ANSYS 有限元分析第12讲_单元操作

– 特殊类型面载荷
– 梁的后处理和特殊单元数据 – 分层单元 (layered) – 连接和合并单元（如桅杆、弹簧、对流）
2003年5月
...单元操作
• 本章将介绍如下特殊单元主题:
A. 单元坐标系
讲义
INTRODUCTION TO ANSYS 5.7 - Part 2
B. 表面效应单元
C. 单元表 D. 专题
• 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。
2003年5月
单元操作
...单元坐标系
• 翻转壳单元法线的两种方法:
– 翻转下面
讲义
INTRODUCTION TO ANSYS 5.7 - Part 2
– 或翻转单元本身
• 翻转下面:
2003年5月
单元操作
...单元坐标系
2. 选择所需要的单元。
讲义
INTRODUCTION TO ANSYS 5.7 - Part 2
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
第 12 讲
单元操作
12. 单元操作
讲义
INTRODUCTION TO ANSYS 5.7 - Part 2
• 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:
– 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）。
2003年5月
单元操作
...单元坐标系
• 直接颠倒壳单元:
– Preprocessor > Move/Modify > -Elements- Shell Normals
2003年5月
单元操作
...表面效应单元
• 特点:
– 象“皮肤”一样覆盖网格表面
讲义
INTRODUCTION TO ANSYS 5.7 - Part 2
– 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 > ...).
2003年5月
单元操作
B. 表面效应单元
• 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?
讲义
INTRODUCTION TO ANSYS 5.7 - Part 2
– 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?
• 表面效应单元为处理一些问题提供了有效的方法。
• 选择所有节点
2003年5月
单元操作
...表面效应单元
• 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。
2003年5月
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.)
讲义
INTRODUCTION TO ANSYS 5.7 - Part 2
INTRODUCTION TO ANSYS 5.7 - Part 2
• 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.
X Yg
Zg
Xg
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讲义
INTRODUCTION TO ANSYS 5.7 - Part 2
– 或 执行ENORM,P
– 接着用“正确”方位拾取一个单元
2003年5月
单元操作
元坐标系
• 演示:
讲义
INTRODUCTION TO ANSYS 5.7 - Part 2
– 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
• 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
2003年5月
单元操作
...单元坐标系
• 缺省的 ESYS 定位依赖单元类型。例如:
– 线单元的x坐标一般起于单元的 I节点 止于J节点
I
X
讲义
INTRODUCTION TO ANSYS 5.7 - Part 2
• 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).
2003年5月
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。
讲义
INTRODUCTION TO ANSYS 5.7 - Part 2
单元操作
...单元坐标系
讲义
INTRODUCTION TO ANSYS 5.7 - Part 2
• 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
J
– 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
I
Z
L
Y X
K J O
P
Y Z Yg Zg Xg X
M
N
I J
K
2003年5月
单元操作
...单元坐标系
讲义