ANSYS板壳问题实例
ANSYS有限元分析——ANSYS板壳问题实例
2、分析类型静力分析3、问题描述板壳问题4、ANSYS单位m N Pa5、单元SHELL63：4节点（每个节点6个自由度）6、材料弹性模量和泊松比7、实常数厚度8、建模取1/4模型41进入ANSYS程序→ANSYSED 9.0→ANSYS Product Launcher→change the working directory into yours →input Initial jobname:board→Run2 设置计算类型ANSYS Main Menu: Preferences →select Structural →OK3 定义材料参数ANSYS Main Menu: Preprocessor →Material Props→Material Models →Structural →Linear →Elastic→Isotropic →input EX:2e11, PRXY:0.3 →OK54 选择单元类型ANSYS Main Menu:Preprocessor →Element Type→Add/Edit/Delete→Add →select Shell Elastic 4node 63→OK (back to Element Types window) →Close (the Element Type window)65、定义实常数ANSYS Main Menu: Preprocessor →Real Constants…→Add…→select Type 1→OK→input Shell thickness at node I :0.01→OK →Close (the Real Constants Window)76、创建矩形ANSYS Main Menu:Preprocessor →Modeling →Create →Areas→Rectangle→By Dimensions →依次按下图输入：→OK87、划分单元ANSYS Main Menu: Preprocessor →Meshing →Mesh Tool →OK(Size Controls) Global: Set →input NDIV:20→Mesh Tool →Mesh :select Areas→Shape:Quad→Free→Mesh →Pick All →Close( the Mesh Tool window)98、施加固定边界ANSYS Main Menu: Solution→Define Loads →Apply→Structural →Displacement→On Lines→拾取上边和右边→OK→select Lab2:ALL DOF →OK109、施加对称约束边界ANSYS Main Menu: Solution→Define Loads →Apply→Structural →Displacement →Symmetry B.C →On Lines→拾取下边和左边→OK1111 分析计算ANSYS Main Menu: Solution →Solve →Current LS→OK(to closethe solve Current Load Step window) →OK12、挠度ANSYS Main Menu: General Postproc→Plot Results→Contour Plot→Nodal Solu→select: DOF solution, Z-Component of displacement→OK13按右侧的等侧视图141617板壳单元的压力载荷面1 (I-J-K-L)，（底部，+Z方向）面2 (I-J-K-L)，（顶部，-Z方向）面3 (J-I)，面 4 (K-J)，面 5 (L-K)，面 6 (I-L)19显示壳单元的厚度ANSYS命令菜单栏：PlotCtrls>Style >Size and Style→弹出对话框中（Display of element项设置为On)控制壳单元的结果输出ANSYS Main Menu: General Postproc→Options for OutpTop layer: 顶面Middle layer:中面Bottom layer：底面2021作业三要求1、属于力学的那类问题？2、单位制；单元类型；单元描述；实常数；材料参数3、划分网格的方案，施加载荷和边界条件4、计算结果的体现：MISIS 应力和位移，需要知道最大值以及位置。
ansys板壳计算
4 板壳问题当比较薄的构件承受横向力作用时，它将发生弯曲变形，此时需要利用板壳理论来计算。
Ａｎｓｙｓ中板壳单元是同一种单元，最常用的是弹性壳体单元Ｓｈｅｌｌ６３，它可以模拟板，也可以模拟薄壳，或者厚壳。
壳体单元上的荷载是通过ＳＦ（Ｓｕｒｆａｃｅ Ｆｏｒｃｅ）来定义压力的。
ＳＦＡ和ＳＦＥ分别是对面积或者单元定义表面压力的。
壳体单元计算结果可以直接给出内外表面的应力值。
下面几个实例的代码均在Ａｎｓｙｓ５．６的ＥＤ版中调试通过。
４．１ ＤｒａｗＰｉｐｅ．ｔｘｔ 利用拉伸操作建立膨胀弯管模型 化工管道的弯管，主要用来释放温度和内压引起的轴向变形的，这里我们通过拉伸（Ｅｘｔｒｕｄｅ）操作建立一个膨胀弯管模型的一半。
由于ＥＤ版的限制，这里的直线管段长度较短。
为了方便起见，在直线段的端部采用了固定端约束（图中用彩色箭头标识），弯管上部的对称位置采用了对称面约束（图中用Ｓ表示）。
同样的原因，这里单元划分的尺寸取的较大，管道的应力计算结果不够理想． 下图给出的是管道在内压作用下的Ｍｉｓｅｓ应力。
