ansys学习教程-单元操作

1、单元操作,第四章,4. 单元操作,多数前处理 几何建模,网格划分， 甚至加载 是在建立实体模型中得到执行的。 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量。 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 梁的后处理和特殊单元数据 复合单元 (layered) 连接和合并单元（如桅杆、弹簧、对流）,January 30, 2001,.单元操作,本章将介绍如下特殊单元主题: A. 单元坐标系 B. 面对单元的影响 C. 单元表 D. 专题,January 30, 2001,单元操作 A. 单元坐标系,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

2、的力学量: 材料属性 (EX, KXX, etc.) 求解中的应力和应变计算 (EPX, SX, SY, etc.) 正如 MAT (材料), TYPE (单元类型), 和 REAL (实常数设置),单元坐标系ESYS是第四个单元属性,January 30, 2001,单元操作 .单元坐标系,缺省的 ESYS 定位依赖单元类型。例如: 线单元一般起于单元坐标x的 I节点 止于J节点 壳单元通常的缺省值是: 单元坐标 X的方向是从节点 I 到节点 J 在单元平面中单元坐标 Y垂直于单元坐标 X 单元坐标 Z由右手螺旋法则确定 实体单元的缺省作标是笛卡尔坐标,K,January 30, 2001,

3、单元操作 .单元坐标系,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向不平行。 作用在表面的切线压力对单元有影响.,January 30, 2001,单元操作 .单元坐标系,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). 过程如下： 1. 定义一个具有合适方位的局部坐标系。 位置任意设定. Utility Menu WorkPlane Local Coordinate Systems Create Local CS,January 30, 2001,单

4、元操作 .单元坐标系,2. 选择所需要的单元。 3. 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 EMODIF 命令 ( emodif,all,esys,11) 4. 再度激活所有单元并转回先前坐标系 (CSYS).,January 30, 2001,单元操作 .单元坐标系,壳单元法线 壳单元的法线方向。 定义外表面和内则面。 依次由定义单元的节点顺序(I-J-K-L)和内侧面决定。,有时需要翻转一些单元的法线来匹配模型中剩余的部分 在强大的图形处理模式中使用不同的颜色

5、来表示外表面和内侧面。,January 30, 2001,单元操作 .单元坐标系,翻转壳单元发线的两种方法: 翻转下伏面 或翻转单元本身 翻转下伏面: Preprocessor Move/Modify -Areas- Area Normals 接着用“正确”方位拾取面，ANSYS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）。,January 30, 2001,单元操作 .单元坐标系,直接颠倒壳单元: Preprocessor Move/Modify -Elements- Shell Normals 或 执行ENORM,P 接着用“正确”方位拾取一个单元,Januar

6、y 30, 2001,单元操作 .单元坐标系,演示: 进入 前处理PREP7 ，恢复文件 pipe.db (基本图形转换规范单元的壳体网格划分文件; 注意一些壳是颠倒的) Move/Modify Shell Normals (或执行 ENORM,P) 拾取一个紫色单元 再列单元和节点正确方位,January 30, 2001,单元操作 B. 面对单元的影响,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? 面对单元的影响为处理一些问题提供了有效的方法。,January 30, 2001,单元操作 .面对单元的影响

7、,特点: 象“皮肤”一样覆盖网格表面 如同面载荷的管道 很容易创建: 选择表面上感兴趣的节点. 激活恰当的单元类型 执行 ESURF (或 Preprocessor Create Elements Surf Effect .). 选择所有节点,January 30, 2001,单元操作 .面对单元的影响,对 2-D和 3-D模型都有用: SURF151 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,January 30, 2001,单元操作 .面对单元的影响,内容 5

8、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,January 30, 2001,单元操作 .面对单元的影响,内容5(续): 压力矢量的数值也依赖 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 在曲面上定义了一螺栓荷载。如下图位置1轮廓线所示。,January 30, 2001,单元操作 .面对单元的影响

9、,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,January 30, 2001,单元操作 .面对单元的影响,其他面对单元的影响的应用: 实体单元的扭矩 借助修改的单元坐标系施加切线荷载. 对轴和螺钉问题非常适用 热描述 (SURF151 & 152) 有许多内容, 包括: 转移到1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,January 30, 2001,单元操作 .面对单元的影响,演示: 进入前处理 PREP7 ，恢

10、复文件 boltload.db 添加 SURF154 作为单元类型 1 (显示选项) 选择孔的底面和与之接触的节点 激活类型 1，执行 ESURF操作建立表面单元 选择 everything 并列单元 选择类型1单元，对面 5 施加压力: value= 1000, val2= 0, val3= -1, val4= 0 选择t everything, 保存数据库文件，求解 在POST1中列 Y方向的应力 停留在 POST1中 (下一个演示),January 30, 2001,单元操作 C. 单元表,单元表,在 POST1 (综合后处理)中用得到, 有两个功能: 对结果数据执行算术运算 访问非直接

