ANSYS的使用經(jīng)驗(yàn)

2017-05-14 by:CAE仿真在線來源:互聯(lián)網(wǎng)

ANSYS 查詢函數(shù)(Inquiry Function)

在ANSYS操作過程或條件語句中,常常需要知道有關(guān)模型的許多參數(shù)值,如選擇集中的單元數(shù)、節(jié)點(diǎn)數(shù),最大節(jié)點(diǎn)號(hào)等。此時(shí),一般可通過*GET命令來獲得這些參數(shù)?，F(xiàn)在,對(duì)于此類問題,我們有了一個(gè)更為方便的選擇,那就是查詢函數(shù) — Inquiry Function。
Inquiry Function類似于ANSYS的 *GET 命令,它訪問ANSYS數(shù)據(jù)庫(kù)并返回要查詢的數(shù)值,方便后續(xù)使用。ANSYS每執(zhí)行一次查詢函數(shù),便查詢一次數(shù)據(jù)庫(kù),并用查詢值替代該查詢函數(shù)。
假如你想獲得當(dāng)前所選擇的單元數(shù),并把它作為*DO循環(huán)的上界。傳統(tǒng)的方法是使用*GET命令來獲得所選擇的單元數(shù)并把它賦給一個(gè)變量,則此變量可以作為*DO循環(huán)的上界來確定循環(huán)的次數(shù)
*get, ELMAX,elem,,count
*do, I, 1, ELMAX
…
…
*enddo
現(xiàn)在你可以使用查詢函數(shù)來完成這件事,把查詢函數(shù)直接放在*DO循環(huán)內(nèi),它就可以提供所選擇的單元數(shù)
*do, I, ELMIQR(0,13)
…
…
*enddo
這里的ELMIQR并不是一個(gè)數(shù)組,而是一個(gè)查詢函數(shù),它返回的是現(xiàn)在所選擇的單元數(shù)。括弧內(nèi)的數(shù)是用來確定查詢函數(shù)的返回值的。第一個(gè)數(shù)是用來標(biāo)識(shí)你所想查詢的特定實(shí)體(如單元、節(jié)點(diǎn)、線、面號(hào)等等),括弧內(nèi)的第二個(gè)數(shù)是用來確定查詢函數(shù)返回值的類型的(如選擇狀態(tài)、實(shí)體數(shù)量等)。
同本例一樣,通常查詢函數(shù)有兩個(gè)變量,但也有一些查詢函數(shù)只有一個(gè)變量,而有的卻有三個(gè)變量。
查詢函數(shù)的種類和數(shù)量很多,下面是一些常用、方便而快速快捷的查詢函數(shù)
1 AREA—arinqr(areaid,key)
areaid—查詢的面,對(duì)于key=12,13,14可取為0;
key—標(biāo)識(shí)關(guān)于areaidr的返回信息
=1, 選擇狀態(tài)
=12,定義的數(shù)目
=13,選擇的數(shù)目
=14,定義的最大數(shù)
=-1,材料號(hào)
=-2,單元類型
=-3,實(shí)常數(shù)
=-4,節(jié)點(diǎn)數(shù)
=-6,單元數(shù)
…
arinqr(areaid,key)的返回值
對(duì)于key=1
=0, areaid未定義
=-1,areaid未被選擇
=1, areaid被選擇
…
2 KEYPOINTS—kpinqr(kpid,key)

kpid—查詢的關(guān)鍵點(diǎn),對(duì)于key=12,13,14為0
key —標(biāo)識(shí)關(guān)于kpid的返回信息
=1,選擇狀態(tài)
=12,定義的數(shù)目
=13,選擇的數(shù)目
=14,定義的最大數(shù)目
=-1,數(shù)料號(hào)
=-2,單元類型
=-3,實(shí)常數(shù)
=-4,節(jié)點(diǎn)數(shù),如果已分網(wǎng)
=-7,單元數(shù),如果已分網(wǎng)
kpinqr(kpid,key)的返回值
對(duì)于key=1
=-1,未選擇
=0,未定義
=1, 選擇

3 LINE—lsinqr(lsid,key)
lsid—查詢的線段,對(duì)于key=12,13,14為0
key—標(biāo)識(shí)關(guān)于lsid的返回信息
=1, 選擇狀態(tài)
=2, 長(zhǎng)度
=12,定義的數(shù)目
=13,選擇的數(shù)目
=14,定義的最大數(shù)
=-1,材料號(hào)
=-2,單元類型
=-3,實(shí)常數(shù)
=-4,節(jié)點(diǎn)數(shù)
=-6,單元數(shù)
…
4 NODE—ndinqr(node,key)
node—節(jié)點(diǎn)號(hào),對(duì)于key=12,13,14為0
key—標(biāo)識(shí)關(guān)于node的返回信息
=1, 選擇狀態(tài)
=12,定義的數(shù)目
=13,選擇的數(shù)目
=14,定義的最大數(shù)
=-2,超單元標(biāo)記
=-3,主自由度
=-4,激活的自由度
=-5,附著的實(shí)體模型
ndinqr(node,key)的返回值
對(duì)于key=1
=-1,未選擇

=0,未定義
=1, 選擇

5 VOLUMES—vlinqr(vnmi,key)
vnmi—查詢的體,對(duì)于key=12,13,14為0
key—標(biāo)識(shí)關(guān)于vnmi的返回信息
=1,選擇狀態(tài)
=12,定義的數(shù)目
=13,選擇的數(shù)目
=14,定義的最大數(shù)目
=-1,數(shù)料號(hào)
=-2,單元類型
=-3,實(shí)常數(shù)
=-4,節(jié)點(diǎn)數(shù)
=-6,單元數(shù)
=-8,單元形狀
=-9,中節(jié)點(diǎn)單元
=-10,單元坐標(biāo)系
vlinqr(vnmi,key)的返回值
對(duì)于key=1
=-1,未選擇
=0,未定義
=1, 選擇

ANSYS能實(shí)現(xiàn)直接流-固耦合分析嗎?

