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发表于 2005-12-23 11:21
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回复:(panwang)死活单元
<P>如何使用单元生死特性 <BR>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,这一过程主要包括以下三步: <BR>? 建模 <BR>? 施加载荷并求解 <BR>? 查看结果 <BR>修改基本分析步骤如下以包括单元生死特征: </P>
<P>建模: <BR>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。 </P>
<P>施加载荷并求解: <BR>在SOLUTION中完成以下操作: <BR>? 定义第一个载荷步: <BR>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: <BR>Command: ANTYPE <BR>GUI: Main Menu>Solution>-Analysis Type-New Analysis <BR>在结构分析中,大变形效果应打开。用下列命令设置该选项: <BR>Command: NLGEOM,ON <BR>GUI: Main Menu>Solution>Analysis Options <BR>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: <BR>Command: NROPT <BR>GUI: Main Menu>Solution>Analysis Options <BR>杀死[EKILL] 所有要加入到后续载荷步中的单元,用下列命令: <BR>Command: EKILL <BR>GUI: Main Menu>Solution>-Load Step Opts-Other>Kill Elements <BR>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: <BR>Command: ESTIF <BR>GUI: Main Menu>Solution>Other>StiffnessMult <BR>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)。同样,用户必须在重新激活在自由度上施加新的结点载荷。 <BR>下面是第一个载荷步中命令输入示例: <BR>!第一个载荷步 <BR>TIME,... !设定时间值(静力分析选项) <BR>NLGEOM,ON !打开大位移效果 <BR>NROPT,FULL !设定牛顿-拉夫森选项 <BR>ESTIF,... !设定非缺省缩减因子(可选) <BR>ESEL,... !选择在本载荷步中将不激活的单元 <BR>EKILL,... !不激活选择的单元 <BR>ESEL,S,LIVE !选择所有活动单元 <BR>NSLE,S !选择所有活动结点 <BR>NSEL,INVE !选择所有非活动结点(不与活动单 <BR> 元相连的结点) <BR>D,ALL,ALL,0 !约束所有不活动的结点自由度(可 <BR> 选) <BR>NSEL,ALL !选择所有结点 <BR>ESEL,ALL !选择所有单元 <BR>D,... !施加合适的约束 <BR>F,... !施加合适的活动结点自由度载荷 <BR>SF,... !施加合适的单元载荷 <BR>BF,... !施加合适的体载荷 <BR>SAVE <BR>SOLVE <BR>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。 <BR>? 后继载荷步 <BR>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。 <BR>用下列命令杀死单元: <BR>Command:EKILL <BR>GUI: Main Menu>Solution>-Load Step Opts-Other>Kill Elements <BR>用下列命令重新激活单元: <BR>Command: EALIVE <BR>GUI: Main Menu>Solution>-Load Step Opts-Other>Activate Elem <BR>!第二个(或后继)载荷步: <BR>TIME,... <BR>ESEL,... <BR>EKILL,... !杀死选择的单元 <BR>ESEL,... <BR>EALIVE,... !重新激活选择的单元 <BR>... <BR>FDELE,... !删除不活动自由度的结点载荷 <BR>D,... !约束不活动自由度 <BR>... <BR>F,... !在活动自由度上施加合适的结点载荷 <BR>DDELE,... !删除重新激活的自由度上的约束 <BR>SAVE <BR>SOLVE <BR>请参阅TIME,ESEL,EKILL,EALIVE,FDELE,D,F和DDELE命令得到更详细的解释。 </P>
<P>查看结果 <BR>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 Menu>General Postproc>Plot Results>Nodal 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。 </P>