全部代码如下： ＦＩＮＩＳＨ ！退出以前模块 ／ＣＬＥＡＲ，ＮＯＳＴＡＲＴ ！清除内存中的所有数据，不读入初始化文件 ／ＦＩＬＥＮＡＭＥ，ＤＲＡＷＰＩＰＥ ／ＴＩＴＬＥ，ＤｒａｗＰｉｐｅ．ｔｘｔ， Ａ ｓａｍｐｌｅ ｔｏ Ｇｅｎｅｒａｔｅ Ｅｌｂｏｗ ｂｙ Ｅｘｔｒｕｄｅ Ｏｐｅｒａｔｉｏｎ． ／ＰＲＥＰ７ ！进入前处理模块ＰＲＥＰ７ ｋ，１ ！定义位于管道轴线上的控制点１至６ ｋ，２，，，１ ｋ，３，，０．８，１ ｋ，４，，０．８，１．５ ｌ，１，２ ！定义通过这些控制点的直线 ｌ，２，３ ｌ，３，４ ｌｆｉｌｌｔ，１，２，．２８ ！对这些相交的直线定义倒角 ｌｆｉｌｌｔ，２，３，．２８ ｋ，２１！定义第２１号关键点 ｃｉｒｃｌｅ，２１，．１ ！以２１号关键点为圆心，０．１为半径作圆，圆弧线编号依次是６，７，８，９ ／ＶＩＥＷ，１，１，１，１ ＡＤＲＡＧ，６，７，８，９，，，１，４，２，５，３ ！开始沿前面定义的路径用圆扫描形成管道，管道轴线是１，４，２，５，３号线 ｅｔ，１，ｓｈｅｌｌ６３ ！定义第一类单元为壳单元ＳＨＥＬＬ６３ ｒ，１，．０１ ！定义单元的第一类实常数：Ｔｈｉｎｋｎｅｓｓ＝０．０１ ｍｐ，ｅｘ，１，３ｅ１１ ！定义第一类材料的弹性模量ＥＸ＝３ｅ１１ ＤＬ，６，ＡＬＬ，ＡＬＬ，０ ！定义６，７，８，９号线固定端条件 ＤＬ，７，ＡＬＬ，ＡＬＬ，０ ＤＬ，８，ＡＬＬ，ＡＬＬ，０ ＤＬ，９，ＡＬＬ，ＡＬＬ，０ ＤＬ，４２，，ＳＹＭＭ ！定义４２，４５，４７，４９号线对称条件 ＤＬ，４５，，ＳＹＭＭ ＤＬ，４７，，ＳＹＭＭ ＤＬ，４９，，ＳＹＭＭ ＳＦＡ，ＡＬＬ，１，ＰＲＥＳＳ，１ ！对所有面定义压力荷载，大小为１ ＥＳＩＺＥ，０．０８，０， ！单元划分尺寸０．０８ ＡＭＥＳＨ，ＡＬＬ ！单元划分 ／ＳＯＬＵ ！进入求解模块ＳＯＬＵＴＩＯＮ ＳＯＬＶＥ ！开始求解 ／ＰＯＳＴ１ ！进入后处理模块ＰＯＳＴ１ ＳＥＴ，１ ！读入第一个荷载步的计算结果 ＰＬＮＳＯＬ，Ｓ，１ ！在图形窗口显示结点上的主应力 ＦＩＮＩＳＨ ！退出后处理模块 ４．２ Ｊｕｅｚｕ．ｔｘｔ 管道噘嘴模型受内压作用 噘嘴是管道加工过程中的一类主要缺陷，是指在卷边时边缘部分的曲率没有达到管道的曲率要求，是圆截面管道在焊缝位置处出现一个凸起。
板壳单元计算示例
图8-12圆弧旋转角度设置对话框
在ARC选项栏中填写旋转角度180°，生成圆弧。 建立关键点，点号分别为4，5，6 （ 0.05,0,-0.1 ），（ -0.05,0,-0.1 ），（ 0,0.05,-0.1 ）。 建立完关键点后沿关键点生成线，将图形连接如图 8-13所示图形。运行Modeling>Operate>Booleans>Add> Lines，利用布尔运算将线相加：将CD，DE相加为一条 线，另外将圆弧的两段线加为一条线。 生成面：运行 Preprocessor>Modeling>Create>Areas>Arbitrary>By lines ，拾取相交后的线可得到如图 8-14 所示的图形。
ANSYS板壳单元计算示例
1 问题描述
开口的圆弧为 180 °，半径为 0.05m ， CA 长为 0.1m ，壳体厚 0.001m ， CDE =90 °，弹性模量 E=210GPa，μ =0.3。约束：边CD和边DE全约束。承 受载荷：B点作用集中载荷F＝10N，方向水平向右。
图8-5 壳体示意图
图8-10 设置实常数对话框
（4）建立模型 生成圆环，选择Preprocessor> Modeling>Create>Lines>Arcs>By Cent&Radius ，弹出如图 8-11 所示 对话框，填写数据0,0,0，单击 Apply 按钮，接着对话框提示再选 取一点，填入0.05作为半径，单击 OK 按钮，弹出如图 8-12 所示对话 框。
图8-13 壳体线框模型
图8-14 壳体模型
（5）划分网格 设置网格大小：运行MeshTool，弹出如图8-15所示 对话框，在Smart Size前面打勾，将下面的条形框拉到 最右边。点击Mesh，拾取壳体。划分网格完 毕，如图8-16所示。
ansys平面和壳问属的有限元分析
平面和壳问属的有限元分析第—节基本知，识严格地说，任何弹性物体都是处在三维受力状态，因而都是空间问题，但是在一定条件下，许多空间问题可以简化为平面问题，从而使计算工作量大大减少。
典型的平面问题有平面应力问题和平面应变问题。
板壳问题是工程实际中最常遇到的问题之一。
一、平面应力问题平面应力问题是指受力体在z方向上尺寸很小(即呈平板状)，外载荷都与x轴垂直，且沿z轴方向没有变化，假设受力体在z方向上的尺寸为h，平分h的平面成为中间平面，简称中面，则在z=±h/2处的外表面上不受任何载荷，如图8—1所示。
在建立模型时，以受力体的中面尺寸建立模型。
二、平面应变问题平面应变问题是指受力体在z方向的尺寸很大，所受的载荷又平行于其横截面(垂直于x 轴)且不沿长度方向(z方向)变化，即物体的内在因素和外来作用都不沿长度方向变化，如图8-2所示。
对于有些问题，例如挡土墙和水坝的受力问题，虽然其结构不是无限长，而且在靠近两端之处的横截面也往往是变化的，并不符合无限长柱形体的条件，但实践证明，这些问题是很接近于平面应变问题的，对于离开两端较远之处，按平面应变问题进行分析计算，得出的结果是可以满足工程实际要求的。
表8-1是常用的平面应力问题和平面应变问题的单元类型和用途。
在利用ANSYS进行有限元分析时，将这些单元定义为新的单元后，如平面应力问题，设置单元配置项KEYOPT(3)为Plane stree或Plane stress with thickness input(考虑板的厚度)；如为平面应变问题，设置单元配置项KEYOPT(3)为Plane strain。
第150页三、壳的问题对于两个曲面所限定的物体，如果曲面之间的距离比物体的其他尺寸小很多，就称之为壳体。
并且这两个曲面称为壳面。
距两壳面等距的点形成的曲面成为中间曲面，简称中面。
对受力体进行有限元分析时，以中面尺寸建立模型。
表8-2是常用的壳单元类型和用途。
ANSYS平面问题实际例题分析讲解-PPT
理论值 ANSYS 比值 值
PLANE 中部最大 42(4节 应力 点)
固定端最 大应力
57、 56、 457MPa 24MPa
51、 49、 073MPa 3MPa
0、979 0、965
PLANE 中部最大 82(8节 应力 点)
固定端最 大应力
57、
57、
1、004
457MPa 666MPa
51、 51、 1、000 073MPa 083MPa
Preprocessor > Solution >Analysis Type > New Analysis,
ANSYS Main Menu: Solution →Solve →Current LS →OK(to close the solve Current Load Step window) →OK
