 BEAM54 MASS71 SOLID96 TARGE169 LINK11 MA TRIX27 PLANE55 SOLID72 SOLID97 TARGE170 PLANE13 LINK31 SHELL57 SOLID73 SOLID98 CONTA171 COMBIN14 LINK32 PIPE59 PLANE75 SHELL99 CONTA172 PIPE16 LINK33 PIPE60 PLANE77 PLANE121 CONTA173 PIPE17 LINK34 SOLID62 PLANE78 SOLID122 CONTA174 PIPE18 PLANE35 SHELL63 PLANE82 SOLID123 在一些情况下，单元的生死状态可以根据ANSYS的计算数值决定，如温度，应力，应变等。可以用ETABLE命令（Main Menu>General Postproc>Element Table>Define Table）和ESEL命令（Utility Menu>Select>Entities）来确定选择的单元的相关数据，也可以改变单元的状态（溶和，固结，俘获等）。本过程对于由相变引起的模型效应（如焊接过程中原不生效的熔融材料变为生效的模型体的一部分），失效扩展和另外一些分析过程中的单元变化是有效的。 单元生死是如何工作的？ 要激活“单元死”的效果，ANSYS程序并不是将“杀死”的单元从模型中删除，而是将其刚度（或传导，或其他分析特性）矩阵乘以一个很小的因子[ESTIF]。因子缺省值为1.0E-6，可以赋为其他数值（详见“施加载荷并求解”一章）。死单元的单元载荷将为0，从而不对载荷向量生效（但仍然在单元载荷的列表中出现）。同样，死单元的质量，阻尼，比热和其他类似效果也设为0值。死单元的质量和能量将不包括在模型求解结果中。单元的应变在“杀死”的同时也将设为0。 与上面的过程相似，如果单元“出生”，并不是将其加到模型中，而是重新激活它们。用户必须在PREP7 中生成所有单元，包括后面要被激活的单元。在求解器中不能生成新的单元。要“加入”一个单元，先杀死它，然后在合适的载荷步中重新激活它。 当一个单元被重新激活时，其刚度，质量，单元载荷等将恢复其原始的数值。重新激活的单元没有应变记录（也无热量存储等）。但是，初应变以实参形式输入（如LINK1 单元）的不为单元生死选项所影响。而且，除非是打开了大变形选项[NLGEOM,ON],一些单元类型将以它们以前的几何特性恢复（大变形效果有时用来得到合理的结果）。单元在被激活后第一个求解过程中同样可以有热应变（等于a*(T-TREF)),如果其承受热量体载荷。
ANSYS单元类型选择方法
ANSYS单元类型选择方法 最近在学习ANSYS，收集到一些资料，跟大家分享一下：还有心得体会将在后面写出来跟同行们交流！ 下面是有关ANSYS分析中的单元选择方法： 一、单元类型选择概述： ANSYS的单元库提供了100多种单元类型，单元类型选择的工作就是将单元的选择范围缩小到少数几个单元上； 单元类型选择方法： 1.设定物理场过滤菜单，将单元全集缩小到该物理场涉及的单元； 二、单元类型选择方法（续一） 2.根据模型的几何形状选定单元的大类，如线性结构则只能用“Plane、Shell”这种单元去模拟； 3.根据模型结构的空间维数细化单元的类别，如确定为“Beam”单元大类之后，在对话框的右栏中，有2D和3D的单元分类，则根据结构的维数继续缩小单元类型选择的范围； 三、单元类型选择方法（续二） 4.确定单元的大类之后，又是也可以根据单元的阶次来细分单元的小类，如确定为“Solid-Quad”，此时有四种单元类型： Quad 4node 42 Quad 4node 183 Quad 8node 82 Quad 8node 183 前两组即为低阶单元，后两组为高阶单元； 四、单元类型选择方法（续三） 5.根据单元的形状细分单元的小类，如对三维实体，此时则可以根据单元形状是“六面体”还是“四面体”，确定单元类型为“Brick”还是“Tet”； 五、单元类型选择方法（续四） 6.根据分析问题的性质选择单元类型，如确定为2D的Beam单元后，此时有三种单元类型可供选择，如下：2D elastic 3 2Dplastic 23 2D tapered 54，根据分析问题是弹性还是塑性确定为“Beam3”或“Beam4”，若是变截面的非对称的问题则用“Beam54”。 六、单元类型选择方法（续五）