8利用MPC技术对solid-shell单元进行连接实例简支梁

1/12利用MPC技术对solid-shell单元进行连接实例----------简支梁一、问题描述梁的尺寸如下图所示，在梁的2000300表面上作用有大小为1MPa的压力，两端150圆柱面为支撑表面，分析其应力和变形情况。由于梁的形状和载荷都对称于梁跨度中点处横截面，分析时可取梁长度的一半。二、步骤分析1.选择单元类型通过PreprocessorElementTypleAdd/Edit/Delete出现如图1-1左所示对话框，单击Add；弹出如图1-1右所示对话框，在左侧列表中选“StructuralSolid”，在右侧列表中选”Brick20node95”，然后单击Apply按钮；再在左侧列表中选“StructuralShell”，在右侧列表中选”Elastic4node63”，然后单击Apply按钮；再在左侧列表中选“Contact”，在右侧列表中选”3Dtarget170”，然后单击Apply按钮；再在左侧列表中选“Contact”，在右侧列表中选”pt-to-surf175”，单击OK按钮。返回到”Eiementtype”对话框，在列表中选择”Type3TARGET170”，单击option按钮，弹出1-1右对话框，选择K5为”SLD/SLD”（SLD/SLD约束），单击OK按钮；在列表中选择”Type4CONTA175”单击option按钮，弹出1-2对话框，选择K2为”MPCalgorithm”（MPC算法），选择K12为”Bonded（always）”（接触面行为为绑定）单击OK按钮，单击”Elementtype”对话框的close按钮。2/12图1-1图1-22.定义实常数通过PreprocessorMaterialPropsMaterialModels,弹出RealConstants对话框，单击Add按钮，弹出如图2-1左所示对话框，选择Type2SHELL163，单击OK按钮，弹出如图2-1右所示对话框，在TK（I）文本框中输入0.02，单击OK按钮，于是定义了实常数1。再单击RealConstants对话框Add按钮，弹出如图2-1左所示对话框，选择Type4CONTA175，单击OK按钮，在弹出的对话框中不做输入直接单击OK，于是定义了实常数2。用定义实常数2的方法分别定义3、4、5。返回原来的对话框，单击close按钮。（定义实常数2、3、4、5用于识别不同的接触对）图2-13/123.定义材料模型通过PreprocessorMaterialPropsMaterialModels,弹出如图3-1左所示对话框，在右侧列表中按图示依次进行选择，然后会出现如图3-1右所示对话框，在个文本框中输入弹性模量2e11与泊松比0.3，单击OK按钮，然后关闭对话框。图3-14.创建体通过PreprocessorModelingCreateVolumesBlockByDimensions，弹出如图4-1左所示对话框，按照图示在以下文本框中输入相应参数，单击OK按钮，则生成如图4-1右所示体。图4-15.删除体保留面通过PreprocessorModelingDeleteVolumesOnly，弹出拾取窗口，拾取块，单击OK按钮;ranhou1通过PlotAreas显示面。6.打开线号与面号拾取菜单PlotctrlsNumbering，在弹出的对话框中将线号、面号打开。7.删除1、2面通过PreprocessorModelingDeleteAreaandBelow，弹出拾取窗口，拾取面1、2单击OK按钮。生成如图7所示图形。图74/128.创建体通过PreprocessorModelingCreateVolumesBlockByDimensions，弹出如图8-1左所示对话框，按照图示在以下文本框中输入相应参数，单击OK按钮，则生成如图8-1右所示图形。图8-19.创建关键点通过PreprocessorModelingCreateKeypointsInActiveCS，弹出如图9-1所示对话框，在NPT文本框中输入20，在X、Y、Z文本框中分别输入0,0,0.98，单击Apply按钮；相应的分别将以下关键点输入进去:210,0.1,0.98240,0.075,1.3220,0.1,1250,0,1.3230,0.075,1图9-110.创建直线通过命令l，20,21将在关键点20、21之间创建一直线，然后通过类似操作分别在关键点21、22和22、23和23、24和24、25和25、20之间创建关键点。通过plotLines,显示线。11.创建圆角通过PreprocessorModelingCreateLinesLineFillet，弹出拾取窗口，分别拾取直线27、28，单击OK，弹出如图11-1所示对话框，在RAD文本框中输入0.025，单击OK按钮。图11-112.创建面通过PreprocessorModelingCreateAreasArbitraryBylines，弹出拾取窗口，依次拾取直线25、26、31、28、29、30，单击OK按钮。生成如图12-1所示面。5/12图12-113.由面旋转挤出体通过PreprocessorModelingOperateExtrudeAreasAboutAxis，弹出拾取窗口，拾取面11，单击OK,拾取面11在Z轴上的两个关键点20、25，单击OK；在随后弹出如图13-1左所示的对话框中，在ABC文本框中输入360，单击OK按钮。生成如图13-1右所示图形。图13-114.交叠体通过PreprocessorModelingOperateBooleansOverlapVolumes，弹出拾取窗口，单击PickAll按钮。15.划分单元通过PreprocessorMeshingMeshTool,以下划分SHELL单元。