上机报告要求白底; 要求作业名为自己得名字; 要求图清晰,排版清楚。
１、定义作业名
ANSYS Utility Menu: File →Change Title
２、如何查有限元模型得单元数与节点数
ANSYS Utility Menu: Utility Menu →List →Picked Entities+
input NDIV:6 →Apply →拾取短边得两条线→OK → input NDIV:1 →OK
3、划分网格 6)划分网格
Mesh Tool →Mesh : select Areas→ Shape:Quad→Free → Mesh → Pick All
→Close( the Mesh Tool window)
3、划分网格 1)定义单元类型
3、划分网格 2)定义实常数(厚度)
ANSYS标准求解过程实例
ANSYS标准求解过程实例下面将通过一个简单实例学习ANSYS有限元分析的标准求解过程，同时熟悉ANSYS界面系统环境及其菜单操作方法，从而建立ANSYS有限元分析过程的初步概念。
如图1所示，一个中间带有圆孔板件结构，长度为5m、宽度为1m、厚度为0.1m,正中间有一个半径为0.3m的孔。
板的左端完全固定，板的右端承受面向内右的均布拉力，大小为2000N/m。
结构的材料为普通A3钢，弹性模量为112 Pa，10泊松比为0.3。
计算在拉力作用下结构的变形和等效应力分布。
首先，制定分析方案。
（1）分析类型：材料是线弹性，结构静力分析。
（2）模型类型：板壳模型，采用板壳单元，选用Shell63号单元，其厚度为单元实常数。
（3）边界条件：左侧线上施加固定支撑。
（4）载荷施加：右侧线上施加均布压力。
（5）分析方法：交互式菜单分析完成分析过程。
图1 一端固支一端受拉的带孔板壳模型及几何尺寸第1步，开始新分析，分析准备工作。
（1）清除内存，开始一个新分析：选取菜单Utility Menu> File> Clear&Start New，弹出Clears database and Start New对话框，采用默认状态，单击OK 按钮，弹出Verity确认对话框，单击Yes按钮。
（2)指定工作文件名，选取菜单Utility Menu> File>Change Jobname，弹出Change Jobname对话框，在Enter New Title项输入example1，然后单击OK 按钮。
（3)指定分析标题：选取菜单Utility Menu> File>Change Title，弹出Change Title对话框，在Enter New Title项输入This is my first ANSYS exercise and 学号，然后单击OK按钮。
（4）重新刷新图形窗口：选择菜单Utility Menu>Plot>Replot，输入的标题显示在图形窗口的左下角位置，结果如图2所示。
最新利用ansys-workbench关于实体单元和壳体单元建模问题01
利用a n s y s-
w o r k b e n c h关于实体单元和壳体单元建模
问题01
如下1mm*30mm*100mm的板，先用实体模型进行建模：网格划分：
约束为一端固定，再另外一自由端加垂直面的荷载1KN：
当量应力结果：
应力线性化结果1：
应力线性化结果2：
再对其抽取中面做成壳：
网格划分：Top应力结果：
Middle结果：Bottom结果:
对比结果可以发现：
1、在壳单元相同位置的Top，Bottom和Middle三个应力结果无差异。
2、在实体的路径一处膜应力为33，一次加二次也为33，在壳单元相同位置的Top，Bottom和Middle三个应力为30，大致相等。
但在路径2膜应力为56，一次加二次应力为64，而用壳单元均为56，无变化。
ANSYS一种结构瞬态分析实例
一个瞬态分析的例子练习目的：熟悉瞬态分析过程练习过程：瞬态(FULL)完全法分析板-梁结构实例如图1所示板-梁结构，板件上表面施加随时间变化的均布压力，计算在下列已知条件下结构的瞬态响应情况。
全部采用A3钢材料，特性：杨氏模量=2e112/m N 泊松比=0.3 密度=7.8e33/m Kg板壳： 厚度=0.02m四条腿（梁）的几何特性：截面面积=2e-42m 惯性矩=2e-84m 宽度=0.01m 高度=0.02m压力载荷与时间的关系曲线如图2所示。
图1 质量梁-板结构及载荷示意图20 1 2 4 6 时间（s ）图 2 板上压力-时间关系分析过程第1步：设置分析标题1. 选取菜单途径Utility Menu>File>Change Title 。
2. 输入“ The Transient Analysis of the structure ”，然后单击OK 。
第2步：定义单元类型单元类型1为SHELL63，单元类型2为BEAM4第3步：定义单元实常数实常数1为壳单元的实常数1，输入厚度为0.02（只需输入第一个值，即等78厚度壳）实常数2为梁单元的实常数，输入AREA 为2e-4惯性矩IZZ=2e-8，IYY ＝2e-8宽度TKZ=0.01，高度TKY=0.02。
第5步：杨氏模量EX=2e112/m N 泊松比NUXY=0.3 密度DENS=7.8e33/m Kg 第6步：建立有限元分析模型1． 创建矩形，x1=0,x2=2,y1=0,y2=12． 将所有关键点沿Z 方向拷贝，输入DZ ＝－13． 连线。
将关键点1，5；2，6；3，7；4，8分别连成直线。
4． 设置线的分割尺寸为0.1，首先给面划分网格；然后设置单元类型为2，实常数为2，对线5到8划分网格。
第7步：瞬态动力分析1. 选取菜单途径Main Menu>Solution>-Analysis Type-New Analysis ，弹出New Analysis对话框。
ANSYS案例——20例ANSYS经典实例】
ANSYS案例——20例ANSYS经典实例】针对【典型例题】3.3.7(1)的模型，即如图3-19所示的框架结构，其顶端受均布力作用，用有限元方法分析该结构的位移。
结构中各个截面的参数都为：113.010PaE=，746.510mI-=，426.810mA-=，相应的有限元分析模型见图3-20。
在ANSYS平台上，完成相应的力学分析。
