第4章教案-ansys隧道工程應(yīng)用實(shí)例分析-文庫吧
2024-10-09 03:44 本頁面
【正文】 23 PLANE55 PLANE82 SURF151 PLANE183 PIPE20 PLANE53 PLANE77 SHELL132 SHELL181 在一些情況下，單元生死狀態(tài)可以根據(jù) ANSYS 計(jì)算所得 數(shù)值來決定，如溫度值、應(yīng)力值等?？梢岳?ETABLE 命令和 ESEL 命令來確定選擇單元的相關(guān)數(shù)據(jù)，也可以改變單元的狀態(tài)（如溶解、固結(jié)、破裂等）。這個(gè)特性對因相變引起的模型效應(yīng)（如焊接過程中，結(jié)構(gòu)上的可熔材料的固結(jié)狀態(tài)因焊接從不生效變成生效，從而使模型增加了原不生效部分）、失效面擴(kuò)展以及其他相關(guān)分析的單元變化是很有效的。 單元生死的原理 要實(shí)現(xiàn)單元生死效果， ANSYS 程序并不是將“殺死”的單元從模型中刪除，而是將其剛度（或傳導(dǎo)或其他分析特性）矩陣乘以一個(gè)很小的因子 ESTIF。因子的 默認(rèn)值為 10E6，也可以賦予其他數(shù)值。死單元的單元 荷載 將為 0，從而不對 荷載 向量生效（但任然在單元 荷載 列表中出現(xiàn)）。同樣，死單元的質(zhì)量、阻尼、比熱和其他類似參數(shù)也設(shè)置為 0。死單元的質(zhì)量和能量將不包括在模型求解結(jié)果中。一旦單元被殺死，單元應(yīng)變也就設(shè)為 0。 同理，當(dāng)單元“出生”，并不是將其添加到模型中去，而是重新激活它們。用戶必須在前處理器 PREP7 中創(chuàng)建所有單元，包括后面將要被激活的單元。在求解階中不能生成新的單元，要添加“一個(gè)單元，必須先殺死它，然后在合適的 荷載 步中重新激活它。 當(dāng)一個(gè)單元 被重新激活時(shí)，其剛度、質(zhì)量、單元 荷載 等將恢復(fù)其原始的數(shù)值。重新激活的單元沒有應(yīng)變記錄，也無熱量存儲(chǔ)。然而，初始應(yīng)變以實(shí)參數(shù)形式輸入（如 LINK1 單元）卻不受單元生死操作的影響。此外，除非打開大變形選項(xiàng)（ NLGEOM， ON），一些單元類型將恢復(fù)它們以前的幾何特性（大變形效果有時(shí)了用來得到合理的結(jié)果）。如果其承受熱量體 荷載 ，單元在第 4 章 ANSYS 在隧道工程中的應(yīng)用分析 被激活后第一個(gè)求解過程中同樣可以有熱應(yīng)變。根據(jù)其當(dāng)前 荷載 步溫度和參考溫度計(jì)算剛被激活單元的熱應(yīng)變。因此，承受熱 荷載 的剛被激活單元是有應(yīng)力的。 單元生死的使用 用戶可以在大多數(shù)靜態(tài)和非線性瞬態(tài)分析中使用單元生死功能，其在各種分析操作中的基本過程是相同的。這個(gè)過程可包括以下 3 個(gè)步驟： 1. 建立模型 在前處理器 PREP7 中生成所有的單元，包括那些只有在以后 荷載 步中激活的單元。因?yàn)樵谇蠼馄髦胁荒苌尚聠卧? 2. 施加 荷載 并求解 單元生死的控制 1. 利用 ANSYS 結(jié)果控制單元生死 在許多時(shí)候，用戶不能清楚知道要?dú)⑺篮图せ顔卧拇_切位置。如，在熱分析中要?dú)⑺廊廴诘膯卧?即在模型中移去的熔化材料），事先不知道這些單元的位置，這時(shí)，用戶就可以根據(jù)ANSYS 計(jì)算出的溫度來確定這些單元。