选择ElementAttributes的下拉列表框为Areas，单击下拉列表框后面的Set按钮，弹出拾取窗口，选择面3、4、5、6，单击拾取窗口的OK按钮，弹出如图15-1左所示对话框，选择MAT下拉列表框为1，选择REAL下拉列表框为1，选择TYPE下拉列表框为2SHELL63单击OK按钮。单击SizeControls区域中Global后Set按钮，弹出如图15-1右对话框，在SIZE文本框中输入0.02，单击OK按钮。图15-16/12在MeshTool对话框的Mesh区域，按照图15-2所示对话框进行操作，单击Mesh按钮，弹出拾取窗口，选择面3、4、5、6，单击拾取窗口的OK按钮。生成如图15-2右所示图。图15-2以下划分SOLID单元。选择ElementAttributes的下拉列表框为Volumes，单击下拉列表框后面的Set按钮，弹出拾取窗口，单击PickAll按钮，弹出如图15-3左所示对话框，依照图15-3进行相应操作，单击OK按钮。选中复选框SmartSize，选择精度级别为5级。单击SizeControls区域中Global后Set按钮，弹出如图15-3右对话框，在SIZE文本框中输入0.0175，单击OK按钮。在MeshTool对话框的Mesh区域，按照图15-4左所示对话框进行操作，单击Mesh按钮，弹出拾取窗口，单击拾取窗口的PickAll按钮。生成如图15-4右所示图。图15-3图15-47/1216.为创建接触对，选择体上连接处节点拾取菜单UtilityMenuSelectEntities，弹出如图16-1所示对话框，在各下拉列表框、文本框、单选按钮中依次按图示进行选择或输入，单击Apply按钮。在拾取窗口的文本框中输入47，单击OK按钮。再在图16-1右所示对话框中，在各下拉列表框、文本框、单选按钮中依次按图示进行选择或输入，单击Apply按钮。图16-117.创建节点组拾取菜单UtilityMenuSelectComp/Assembly.CreatComponent,弹出如图17-1所示对话框，按照图示进行相应操作，单击OK按钮。图17-118.选择节点组拾取菜单UtilityMenuSelectComp/Assembly.SelectComp/Assembly，弹出如图18对话框，选择单选按钮bycomponentname单击OK按钮。在随后弹出的对话框中，单击OK按钮。图1819.指定单元属性通过PreprocessorModelingCreateElementsElemAttributes，弹出如图19对话框，按照图示对下列下拉列表进行相应选择，单击OK按钮。8/12图1920.创建接触对的目标单元通过PreprocessorModelingCreateElementsSurf/ContactSurfEffect.GeneralSurfaceNoextraNode，弹出拾取窗口，单击PickAll按钮。21.为创建接触对，选择面上连接处节点拾取菜单UtilityMenuSelectEntities弹出如图21-1所示对话框，进行相应操作，单击Apply按钮。弹出拾取窗口，在拾取窗口的文本框中输入5，单击OK按钮。接着在图21-1右对话框中进行相应操作，单击Apply按钮。图21-122.指定单元属性通过PreprocessorModelingCreateElementsElemAttributes，弹出如图22对话框，按照图示对下列下拉列表进行相应选择，单击OK按钮图229/1223.创建接触对的接触单元通过PreprocessorModelingCreateElementsSurf/ContactNodetoSurf，单击MeshFreeSurfaces对话框的OK按钮。弹出拾取窗口，单击PickAll按钮。于是在实体单元节点（面47上节点）和壳单元（线5上的节点）间创建了接触对，是参数为2。重复步骤18—23在面47上节点和线6上的节点创建了接触对，实常数为3；重复步骤18—23在面47上节点和线7上的节点创建了接触对，实常数为4；重复步骤18—23在面47上节点和线8上的节点创建了接触对，实常数为5。其中，在步骤24和步骤27指定单元属性时，要指定实常数分别为3、4、5。步骤26选择线时，需要将5分别改变为6、7、8。24.选择所有拾取菜单UtilityMenuSelectEverything。25.生成附加的虚拟壳单元拾取菜单UtilityMenuPreprocessorCoupling/CeqnShell/SolidInterface，弹出如图25-1对话框，在RID文本框中输入接触对的实常数2，单击OK按钮。对实常数3、4、5的接触对重复以上步骤。图25-126.施加约束通过SolutionDefineLoadsApplyStructuralDisplacementOnAreas,弹出拾取窗口，拾取面15、21、27、33（实体轴支撑表面），单击OK，弹出如图26-1所示对话框，在列表中选择“ALLDOF”，单击OK按钮。图26-127.选择对称面上节点拾取菜单UtilityMenuSelectEntities，弹出如图27-1所示对话框，按照图示对其进行相应操作，单击Apply按钮。10/12图27-128.在对称面上施加垂直该面方向上的位移约束通过SolutionDefineLoadsApplyStructuralDisplacementOnNodes,弹出拾取窗口，单击PickAll按钮，弹出如图28-1所示对话框，在列表中选择UZ，单击OK按钮。图28-129.选择所有，显示面拾取菜单UtilityMenuSelectEverything。拾取菜单UtilityMenuPlotAreas。30.施加载荷通过SolutionDefineLoadsApplyStructuralP