图3-19框架结构受一均布力作用图3-20单元划分、节点位移及节点上的外载解答对该问题进行有限元分析的过程如下。
1．基于图形界面的交互式操作(tepbytep)(1)进入ANSYS(设定工作目录和工作文件)程序→ANSYS→ANSYSInteractive→Workingdirectory(设置工作目录)→Initialjobname(设置工作文件名):beam3→Run→OK(2)设置计算类型(3)选择单元类型(4)定义材料参数ANSYSMainMenu:Preproceor→MaterialProp→MaterialModel→Struc tural→Linear→Elatic→Iotropic:E某:3e11(弹性模量)→OK→鼠标点击该窗口右上角的“”来关闭该窗口(5)定义实常数以确定平面问题的厚度ANSYSMainMenu:Preproceor→RealContant…→Add/Edit/Delete→Add→Type1Beam3→OK→RealContantSetNo:1(第1号实常数),Cro-ectionalarea:6.8e-4(梁的横截面积)→OK→Cloe(6)生成几何模型生成节点ANSYSMainMenu:Preproceor→Modeling→Creat→Node→InActiveCS→Nodenumber1→某:0,Y:0.96,Z:0→Apply→Nodenumber2→某:1.44,Y:0.96,Z:0→Apply→Nodenumber3→某:0,Y:0,Z:0→Apply→Nodenumber4→某:1.44,Y:0,Z:0→OK生成单元ANSYSMainMenu:Preproceor→Modeling→Create→Element→AutoNum bered→ThruNode→选择节点1，2(生成单元1)→apply→选择节点1，3(生成单元2)→apply→选择节点2，4(生成单元3)→OK(7)模型施加约束和外载左边加某方向的受力ANSYSMainMenu:Solution→DefineLoad→Apply→Structural→Force/Moment→OnNode→选择节点1→apply→Directionofforce:F某→VALUE：3000→OK→上方施加Y方向的均布载荷ANSYSMainMenu:Solution→DefineLoad→Apply→Structural→Preure→OnBeam→选取单元1(节点1和节点2之间)→apply→VALI：4167→VALJ：4167→OK左、右下角节点加约束(8)分析计算(9)结果显示(10)退出系统(11)计算结果的验证与MATLAB支反力计算结果一致。
ansys在处理体壳连接问题中的应用
3.1 模型一（小规模连接模型）
模型一：如图 2 所示的悬臂梁，由一个短厚的块体（20m×10m×7m ）和一块非常长 的薄板（100m×10m×1m ）在块体的中部连接而成，块体和板的弹性模量都是 3×1011pa, 泊松比为 0.3，在板的自由端施加垂直于板且大小为 600N/m 的均布荷载，求最大的位移与 应力。
全部壳单元
8.0171
0.00
352800
2.00
解析解
8.0170
360000
从表 1 可以看出，对于小规模的，简单的体壳组合结构模型，三种方法都能够处理实体
单元和壳单元的连接问题，且处理结果与解析解的结果偏差较小, 一般处于误差范围之内。
3.2 模型二（大规模连接模型）
当对大型的体壳组合结构模型进行有限元分析时，如苏通大桥索塔锚固区的钢锚箱与混 凝土塔壁组合结构，由于其结构的特殊性，在进行网格划分时，需要采用自由划分，此时在 接触面上实体单元和壳单元的节点就可能不重合，且在接触面上生成的节点数量很大，属于 大规模的接触问题，如图 3 所示。
其次定义接触单元和目标单元以组成“接触对”。“接触对”的接触单元必须建立在壳单 元侧，目标单元建立在实体单元侧，接触单元和目标单元利用 ESURF 命令创建，它们通过 共享实常数设置组成“接触对”。
-2-
2.3 用复合单元处理接触面
在实际生活中, 我们经常遇到图 1 所示结构的连接情况，即实体与板采用搭接的方式连 接。
ANSYS谱分析报告地实例——板梁结构
谱分析的实例——板梁结构一单点响应谱分析的算例某板梁结构如图3所示，计算在Y方向的地震位移响应谱作用下整个结构的响应情况。
板梁结构结构的基本尺寸如图 3所示，地震谱如表5所示，其它数据如下：1.材料是A3钢，相关参数如下：杨氏模量=2e11N/m 2泊松比=0.3密度=7.8e 3Kg/m 32.板壳：厚度=2e-3m3.梁几何特性如下：截面面积=1.6e-5 m 2惯性矩=64/3e-12 m 4宽度=4e-3m高度=4e-3m图3板梁结构模型（mm）谱表1 GUI方式分析过程第1步：指定分析标题并设置分析范畴1、取菜单途径Utility Menu>File>Change Title。
2、输入文字“Single-point response analysis of a shell-beam structure”，然后单击OK。
第2步：定义单元类型1、选取菜单途径Main Menu>Preprocessor>ElementType>Add/Edit/ Delete，弹出Element Types对话框。
2、单击Add，弹出Library of Element Types对话框。
3、在左边的滚动框中单击“Structural Shell”。
4、在右边的滚动框中单击“shell63”。
5、单击Apply。
6、在右边的滚动框中单击“beam4”。
7、单击OK。
8、单击Element Types对话框中的Close按钮。
第3步：定义单元实常数1、选取菜单途径Main Menu>Preprocessor>Real Constants，弹出Real Constants对话框。
2、单击Add，弹出Element Type for Real Constants对话框。
3、选择1号单元，单击OK，弹出Real Constants for Shell63对话框。
4、在TK(I)处输入2e-3。
【2019年整理】ANSYS壳体计算示例
图8 壳体线框模型
