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1、ANSYSANSYS 混合单元计算报告混合单元计算报告 书书2011.3.312011.3.311.1. 算例说明算例说明: :在钢架计算中在钢架计算中, ,钢架可以用梁单元进行模拟钢架可以用梁单元进行模拟, ,模具表面可以用模具表面可以用壳体单元进行模拟壳体单元进行模拟, ,此时在一个计算中同时要用到梁单元和壳体此时在一个计算中同时要用到梁单元和壳体单元单元, ,也即混合单元。为了掌握混合单元的使用方法也即混合单元。为了掌握混合单元的使用方法, ,学习了一个学习了一个相关的算例。算例图如图相关的算例。算例图如图 1 1 所示，图所示，图 2 2 给出了实体模型的尺寸信给出了实体模型的尺寸信息
2、。息。图图 1 1 广告牌示意图广告牌示意图图图 2 2 实体模型尺寸信息实体模型尺寸信息广告牌受风载荷作用，立柱为圆柱体，底部节点全部约束，广告牌受风载荷作用，立柱为圆柱体，底部节点全部约束，材料为钢材，材料为钢材，E=200GPa,E=200GPa, PoissonPoisson Ratio=0.3Ratio=0.3。2.2. 算例求解过程算例求解过程(APDL(APDL 方法方法) )：采用的单位体系是：采用的单位体系是：m m、N N/title,/title, multi-elementmulti-element inin a a modelmodel % %定义算例标题定义算例标题
3、 /filname,ele_test,1/filname,ele_test,1 % %定义算例文件名定义算例文件名 % 定义单元类型、实常数、截面信息和材料属性定义单元类型、实常数、截面信息和材料属性 /prep7/prep7 Et,1,shell181Et,1,shell181 % %定义单元类型定义单元类型 Et,2,solid45Et,2,solid45 Et,3,beam188Et,3,beam188 R,1,0.05R,1,0.05 % % 定义第一个实常数定义第一个实常数 R,2,0R,2,0 Sectype,1,beam,csoliSectype,1,beam,csoli % %
4、定义梁单元的截面定义梁单元的截面 D,selD,sel Secoffset,centSecoffset,cent Secdata,0.2,8,0,0,0,0,0,0,0,0Secdata,0.2,8,0,0,0,0,0,0,0,0 % %圆截面半径为圆截面半径为 0.20.2，分布，分布 8 8 个节点个节点 Mp,ex,1,2e11Mp,ex,1,2e11 % %定义材料属性定义材料属性Mp,dens,1,7800Mp,dens,1,7800 Mp,mu,1,0.3Mp,mu,1,0.3 Mp,nuxy,0.3Mp,nuxy,0.3 % 现在开始建立实体模型现在开始建立实体模型 Rect,0
5、,4,0,3Rect,0,4,0,3 % %建立承受风载荷的广告牌建立承受风载荷的广告牌 Block,0,4,-0.5,0,0,0.5Block,0,4,-0.5,0,0,0.5 % %建立实体，分两部分建立建立实体，分两部分建立 Block,0,4,-0.5,0,0,-0.5Block,0,4,-0.5,0,0,-0.5 K,0,-5,0K,0,-5,0 K,4,-5,0K,4,-5,0 K,5,-5,0K,5,-5,0 Nummrg,kpNummrg,kp % % mergemerge allall thethe keykey pointspointsL,6,21L,6,21 % %建立立
6、柱建立立柱 L,8,22L,8,22 Wpoff,-0.1Wpoff,-0.1 % %将当前工作平面沿将当前工作平面沿 y y 轴负方向移动轴负方向移动 0.1m0.1m Wprot,90Wprot,90 % % Wprot,thxy,thyz,thxz,Wprot,thxy,thyz,thxz,绕绕 x x 轴选择轴选择 9090 度度 Vsbw,allVsbw,all % % 用工作平面用工作平面(xc-yc)(xc-yc)分割体积，分割后的多个相邻体积分割体积，分割后的多个相邻体积 在相接处共用相接面在相接处共用相接面 Wpoff,0.3Wpoff,0.3 % %将当前工作平面沿将当前工