<P>使用ANSYS结果控制单元生死 <BR>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。 <BR>用下列方法识别关键单元: <BR>Command: ETABLE <BR>GUI: Main Menu>General Postproc>Element Table>Define Table <BR>用下列方法选择关键单元: <BR>Command:ESEL <BR>GUI: Utility Menu>Select>Entities <BR>然后用户可以杀死或重新激活选择的单元。(也可以用ANSYS APDL语言编写宏以完成这些操作。) <BR>用下列方法杀死选择的单元: <BR>Command:EKILL,ALL <BR>GUI: Main Menu>Solution>-Load Step Opts-Other>Kill Elements <BR>用下列方法重新激活选择的单元: <BR>Command:EALIVE,ALL <BR>GUI: Main Menu>Solution>-Load Step Opts-Other>Activate Elem <BR>下面的例子是杀死总应变超过许用值的单元: <BR>/SOLU !进入求解器 <BR>... <BR>... !标准的求解过程 <BR>SOLVE <BR>FINISH <BR>! <BR>/POST1 !进入POST1 <BR>SET,... <BR>ETABLE,STRAIN,EPTO,EQV !将总应变存入ETABLE <BR>ESEL,S,ETAB,STRAIN,0.20 !选择所有总应变大于或等于0.20的单元 <BR>FINISH <BR>! <BR>/SOLU !重新进入求解器 <BR>ANTYPE,,REST <BR>EKILL,ALL !杀死选择(超过允许值)的单元 <BR>ESEL,ALL !读入所有单元 <BR>... <BR>... !继续求解 <BR>请参阅ETABLE,ESEL,ANTYPE和EKILL命令得到更详细的解释。 </P>
<P>进一步的说明 <BR>不活动的自由度上不能施加约束方程[CE,CEINTF等]。(不活动的自由度当结点不与活动的单元相连时出现)。 <BR>可以通过先杀死然后重新激活单元的方法做应力松弛(如退火)操作。 <BR>在非线性分析中,注意不要因为杀死或重新激活单元引起奇异性(如结构分析中的尖角)或刚度突变。这将使得收敛困难。 <BR>在有单元生死的分析中打开FULL 牛顿-拉夫森方法的适应下降选项将得到好的结果。用下列方法: <BR>Command: NROPT,FULL,,ON <BR>GUI: Main Menu>Solution>Analysis Options <BR>可以通过一个参数值来指示单元生死状态[*GET,Par,ELEM,n,ATTR,LIVE] <BR>(Utility Menu>Parameters>Get Scalar Data)。该参数可以用于APDL逻辑分支(*IF等),或其他要控制单元生死的应用场合中。 <BR>用户可能想通过改变材料特性来杀死或重新激活单元[MPCHG](Main Menu>Preprocessor>Material Props>Change Mat Num)。但是,在这个过程中要特别小心。软件保护系统和限制使得“杀死”的单元在求解器中改变材料特性时将不生效。(单元集中载荷不能自动删除;应变,质量,比热等也不能删除。)不当的使用MPCHG命令将带来许多问题。例如,如果将单元的刚度缩减到近于0,而保留其质量,在有加速度和惯性载荷的问题中将产生奇异性。 <BR>一个MPCHG的应用是在建立模型时涉及“出生”单元的应变历程的情况下。使用MPCHG可以得到单元在变形的结点构造中的初始应变。 <BR>在单元生死中不能用多载荷步求解[LSWRITE],因为不激活或重新激活的单元状态将不写入载荷步文件中。有多个载荷步的生死单元分析应该用一系列的SOLVE命令(Main Menu>Solution>Current LS)来做。 </P>
<P>单元生死应用实例(命令行格式) </P>
<P>问题描述 <BR> 等截面杆两端固定,承受均匀的温度载荷时将其中间1/3段移去。过程是将其应变自由化并移去均匀温度。分析其热应力和应变情况。材料特性和几何模型参数见下图。 </P>
<P> /PREP7 <BR> /TITLE, ELEMENT BIRTH/DEATH IN A FIXED BAR WITH THERMAL LOADING <BR> ET,1,LINK1 !二维杆单元 <BR> MP,EX,1,30E6 !材料特性 <BR> MP,ALPX,1,.00005 <BR> MP,EX,2,30E6 <BR> MP,ALPX,2,.00005 !重新‘出生’单元的特性 <BR> MP,REFT,2,100 !单元出生的参考温度 <BR> R,1,1.0 <BR> N,1 <BR> N,4,10 <BR> FILL <BR> E,1,2 <BR> EGEN,3,1,-1 !生成三个单元 <BR> FINISH <BR> <BR> /SOLU <BR> ANTYPE,STATIC <BR> D,1,ALL,,,4,3 !固定杆的两端 <BR> TREF,0 !参考温度0度 <BR> TUNIF,100 !均匀温度载荷 <BR> NROPT,FULL <BR> OUTPR,BASIC,ALL <BR> SOLVE <BR> EKILL,2 !‘杀死’中间的单元 <BR> SOLVE <BR> EALIVE,2 !重新激活中间单元 <BR> MPCHG,2,2 !将材料特性改为2以生成自由应变单元 <BR> SOLVE <BR> TUNIF,0 !删除温度载荷 <BR> SOLVE </P> |
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