當(dāng)用戶根據(jù) ANSYS 計(jì)算結(jié)果（如溫度、應(yīng)力、應(yīng)變）來決定殺死或激活單元時(shí)，用戶可以使用命令來識(shí)別并選擇關(guān)鍵單元。 用下列方法識(shí)別單元： 命令方式： ETABLE GUI 方式： Main MenuGeneral PostprocElement TableDefine Table 用下列方法來選擇關(guān)鍵單元： 命令方式： ESEL GUI 方式： Utility MenuSelectEntities 接著用戶可以用 EKILL/EALIVE 命令殺死 /激活所選擇的單元。 用戶也可以用 ANSYS 的APDL 語言編寫宏來執(zhí)行這些操作。 下面的例子是殺死總應(yīng)變超過允許應(yīng)變的單元： /SOLU ！進(jìn)入求解器 ... ！標(biāo)準(zhǔn)求解過程 SOLVE FINISH /POST1 ！進(jìn)入后處理器 SET， ... ETABLE,STRAIN,EPTO,EQV ！將總應(yīng)變存入 ETABLE ESEL,S,ETAB,STRAIN, ！選擇所有總應(yīng)變大于或等于 的單元 FINISH /SOLU ！重新進(jìn)去求解器 ANTYPE,REST ！ 重復(fù)以前的靜態(tài)分析 第 4 章 ANSYS 隧道工程中的應(yīng)用實(shí)例分析 EKILL,ALL ！殺死所選擇（超過允許值）的單元 ESEL,ALL ！選擇所有單元 ... ！繼續(xù)求解 單元生死使用提示 下列提示有助于用戶更好地利用 ANSYS 的單元生死功能進(jìn)行分析： （ 1）不活動(dòng)自由度上不能施加約束方程（ CE， CEINTF）。當(dāng)節(jié)點(diǎn)不與活動(dòng)單元相連時(shí)，不活動(dòng)自由度就會(huì)出現(xiàn)。 （ 2） 可以通過先殺死單元，然后再激活單元來模擬應(yīng)力松弛（如退火）。 （ 3） 在進(jìn)行非線性分析時(shí)，注意不要因殺死或激活單元引起奇異性（如結(jié)構(gòu)分析中的尖角）或剛度突變 ，這樣會(huì)使收斂困難。 （ 4）如果模型是完全線性的，也就是說除了生死單元，模型不存在接觸單元或其它非線性單元且材料是線性的，則 ANSYS 就采用線性分析 ，因此不會(huì)采用 ANSYS 默認(rèn)（ SOLCONTROL，ON）非線性求解器。 （ 5） 在進(jìn)行包含單元生死的分析中，打開全牛頓 拉夫森選項(xiàng)的自適應(yīng)下降選項(xiàng)將產(chǎn)生很好的效果。用 下列方法來完成此操作： 命令方式： NROPT， FULL， ON GUI 方式： Main MenuSolutionAnalysis Options （ 6） 可以通過一個(gè)參數(shù)值來指示單元的生死狀態(tài) 。下面命令能得到活單元的相關(guān)參數(shù)值： *GET， PAR， ELEM， n， ATTR， LIVE 該參數(shù)值可以用 于 APDL 邏輯分支（ *IF）或其它用戶需要控制單元生死狀態(tài)的場合。 （ 7） 用 荷載 步文件求解法（ LSWRITE） 進(jìn)行 多 荷載 步 求解 時(shí)不能使用生死功能，因?yàn)樯绬卧獱顟B(tài)不會(huì)寫進(jìn) 到 荷載 步文件。多 荷載 步生死單元分析必須采用一系列 SOLVE 命令來實(shí)現(xiàn)。 此外，用戶可以通過 MPCHG 命令來改變材料特性來殺死或激活單元。但這個(gè)過程要特別小心。軟件保護(hù)和
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