ansys学习教程--2_04-单元操作

单元操作第四章INTRODUCTIONTOANSYS5.7-Part2TrainingManualJanuary30,2001Inventory#0014434-24.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）INTRODUCTIONTOANSYS5.7-Part2TrainingManualJanuary30,2001Inventory#0014434-3...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INTRODUCTIONTOANSYS5.7-Part2TrainingManualJanuary30,2001Inventory#0014434-4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INTRODUCTIONTOANSYS5.7-Part2TrainingManualJanuary30,2001Inventory#0014434-5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IJXKXYZIJLXgYgZgIJKPMNOXYZINTRODUCTIONTOANSYS5.7-Part2TrainingManualJanuary30,2001Inventory#0014434-6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.XgYgZgXINTRODUCTIONTOANSYS5.7-Part2TrainingManualJanuary30,2001Inventory#0014434-7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(CSYS11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.•UtilityMenuWorkPlaneLocalCoordinateSystemsCreateLocalCSINTRODUCTIONTOANSYS5.7-Part2TrainingManualJanuary30,2001Inventory#0014434-8单元操作...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。•PreprocessorMove/Modify-Elements-ModifyAttrib•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).INTRODUCTIONTOANSYS5.7-Part2TrainingManualJanuary30,2001Inventory#0014434-9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来表示外表面和内侧面。INTRODUCTIONTOANSYS5.7-Part2TrainingManualJanuary30,2001Inventory#0014434-10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:–PreprocessorMove/Modify-Areas-AreaNormals–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）。INTRODUCTIONTOANSYS5.7-Part2TrainingManualJanuary30,2001Inventory#0014434-11单元操作...单元坐标系•直接颠倒壳单元:–PreprocessorMove/Modify-Elements-ShellNormals–或执行ENORM,P–接着用“正确”方位拾取一个单元INTRODUCTIONTOANSYS5.7-Part2TrainingManualJanuary30,2001Inventory#0014434-12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/ModifyShellNormals(或执行ENORM,P)•拾取一个紫色单元–再列单元和节点正确方位INTRODUCTIONTOANSYS5.7-Part2TrainingManualJanuary30,2001Inventory#0014434-13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。INTRODUCTIONTOANSYS5.7-Part2TrainingManualJanuary30,2001Inventory#0014434-14单元操作...面对单元的影响•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PreprocessorCreateElementsSurfEffect...).•选择所有节点INTRODUCTIONTOANSYS5.7-Part2TrainingManualJanuary30,2001Inventory#0014434-15单元操作...面对单元的影响•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。–F152&154是面单元(热和结构的)，表示3-D模型的面。•本节只讨论SURF154,其他单元可同理处理。SURF154同单元参考手册中的描述lINTRODUCTIONTOANSYS5.7-Part2TrainingManualJanuary30,2001Inventory#0014434-16单元操作...面对单元的影响•SURF154使用不同的单元面号来承担不同类型的载荷。•面号在“ApplyPRESonelems”对话框中(Solution-Loads-ApplyPressuresOnElements),如下所示.或在SFE命令的LKEY范围内:–SFE,ELEM,LKEY,PRES,,VAL1,VAL2,VAL3,VAL4INTRODUCTIONTOANSYS5.7-Part2TrainingManualJanuary30,2001Inventory#0014434-17单元操作...面对单元的影响•假设给一套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。内容1:–法线方向的压力.–作用在单元上的绝对值(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).INTRODUCTIONTOANSYS5.7-Part2TrainingManualJanuary30,2001Inventory#0014434-18单元操作...面对单元的影响内容2和3:–切线压力，分别沿着单元坐标X和Y–例如:sfe,eflat,3,pres,,1000sfe,eslope,2,pres,,1000(eflat和eslope由单元构成)INTRODUCTIONTOANSYS5.7-Part2TrainingManualJanuary30,2001Inventory#0014434-19单元操作...面对单元的影响内容4:–法线压力,锥形压力.数值=P1+XgP2+YgP3+ZgP4•P1-P4被列入VAL1-VAL4（SFE命令）•Xg,Yg,Zg是单元综合点的笛卡尔坐标.•P2,P3,P4分别是全局坐标中的斜率，若留空白缺省为P1–作用在单元上的绝对值(沿单元坐标Z的方向).XgP2Xg=0P1INTRODUCTIONTOANSYS5.7-Part2TrainingManualJanuary30,2001Inventory#0014434-20单元操作...面对单元的影响内容4(续):–例如,施加一沿X方向、大小从200到1000的锥形压力，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,,600,200,0,0INTRODUCTIONTOANSYS5.7-Part2TrainingManualJanuary30,2001Inventory#0014434-21单元操作...面对单元的影响内容5–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242322g4g3g2PPPZPYPXPINTRODUCTIONTOANSYS5.7-Part2TrainingManualJanuary30,2001Inventory#0014434-22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。INTRODUCTIONTOANSYS5.7-Part2TrainingManualJanuary30,2001Inventory#0014434-23单元操作...面对单元的影响–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INTRODUCTIONTOANSYS5.7-Part2TrainingManualJanuary30,2001Inventory#0014434-24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INTRODUCTIONTOANSYS5.7-Part2TrainingManualJanuary30,2001Inventory#0014434-25单元操作...面对单元的影响•演示:–进入前处理PREP7，恢复文件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，