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1、何为单元的生和死？ 如果模型中加入（或删除）材料，模型中相应的单元就“存在” （或消亡） 。单元生死选项 就用于在这种情况下杀死或重新激活选择的单元。 （可用的单元类型在表 61 中列出。 ）本 选项主要用于钻孔（如开矿和挖通道等） ，建筑物施工过程（如桥的建筑过程） ，顺序组装 （如分层的计算机芯片组装）和另外一些用户可以根据单元位置来方便的激活和不激活它 们的一些应用中。单元生死功能只适用于 ANSYS/Multiphysics，ANSYS/Mechanical 和 ANSYS/Structural 产品。 Table 6-1 Elements with birth and death c
2、apability LINK1 SURF19 SHELL41 SOLID64 LANE83 SHELL143 PLANE2 IPE20 LANE42 SOLID65 SOLID87 SURF151 BEAM3 MASS21 SHELL43 LANE67 SOLID90 SURF152 BEAM4 SURF22 BEAM44 LINK68 SOLID92 SURF153 SOLID5 BEAM23 SOLID45 SOLID69 SHELL93 SURF154 LINK8 BEAM24 LANE53 SOLID70 SOLID95 SHELL157 LINK10 PLANE25 BEAM54 M
3、ASS71 SOLID96 TARGE169 LINK11 MATRIX27 PLANE55 SOLID72 SOLID97 TARGE170 PLANE13 LINK31 SHELL57 SOLID73 SOLID98 CONTA171 COMBIN14 LINK32 PIPE59 PLANE75 SHELL99 CONTA172 PIPE16 LINK33 PIPE60 PLANE77 PLANE121 CONTA173 PIPE17 LINK34 SOLID62 PLANE78 SOLID122 CONTA174 PIPE18 PLANE35 SHELL63 PLANE82 SOLID1
4、23 在一些情况下，单元的生死状态可以根据 ANSYS 的计算数值决定，如温度，应力，应变 等。可以用 ETABLE 命令（Main MenuGeneral PostprocElement TableDefine Table）和 ESEL 命令（Utility MenuSelectEntities）来确定选择的单元的相关数据， 也可以改变单元的状态（溶和，固结，俘获等） 。本过程对于由相变引起的模型效应（如焊 接过程中原不生效的熔融材料变为生效的模型体的一部分） ，失效扩展和另外一些分析过程 中的单元变化是有效的。 单元生死是如何工作的？ 要激活“单元死”的效果，ANSYS 程序并不是将“杀死
5、”的单元从模型中删除，而是将其 刚度（或传导，或其他分析特性）矩阵乘以一个很小的因子ESTIF。因子缺省值为 1.0E- 6，可以赋为其他数值（详见“施加载荷并求解”一章） 。死单元的单元载荷将为 0，从而 不对载荷向量生效（但仍然在单元载荷的列表中出现） 。同样，死单元的质量，阻尼，比热 和其他类似效果也设为 0 值。 死单元的质量和能量将不包括在模型求解结果中。单元的应 变在“杀死”的同时也将设为 0。 与上面的过程相似，如果单元“出生” ，并不是将其加到模型中，而是重新激活它们。用户 必须在 PREP7 中生成所有单元，包括后面要被激活的单元。在求解器中不能生成新的单 元。要“加入”一个
6、单元，先杀死它，然后在合适的载荷步中重新激活它。 当一个单元被重新激活时，其刚度，质量，单元载荷等将恢复其原始的数值。重新激活的 单元没有应变记录（也无热量存储等） 。但是，初应变以实参形式输入（如 LINK1 单元） 的不为单元生死选项所影响。而且，除非是打开了大变形选项NLGEOM,ON,一些单元类 型将以它们以前的几何特性恢复（大变形效果有时用来得到合理的结果） 。单元在被激活后 第一个求解过程中同样可以有热应变（等于 a*(T-TREF),如果其承受热量体载荷。 如何使用单元生死特性 可以在大多数静态和非线性瞬态分析中使用单元生死，其基本过程与相应的分析过程是一 致的。对于其他分析来说
7、，这一过程主要包括以下三步： 建模 施加载荷并求解 查看结果 修改基本分析步骤如下以包括单元生死特征： 建模： 在 PREP7 中，生成所有单元，包括那些只有在以后载荷步中才激活的单元。在 PREP7 外 不能生成新的单元。 施加载荷并求解： 在 SOLUTION 中完成以下操作： 定义第一个载荷步： 在第一个载荷步中，用户必须选择分析类型和所有的分析选项。用下列方法指定分析类型：Command: ANTYPE GUI: Main MenuSolution-Analysis Type-New Analysis 在结构分析中，大变形效果应打开。用下列命令设置该选项： Command: NLGEO