9. 运行Modeling>Operate>Booleans>Add>Lines 10. 利用布尔运算将线相加： 将CD，DE相加为一条线；将圆弧的两段线加为一条线 11. 生成面：运行Preprocessor>Modeling>Create>Areas>Arbitrary>By lines 12. 拾取相交后的线可得到如图9所示的图形
图5 设置实常数对话框
（4）建立模型
1. 选择Preprocessor>Modeling>Create>Lines>Arcs>By Cent&Radius，生成圆环 2. 弹出如图6所示对话框，填写数据0,0,0，单击Apply按钮
3. 接着对话框提示再选取一点，填入0.05作为半径 4. 单击OK按钮
图9 壳体模型
（5）划分网格
1. 设置网格大小：运行Meshing>Size Cntrls> Manual Size>Areas>All Areas 2.弹出如图10所示对话框，设置Element edge length为0.005
图10 设置网格尺寸对话框 3. 设置完毕点击OK
4. 运行Meshing>Mesh>Areas>Free，拾取壳体 5. 划分网格完毕，如图11所示
2.弹出Element Types对话框如图1所示
3.单击Add
图1
4.弹出Library of Element Types窗口，如图2所示
5.选择Shell Elastic 4node 63 6.单击OK按钮. 单元设置完毕
图2
（2）设置材料属性 1. 运行Preprocessor>Material Props>Material Models 2. 弹出图3所示对话框
AnsysWorkbench工程实例之——壳单元静力学分析
AnsysWorkbench工程实例之——壳单元静力学分析壳单元常用于薄壁件，如容器、板材等，每个节点有6个自由度，即沿XYZ的移动和转动。
WB中壳单元有无中节点的Shell181单元和带中节点的Shell281单元，默认为Shell181单元，在网格属性中Element MIdside Nodes 设置为kept即可修改为Shell281单元。
本文将通过工程应用中常遇到的问题作为指引，讨论壳单元的应用问题。
1 使用DM抽中面还是SC抽中面更好？DM（DesignModeler）和SC（SpaceClaim）软件都可以完成抽中面操作，主要看读者的使用习惯，以下的案例都将介绍两种软件的相关操作，读者也可自行做对比。
2 如何快速自动抽中面？（1）如果在DM中，通过T ool——Mid-Surface抽中面。
常规操作是按住Ctrl分别选择零件的两面，可以选择多组一起抽中面。
Mid-Surface也有自动抽中面的功能，Selection Method选择Automatic。
Bodies To Search可选择所有体、可见的体、选择的体。
Minimum Threshold和Maximum Threshold分别设置要查找的最小厚度与最大厚度。
Find Face Pairs Now选择Yes，软件便在模型中查找要转换的体，点击工具栏Generater，便可自动抽中面。
（2）如果在SC中，选择准备——中间面，依次选择各个钣金零件的两面，点击√确定。
SC中自动抽中面操作如下，选择准备——中间面，在选项中设置要识别的最小和最大厚度。
在点击窗口中的模型即可自动转换。
注：选项中其他选项含义，组中间面表示将抽取的面放在一个新零件内。
延伸曲面默认勾选，这个功能很有用，下文将介绍。
3 曲面如何修补？部分中面抽取失败，或需要修补空洞时，可使用修补和删除边功能。
1.如果在DM中，通过Tool——Surface Patch修补。
板、壳、轴对称、梁、桁架问题的有限元分析-2015
板
常用板单元见表1。
板单元名称 Plane182 说 明
二维结构实体单元，用于解决平面应力问题、平面应 变问题和轴对称问题
Plane183
Plane182的高阶单元
板
在利用ANSYS进行板的有限元分析时，有四种情况： 1）平面应力问题； 2）平面应变问题； 3）等厚度板问题； 4）轴对称问题。 利用ANSYS分析时，先定义单元，定义后，需要通过设 置单元配置项KEYOPT（3）来选择分析类型。 如平面应力问题，KEYOPT（3）选Plane stree ； 如平面应变问题，KEYOPT（3）选Plane strain； 如为等厚度板的非平面应力问题，KEYOPT（3） 选 Plane stress with thickness input； 如为轴对称问题，KEYOPT（3） 选Axisymmtric。
Loads>Settings>For Surface Ld>Gradient命令
二、轴对称问题
轴对称例题1
如图所示，圆柱筒材质为A3钢，受1 000 N/m的压力作用，其厚度为0.1 m，直径12 m， 高度为16 m，并且圆柱筒壳的下部轴线方向 固定，其它方向自由，试计算其变形、径向 应力和轴向应力。弹性模量为2.0×1011 N/m2，泊松比为0.3。
桁架常用单元
桁架问题例题
人字形屋架的几何尺寸、边界条件如图所 示。材料的弹性模量为207×109N/m2，泊 松比为0.3，杆件截面尺寸为0.01m2，试进 行静力分析，求人字形屋架的变形图和各 点的位移及轴向力、轴力图。
四、梁问题的有限元分析
• 梁的有限元分析问题也是工程中最常见的 结构形式之一，常用在建筑、机械、汽车、 工程机械、冶金等多种场合。 • 梁结构的特点是，梁的横截面均一致，可 承受轴向、切向、弯矩等载荷。根据梁的 特点，等截面的梁在进行有限元分析时， 需要定义梁的截面形状和尺寸，用创建的 直线代替梁，在划分网格结束后，可以显 示其实际形状。
ANSYS板壳问题实例.ppt
→Close( the Mesh Tool window)
9
8、施加固定边界 ANSYS Main Menu: Solution →Define Loads →Apply →Structural →Displacement → On Lines →拾取上边和右边 → OK → select Lab2:ALL DOF → OK
13
按右侧的等侧视图
14
按右侧的前视图