11、有用的结果数据 (如such as for certain line elements) 单元表有点象电子数据表: 每一行描绘一个单元 每一列由单元的数据构成,January 30, 2001,单元操作 . 单元表,一个单元表的标准形成过程由下列几个步骤构成: 首先选择需要的单元 把结果数据装填到表中 列出或绘出数据 执行所想要的算术运算 GUI方式下的 General Postproc Element Table.中给出了单元表的功能,January 30, 2001,单元操作 . 单元表,选择想要的单元 许多情况下，只需要在模型中为单元的子集使用单元表。. 因此,第一步就是挑选想要的单元:

12、 根据属性(MAT, TYPE, REAL, or ESYS) 根据他们的节点 根据向连接的模型实体 根据结果 等等.,January 30, 2001,单元操作 . 单元表,给单元表添加结果数据 明确想要添加的数据项并给它取一个名字或卷标，名字或卷标被用来列出、绘出数据或对数据进行操作。 使用 ETABLE 命令 (e.g, etable,evolume,volu) 或 Element Table Define Table,January 30, 2001,单元操作 . 单元表,一些数据类型只能被有序数识别，在单元参考手册中提供了有序数的大量资料。 例如, SURF154单元5号面上的有效压

13、力作为有序数 “SMISC 17.”被保存起来。 把SURF154 添加到单元表: etable,p5,smisc,17 参阅你手中的基础分析过程指导 (可网上浏览)，获取有序数方法的细节,January 30, 2001,单元操作 . 单元表,列出或绘出单元表数据 Element Table List Elem Table (或 PRETAB 命令),January 30, 2001,单元操作 . 单元表,Element Table Plot Elem Table (or PLETAB,name),January 30, 2001,单元操作 . 单元表,缺省不是求节点数据的平均, 每一个单元

14、有一种颜色. 为了得到平滑的轮廓线，激活求平均按钮。,January 30, 2001,单元操作 . 单元表,注意每个单元的每个数据项只有一个值:即该单元的平均或有效值。 例如,如果把节点的位移 UX添加到单元表,单元节点的平均 UX就被存储到每个单元。 其他检阅单元表数据的方法: 把数据绘制成图线从而获得径线图或列数据。 可以添加3个标量数 (如单元x方向的压力，y方向的压力,z方向的压力)，合并他们可获得一矢量图。 查看 PLVECT 命令获取细节,January 30, 2001,单元操作 . 单元表,执行操作 有点象电子数据表，可以在单元表的列间进行算术运算。 一些有用的操作: 两列相

15、加 (SADD) 乘 (SMULT) 比较和保存两列的最大值和最小值 (SMAX or SMIN) 每列的和 (SSUM 对选择的批单元的总量的计算很有用 等等,January 30, 2001,单元操作 . 单元表,例如:,January 30, 2001,单元操作 . 单元表,若一个想要的操作无效，可以把单元表中的项上载到一数组参数，使用数组操作。 使用 *VGET 命令 （或 Utility Menu Parameters Get Array Data) 接着使用一个数组操作: *VOPER, *VSCFUN, 等 例如,象平均数和标准偏离这些统计量在单元表水平上无法计算，但可以在数组水

16、平上计算。,January 30, 2001,单元操作 . 单元表,更新单元表 如果为不同的载荷步骤或从不同的结果文件读进结果，单元表不会自动更新。,执行 ETABLE,REFL (或在单元表数据对话框中点击 Update 按钮) 来“填充”或更形单元表。 列头部的 “current” 或 “previous” 标示依赖数据项的状况。,January 30, 2001,单元操作 . 单元表,既然单元表不能自动更新，那么就很容易比较两个载荷步的结果或两个不同的分析,如下所示: 读载荷步1,把结果项作为A1保存到单元表 。 接着读进载荷步2 ，把结果项作为A2保存到单元表。 现在可以比较 A1 和

17、 A2，把最大值和最小值保存到第三列，或进行其他想要的操作。 这项设置可以被扩展来比较相同模型的不同结果文件。,January 30, 2001,单元操作 .单元表,单元表的保存和删除: 通过保存ANSYS数据库来保存单元表: 在POST1 中保存数据库(Toolbar SAVE_DB 或 SAVE 命令). 或退出ANSYS时使用 “Save everything” 选项来保存 (Toolbar QUIT 或 /EXIT,ALL 命令). 删除全部单元表: Element Table Erase Table 或 ETABLE,ERASE 删除单元表中的一项（列）: 使用单元表数据对话框中的

18、Delete 按钮. 或 ETABLE,name,ERASE,January 30, 2001,单元操作 .单元表,演示: 继续先前的 “bolthole” 演示 选择 TYPE 1 单元 (SURF154s) 和所有与他们接触的节点 打开 SURF154 的帮助 ，显示 “Output Definitions” 和 “Item and Sequence Numbers” tables. 注意5EFF (面5上的有效压力) 是 SMISC 17. 在单元表中以 P5的名字保存 SMISC,17 , 以有平均和无平均画它和列它 选择 everything, 返回前处理 PREP7, 设置 SURF154 (Options K11 = full area w/tan)单元的 KEYOPT(11)=2，这将把