8、M,ON GUI: Main MenuSolutionAnalysis Options 对于所有单元生死应用，在第一个载荷步中应设置牛顿拉夫森选项，因为程序不能预知 EKILL 命令出现在后面的载荷步中。用下列命令完成该操作： Command: NROPT GUI: Main MenuSolutionAnalysis Options 杀死EKILL 所有要加入到后续载荷步中的单元，用下列命令： Command: EKILL GUI: Main MenuSolution-Load Step Opts-OtherKill Elements 单元在载荷步的第一个子步被杀死（或激活） ，然后在整个载荷
9、步中保持该状态。要注意保 证使用缺省的矩阵缩减因子不会引起一些问题。有些情况下要考虑用严格的缩减因子。用 下列方法指定缩减因子数值： Command: ESTIF GUI: Main MenuSolutionOtherStiffnessMult 不与任何激活的单元相连的结点将“漂移” ，或具有浮动的自由度数值。在一些情况下，用 户可能想约束不被激活的自由度D,CP 等以减少要求解的方程的数目，并防止出现位置错 误。约束非激活自由度，在重新激活的单元要有特定的（或温度等）时很有影响，因为在 重新激活单元时要删除这些人为的约束。同时要删除非激活自由度的结点载荷（也就是不 与任意激活的单元相连的结点
10、） 。同样，用户必须在重新激活在自由度上施加新的结点载荷。下面是第一个载荷步中命令输入示例： !第一个载荷步 TIME,. !设定时间值（静力分析选项） NLGEOM,ON !打开大位移效果 NROPT,FULL !设定牛顿拉夫森选项 ESTIF,. !设定非缺省缩减因子（可选） ESEL,. !选择在本载荷步中将不激活的单元 EKILL,. !不激活选择的单元 ESEL,S,LIVE !选择所有活动单元 NSLE,S !选择所有活动结点 NSEL,INVE !选择所有非活动结点（不与活动单 元相连的结点） D,ALL,ALL,0 !约束所有不活动的结点自由度（可 选） NSEL,ALL !选
11、择所有结点 ESEL,ALL !选择所有单元 D,. !施加合适的约束 F,. !施加合适的活动结点自由度载荷 SF,. !施加合适的单元载荷 BF,. !施加合适的体载荷 SAVE SOLVE 请参阅 TIME,NLGEOM,NROPT,ESTIF,ESEL,EKILL,NSLE,NSEL,D,F,SF 和 BF 命令得到更 详细的解释。 后继载荷步 在后继载荷步中，用户可以随意杀死或重新激活单元。象上面提到的，要正确的施加和删 除约束和结点载荷。 用下列命令杀死单元： Command:EKILL GUI: Main MenuSolution-Load Step Opts-OtherKill
12、 Elements 用下列命令重新激活单元： Command: EALIVE GUI: Main MenuSolution-Load Step Opts-OtherActivate Elem !第二个（或后继）载荷步： TIME,. ESEL,. EKILL,. !杀死选择的单元 ESEL,. EALIVE,. !重新激活选择的单元 . FDELE,. !删除不活动自由度的结点载荷 D,. !约束不活动自由度 . F,. !在活动自由度上施加合适的结点载荷 DDELE,. !删除重新激活的自由度上的约束 SAVE SOLVE 请参阅 TIME,ESEL,EKILL,EALIVE,FDELE,D
13、,F 和 DDELE 命令得到更详细的解释。 查看结果 对于大多数部分来说，用户在对包含不激活或重新激活的单元操作时应按照标准的过程来 做。但是必须清楚的是， “杀死”的单元仍在模型中，尽管对刚度（传导）矩阵的贡献可以 忽略。因此，它们将包括在单元显示，输出列表等操作中。例如，不激活的单元在结点结 果平均（PLNSOL 命令或 Main MenuGeneral PostprocPlot ResultsNodal Solu） 时将“污染”结果。整个不激活单元的输出应当被忽略，因为很多项带来的效果都很小。 建议在单元显示和其他后处理操作前用选择功能将不激活的单元选出选择集。 使用 ANSYS 结果
14、控制单元生死 在许多时候，用户并不清楚的知道杀死和重新激活单元的确切位置。例如，用户要在热分 析中“杀死”熔融的单元（在模型中移去溶化的材料） ，事先不会知道这些单元的位置；用 户必须根据 ANSYS 计算出的温度确定这些单元。当决定杀死或重新激活单元依靠 ANSYS 计算结果时（如温度，应力，应变等） ，用户可以使用命令识别并选择关键单元。 用下列方法识别关键单元： Command: ETABLE GUI: Main MenuGeneral PostprocElement TableDefine Table 用下列方法选择关键单元： Command:ESEL GUI: Utility MenuSelectEntities 然后