13、删除固定边界 ANSYS Main Menu: Solution →Define Loads →Delete→Structural →Displacement → On Lines →拾取上 边和右边 → OK → select Lab2:ALL DOF → OK
14、施加简支边界 ANSYS Main Menu: Solution →Define Loads →Apply →Structural →Displacement → On Lines →拾取上边和右边 → OK → select Lab2:UX→ Apply →拾取上边和右边 → OK→ select Lab2:UY→ Apply →拾取上边和右边 → OK → select Lab2:UZ→ OK
15 分析计算 ANSYS Main Menu: Solution →Solve →Current LS →OK(to close
m N Pa
5、单元 SHELL63：4节点（每个节点6个自由度）
6、材料
弹性模量和泊松比
7、实常数
厚度
8、建模
取1/4模型
基于LS-DYNA及FLUENT的板壳结构流固耦合分析【精选】
基于LS-DYNA及FLUENT的板壳结构流固耦合分析本文采用ANSYS显示动力分析模块LS-DYNA及流场分析模块FLUENT，对水下的板壳结构运动及其界面的流固耦合现象进行了仿真分析。
流场计算得到的界面压强数据以外载荷的形式施加于结构表面，使其产生位移及变形；同时，结构的变化又进一步影响了流场的分布。
通过往复的双向耦合迭代，得到了板壳结构的动力学响应以及流场的分布情况。
仿真结果与试验结果的对比表明，此方法适用于解决兼有大位移及较大变形特征的流- 固耦合问题。
1 前言在自然界中，流-固耦合现象广泛存在于航空、航天、汽车、水利、石油、化工、海洋以及生物等领域。
很多实际问题中流体载荷对于结构的影响不可忽略；同时，结构的位移和变形也会对流场的分布产生重要影响。
例如各种水下运动机构都需要考虑这种现象。
板壳是基本的结构单元，研究其与流体相互作用的过程的仿真方法对水下结构的设计具有一定的指导意义。
文献利用ANSYS/LS-DYNA对板壳结构在水下爆炸冲击载荷作用下的动力学响应进行了仿真分析和试验研究，文献对窄流道中柔性单板流致振动引起的流-固耦合问题进行了数值模拟，但以上文献所进行的分析均为板壳结构处于约束状态下的平衡位置附近的振动耦合分析。
利用ANSYS静力学分析模块以及CFX或FLUENT等流体分析模块对有固定约束条件的板壳结构进行流-固耦合分析的实例已经很多，ANSYS Workbench中也有这方面的耦合实例。
但是对于流体冲击引起结构的大位移以及较大变形的动力学分析目前还不完善，有待进一步的研究。
因此本文应用大型通用有限元分析软件ANSYS13.0中的显示动力分析模块LS-DYNA以及流体分析模块FLUENT，对受流体冲击作用下兼有大位移及较大变形的板壳结构的流-固耦合作用进行了仿真分析。
2 有限元分析2.1 问题描述本文针对板壳结构受流体冲击载荷作用下的动力学响应进行分析，主要研究板壳结构的运动时间历程、应力分布规律以及对流场分布的影响。
《Ansys软件应用》10. Analysis of Plates and Shells
第10章板壳结构分析Analysis of Plates and Shells当一个3D实体结构的厚度不大（相对于长宽尺寸），而且变形是以翘曲为主时（亦即out-of-plane的变形），这种结构称为板壳结构（plates and shells），此时我们可以用板壳元素（shell element）来model这个问题。
用shell元素（而不用solid 元素）来model板壳结构主要的优点就是节省计算时间，并且增加解答精度。
这章首先在第1节介绍SHELL63元素，这是ANSYS的古典板壳元素。
注意，虽然SHELL63是2D的几何形状，但是它是布置在3D的空间中，所以板壳结构分析是3D的问题而不是2D的问题。
我们用两个实例来说明SHELL63的应用，在第2节中分析了一个简单的C型断面的悬臂梁，我们要用板壳元素来model整个结构。
在第3节中则去模拟一个空气气囊的充气过程，我们将用板壳元素来model 它的薄膜行为。
第4节里我们会介绍其它的板壳元素，但是大部分都是作为结构分析用的板壳元素。
本章在第5节还是以一个简单的练习题作为结束。
板壳元素的特色是弯曲通常主宰其行为，譬如其应力通常大部份来自于弯曲应力，就如同梁结构一样。
事实上，板壳元素和梁结构非常相似，主要的差异在于板壳元素承受双向弯曲，而梁元素只有单向的弯曲。
诱导板壳元素的过程也和梁元素非常相似。
当一片薄板承受弯曲时，原来是平面的一个断面，弯曲后还是假设维持一个平面，换句话说，剪力变形假设可以忽略的。
注意，当你使用实体元素（如SOLID45）时，并没有这种「平面维持平面」的假设。
第10.1节SHELL63：板壳结构元素SHELL63: Structural Shell Element10.1.1 SHELL63元素描述Figure 10-1 SHELL63 ElementSHELL63称为elastic shell，因为它只支持线性弹性的材料模式；ANSYS另有其它shell元素可以支持更广泛的材料模式[Sec. 10.4]。
ansys结构瞬态分析实例
第二日 练习主题：各种网格划分方法输入实体模型尝试用映射、自由网格划分，并综合利用多种网格划分控制方法一个瞬态分析的例子练习目的：熟悉瞬态分析过程练习过程：瞬态(FULL)完全法分析板-梁结构实例如图1所示板-梁结构，板件上表面施加随时间变化的均布压力，计算在下列已知条件下结构的瞬态响应情况。
全部采用A3钢材料，特性：杨氏模量=2e112/m N 泊松比=0.3 密度=7.8e33/m Kg板壳： 厚度=0.02m四条腿（梁）的几何特性：截面面积=2e-42m 惯性矩=2e-84m 宽度=0.01m 高度=0.02m压力载荷与时间的关系曲线如图2所示。
图1 质量梁-板结构及载荷示意图压力2100000 1 2 4 6 时间（s ）图 2 板上压力-时间关系分析过程第1步：设置分析标题1. 选取菜单途径Utility Menu>File>Change Title 。