7、作平面沿 z z 轴正方向移动轴正方向移动 0.3m0.3m Vsel,s,3,5,2Vsel,s,3,5,2 % %选择编号是选择编号是 3 3、5 5 的体的体 Vsbw,allVsbw,all AllsAlls % %选择所有的对象选择所有的对象 Nummrg,allNummrg,allLsel,s,5,7Lsel,s,5,7 % %选择编号为选择编号为 5 5、6 6、7 7 的线的线 Lsel,a,21Lsel,a,21 % %将编号为将编号为 2121 的线条添加到之前的线条集合中的线条添加到之前的线条集合中 Latt,1,2,3,23,1Latt,1,2,3,23,1 % %对线
8、条赋材料、实常数、单元类型、方向点、截面形对线条赋材料、实常数、单元类型、方向点、截面形 状的属性状的属性 Asel,s,1,18,17Asel,s,1,18,17 % %选择编号为选择编号为 1 1、1818 的面的面 Aatt,1,1,1,0Aatt,1,1,1,0 % %对面赋材料、实常数、单元类型、单元坐标系对面赋材料、实常数、单元类型、单元坐标系Vsel,allVsel,all Vat,1,1,2,0Vat,1,1,2,0 % %对体赋材料、实常数、单元类型、单元坐标系对体赋材料、实常数、单元类型、单元坐标系 AllsAlls %通过指定线条上的节点分布，决定单元的尺寸通过指定线条上
9、的节点分布，决定单元的尺寸 Wpcsys,-1,0Wpcsys,-1,0 % %将工作平面移到总体坐标系下，但不改变当前视角将工作平面移到总体坐标系下，但不改变当前视角 Lsel,s,loc,x,0.01,4-0.01Lsel,s,loc,x,0.01,4-0.01 % %选择选择 0x40x4 的线条的线条 Lesi,all,12,1Lesi,all,12,1 % %将选中的所有线条等分成将选中的所有线条等分成 1212 份份Lsel,s,loc,y,0.01,2-0.01Lsel,s,loc,y,0.01,2-0.01 % %选择选择 y y 坐标满足坐标满足 0y20y2 的线条的线条
10、Lesi,all,8,2.5Lesi,all,8,2.5 % %将选中的所有线条分成将选中的所有线条分成 8 8 份份, ,相邻线单元的长度比为相邻线单元的长度比为 2.5(2.5(注意查看会发现线条注意查看会发现线条 4 4 的比值不对，应该改为的比值不对，应该改为 1/2.5)1/2.5) Lesi,4,8,1/2.5Lesi,4,8,1/2.5 % %重新对线条重新对线条 4 4 的单元进行划分的单元进行划分Lsel,a,loc,y,-5+0.01,-0.5-0.01Lsel,a,loc,y,-5+0.01,-0.5-0.01 % %选择选择 y y 坐标满足坐标满足-5y-0.5-5y
11、-0.5 的线条的线条 Lesi,all,10,3Lesi,all,10,3 AllsAllsEsize,0.05Esize,0.05 % %指定单元边的默认长度为指定单元边的默认长度为 0.05m0.05mAsel,s,loc,z,0Asel,s,loc,z,0 % %对承受风载荷的广告面板划分单元网格对承受风载荷的广告面板划分单元网格 Asel,r,loc,y,-0.1,2Asel,r,loc,y,-0.1,2 % %面板的一块面积（深度为面板的一块面积（深度为 0.1m0.1m）插入体内）插入体内 Amesh,allAmesh,all AllsAllsLselLsel，s,loc,x,0
12、s,loc,x,0 % %对立柱进行单元划分对立柱进行单元划分 Lsel,a,loc,x,4Lsel,a,loc,x,4 Lsel,r,loc,z,0Lsel,r,loc,z,0 Lsel,r,loc,y,-0.4,-5Lsel,r,loc,y,-0.4,-5 % %立柱一小段（立柱一小段（0.1m0.1m）插入体内）插入体内 Lmesh,allLmesh,all AllsAllsVsel,allVsel,all % %对体进行单元划分对体进行单元划分 Vmesh,allVmesh,all AllsAllsAsel,s,loc,y,0+0.01,2Asel,s,loc,y,0+0.01,2 %
13、 %施加均布风载荷施加均布风载荷 Sfa,all,1,pres,100Sfa,all,1,pres,100 AllsAllsNesl,s,loc,y,-5Nesl,s,loc,y,-5 % %立柱底端固定约束立柱底端固定约束 D,all,allD,all,all AllsAllsSaveSave /solu/solu solvesolve3.3. 问题求解结果问题求解结果图 3 给出了广告牌的有限元网格划分图图图 3 3 广告牌的有限元模型广告牌的有限元模型4.4. 结果分析：结果分析：应力分布见图 4 所示，从图中可以看出，从定性分析的角度看，应力分布是可以接受的。图图 4 4 米泽思米泽思(Von(Von Mises)Mises)应力分布应力分布