2. 输入“ The Transient Analysis of the structure ”，然后单击OK 。
第2步：定义单元类型单元类型1为SHELL63，单元类型2为BEAM4第3步：定义单元实常数实常数1为壳单元的实常数1，输入厚度为0.02（只需输入第一个值，即等78厚度壳）实常数2为梁单元的实常数，输入AREA 为2e-4惯性矩IZZ=2e-8，IYY ＝2e-8宽度TKZ=0.01，高度TKY=0.02。
第5步：杨氏模量EX=2e112/m N 泊松比NUXY=0.3 密度DENS=7.8e33/m Kg 第6步：建立有限元分析模型1． 创建矩形，x1=0,x2=2,y1=0,y2=12． 将所有关键点沿Z 方向拷贝，输入DZ ＝－13． 连线。
将关键点1，5；2，6；3，7；4，8分别连成直线。
4． 设置线的分割尺寸为0.1，首先给面划分网格；然后设置单元类型为2，实常数为2，对线5到8划分网格。
第7步：瞬态动力分析1. 选取菜单途径Main Menu>Solution>-Analysis Type-New Analysis ，弹出New Analysis对话框。
ansys_静力分析实例_板材
如卜却1一0所示的平而钢板-板卑aom.左瑞尚定，右瑞作用5uk皿的均布我殊试对孔进行般力分析-弹件模fi为2100甌・们松比为0・25.分析步骤⑴启动ANSYS.进入ANSYS界面• ⑵定义匸作文件名进入ANSYS/Mul 1 iphysics 的ff序界面后•单由I'l i I i ly Uciu 菜甲下Fi Io 屮Change Jobnanic 的按fib 会弹出Change Jobnanic 对话柩，输入waiigjiqiao 作为」作文件名，单击UK.(3)定义分析标题选择菜甲Utility Menu — Fi Ic — Change Title 在弹出的对话楼中，输入Plane Model作为分析标題•单击OK.(4)童新显示选择菜单ItiHty Menu —Plot — Keplot单由该按口I麻，所命名的分析标«相工作文ft名会岀现征州ANSYS中・(5)选扔分析类塑在弹出的对话框中.选择分析类轧由于此例W于结构分析.选择菜单Main Uenu! Pre Terences •故选Sli uctuial 这一顶$ 单击OK.(6)定义单元类翌选择菜单Uai n Menu — Preprocessor — Element Type — Add/Edi t/Delete 单Ji#山对话欄中的Mi按也•弹山单元町对话柜•在材料的单元H沖选l*lanc82 单元.即在左剑的窗I」中选取Solid单元，在右侧选择8苹点的82单元•然启单击0K.(7)选样分析类和定义完单元決熨忌Element Tyt>c对话世中的0|山5按钊被激活，单击后弹出•个对话Element behavior 中选择lUanc sirs v / thk. Kxlra Rtcnicnt output 中・选择Nod丹I stress^单击OK.址后单击close.关闭单元类甲对话框•0) • (8)定义实常数迭样菜单 Main Menu — Preprocessor — Real Conslaiits Add/lidil/l)clclc执行该命令后，在弹出K CM I Constants 对话柜+单击Add 按HI. 4ft 认单兀无误 后・单常 0K.弹Hi Real Constants Set Number 1. for Plane 82 对话椎•在 thickness 路麻而输入仮的用度0. 01单击OK,號击close. (9)定义力苧参数迭择菜单 Main Menu — Preprocessor — Material Props — Material Moilel衣评出的对话柝中右边一样依次双it ； structures- Linear^ Elastic.Isotropic 押出定义材料属性对话框.在Ex 后输入艸牡模fi210c9・在PRxY 历面输入泊松 比0.25-单击UK,然后关闭泄义村料居性对话權• (IU)存盘连抒菜单 ANSYS Toolhar —SAVE-DR(11)运义关《山逸掙束单 Main Menu — Prcproccssor Model ing Great Keypoint — In active CS创建点的对话柝中•输入关键点編号1.在创建虑的对话彳€屮.输入X. y. Z 坐杯0. -0H5.0,选择Amly.如卜图"I 所示分别输入关犍点2 (0. 25, -0. 15. 0).关键点3 t (0・75・-0.05, 0),关谴点□ (0・75・ 0.05, 0).关忧点 6 (0・75, 0.05,0),关健点 7 CO. 25.0- 15, 0),关键A 8 <0,25.0. 15,U2)建立ft 线选择蕖甲 Main Menu — Preproccssor — Modeling — Croat — Lines —Lincs — Straight Lincs(0・5・-0.05. 0) •关键点在关墮点1和2. 2和3. 3和4, i和筑5和6. 6和7. 7和匕8和iZ间建立血纵生威结果如图1・2所示1-2(13)建立半面选择菜单Uain Menu — Preprocessor — McxleIing — Great — Areas —Arbitraly — By Lincs执仃该命令坊，弾出一淞取対话楸，分别恰取心域的八条.任红＜甲山％・生咸一个半面舛下图1-3所晶(11).^示T作平而选择菜单Utility — Workl^laiic — Display Working Plane丄作平面坐杯显示在绘图区域屮• (G)移动丄作平而选择菜m Uti 1 ity — WorkPlanc — OFfset WP by IncrcBCnts执行该命令厉•弹出OffsHWP制话框.在X. Y. Z Offsets屮输入0・25,0・6 单击06工作平面塑标移动到(0.25.0.0)位置•341—306）创建関迭择菜•单 Hain Menu — Preproccssor — Modeling — Great — Areas — Circle? — Sol id Ci relc右逊出的刖诂fU 屮输入刿r=0・》PY=Ch Kadius=0_025＞单击OK.生城如卜' W l- i 所示•POINTS AN51—4U7）＜h 尔據作逸 Tf 東申 Mriin Uenti — Preprocessor — Morlel ing — Opt'rale — booleans — Subtract — Areas执行该命令后.在用形区城用U 杯迭中平板華依单占然后迭择绘制的实 体圈.m 击沐・？?^到的用形如闾卜•用1一5所示• |“8）竹盐选tf 菜单 A\SYS Toolbar —SAVE-IJK |（19）划分网格选择菜单 Ulin Menu — Preprexessor — Meshinfi — Meshing Tool 执行该命令tb 布艸川的対话枢中单击Globe 面的Set. Hi Globe EkineM SiM 对话松•曲 Eloncnt edge length 设程为 0. 01.琳击 OK I 叫到 Mosh Tool 对话耗屮.於厉单ili Mesh.弹出 个拾収刈话框•单th Pick All 。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
2、分析类型静力分析
3、问题描述板壳问题
4、ANSYS单位m N Pa
5、单元SHELL63：4节点（每个节点6个自由度）
6、材料弹性模量和泊松比
7、实常数厚度
8、建模取1/4模型
4
1进入ANSYS
程序→ANSYSED 9.0→ANSYS Product Launcher→change the working directory into yours →input Initial jobname:board
→Run
2 设置计算类型
ANSYS Main Menu: Preferences →select Structural →OK
3 定义材料参数
ANSYS Main Menu: Preprocessor →Material Props
→Material Models →Structural →Linear →Elastic
→Isotropic →input EX:2e11, PRXY:0.3 →OK
5
4 选择单元类型
ANSYS Main Menu:
Preprocessor →Element Type→Add/Edit/Delete
→Add →select Shell Elastic 4node 63→OK (back to Element Types window) →Close (the Element Type window)
6
5、定义实常数
ANSYS Main Menu: Preprocessor →Real Constants…→Add…→select Type 1→OK→input Shell thickness at node I :0.01→OK →Close (the Real Constants Window)
7
6、创建矩形
ANSYS Main Menu:Preprocessor →Modeling →Create →Areas→Rectangle→By Dimensions →依次按下图输入：→OK
8
7、划分单元
ANSYS Main Menu: Preprocessor →Meshing →Mesh Tool →
OK
(Size Controls) Global: Set →input NDIV:20→
Mesh Tool →Mesh :select Areas→Shape:Quad→Free→Mesh →Pick All →Close( the Mesh Tool window)
9
8、施加固定边界
ANSYS Main Menu: Solution→Define Loads →Apply
→Structural →Displacement→On Lines→拾取上边和右边
→OK→select Lab2:ALL DOF →OK
10
9、施加对称约束边界
ANSYS Main Menu: Solution→Define Loads →Apply→Structural →Displacement →Symmetry B.C →On Lines→拾取下边和左边→OK
11
11 分析计算
ANSYS Main Menu: Solution →Solve →Current LS→OK(to close
the solve Current Load Step window) →OK
12、挠度
ANSYS Main Menu: General Postproc→Plot Results→Contour Plot→Nodal Solu→select: DOF solution, Z-Component of displacement→OK
13
按右侧的等侧视图
14
16
17
板壳单元的压力载荷
面1 (I-J-K-L)，（底部，+Z方向）
面2 (I-J-K-L)，（顶部，-Z方向）
面3 (J-I)，面 4 (K-J)，面 5 (L-K)，面 6 (I-L)
19
显示壳单元的厚度
ANSYS命令菜单栏：PlotCtrls>Style >Size and Style→弹出对话框中（Display of element项设置为On)
控制壳单元的结果输出
ANSYS Main Menu: General Postproc→Options for Outp
Top layer: 顶面
Middle layer:中面
Bottom layer：底面
20
21
作业三要求1、属于力学的那类问题？
2、单位制；单元类型；单元描述；实常数；材料参数
3、划分网格的方案，施加载荷和边界条件
4、计算结果的体现：MISIS 应力和位移，需要知道最大值以及位置。
5、1/4模型的计算结果。
6、需要6个图：载荷图（2个）；应力图2个；变形图2个并指出位置。
作业四要求
1、属于力学的那类问题？
2、单位制；单元类型；单元描述；实常数；材料参数
3、划分网格的方案，施加载荷和边界条件
4、计算结果的体现：MISIS应力和位移，需要知道最大值以及位置。
5、1/2模型的计算结果。
6、需要6个图：载荷图（2个）；应力图2个；变形图2个并指出位置。
22。