ANSYS流固耦合分析有三種形式,可以實(shí)現(xiàn)全直接或半直接耦合分析:

一: ANSYS/Mechanical模塊或含該模塊的軟件包中的流固耦合分析功能,但此處的流體是非流動(dòng)的流體,而是靜流體,它計(jì)算流體由于重力、慣性力、波動(dòng)壓力等引起的分布?jí)毫d荷與結(jié)構(gòu)的相互作用。

二:ANSYS/FLOTRAN/Structural模塊或含該模塊的軟件包中的流固耦合分析功能,在建立好流體分析環(huán)境和結(jié)構(gòu)分析環(huán)境的前提下,利用ANSYS5.7版本新增的FSSOLV命令,可自動(dòng)實(shí)現(xiàn)流固耦合迭代計(jì)算,并可對(duì)迭代容差、流場(chǎng)收斂精度、流場(chǎng)網(wǎng)格變形等進(jìn)行控制。

三:ANSYS/LS-DYNA模塊或含該模塊的軟件包中的ALE任意歐拉-拉格朗日流固耦合分析功能,分析模型的流體部分用歐拉單元、直接求解流動(dòng)方程,可通過速度、加速度、罰函數(shù)三種方式直接與結(jié)構(gòu)單元耦合計(jì)算。

ANSYS中的地震響應(yīng)分析

ANSYS中地震響應(yīng)分析有二種基本的方法:時(shí)間歷程分析和響應(yīng)譜分析。

單自由度系統(tǒng)固有頻率變化時(shí)對(duì)某一次地震地面運(yùn)動(dòng)的響應(yīng)構(gòu)成一條響應(yīng)曲線,工程上的響應(yīng)譜曲線實(shí)際上是某一地震級(jí)別時(shí)各種地面運(yùn)動(dòng)響應(yīng)曲線的包絡(luò)線,這根包絡(luò)線與單自由度的阻尼有關(guān),因此在使用響應(yīng)譜曲線時(shí)有二個(gè)關(guān)鍵因素:地震級(jí)別(對(duì)應(yīng)最大加速度)和臨界阻尼率.從理論上說,響應(yīng)譜分析得到的數(shù)值應(yīng)大于時(shí)間歷程分析得到的最大響應(yīng),若時(shí)間歷程分析得到的最大響應(yīng)比響應(yīng)譜分析得到的數(shù)值大,原因可能是阻尼的處理不當(dāng),如果無阻尼,由于某些頻率的共振會(huì)使響應(yīng)變大。

另外時(shí)間點(diǎn)的選取要看結(jié)構(gòu)的固有頻率,如果關(guān)心最大的結(jié)構(gòu)固有頻率為10Hz,則每秒鐘至少有60-80個(gè)計(jì)算點(diǎn)

在ANSYS中建模后,能否把結(jié)構(gòu)整體的質(zhì)量、慣性矩等計(jì)算出來?

問:在ANSYS中建模后,能否把結(jié)構(gòu)整體的質(zhì)量、慣性矩等計(jì)算出來?
答:有兩種辦法。
1. Preprocessor>Operate>Calc Geom Items,可以求出面積、體積、形心、慣性矩等,如果給定了密度,也可以知道質(zhì)量。
2. 在進(jìn)行求解是你也可以看到程序會(huì)在OUTPUT窗口列出這些量。

在譜分析完成后,在組合模態(tài)之前如何獲得結(jié)構(gòu)每階模態(tài)的響應(yīng)

在譜分析完成后,進(jìn)入POST1并利用*GET命令提取模態(tài)N的模態(tài)參與系數(shù),然后利用載荷工況(Load Case)功能創(chuàng)建載荷工況,并將提取的模態(tài)參與系數(shù)指定為載荷工況的縮放系數(shù),然后讀入該載荷工況, 利用后處理功能處理。同理,可以獲得其他模態(tài)的獨(dú)立響應(yīng)結(jié)果。下面是獲得一階模態(tài)響應(yīng)的命令流:

*GET,PF1,MODE,1,PFACT !* 提取1階模態(tài)的參與系數(shù)PF1
/POST1
SET,FIRST !* 讀入1階模態(tài)結(jié)果
LCDEF,1,1,1, !* 將1階模態(tài)結(jié)果定義載荷工況1
LCFACT,1,PF1, !* 載荷工況1的縮放系數(shù)為PF1
LCASE,1, !* 讀入載荷工況1
/EFACE,1 !* 后處理操作
AVPRIN,0, ,
PLNSOL,U,SUM,0,1

在進(jìn)行多點(diǎn)譜分析的時(shí)候,如何正確施加不同的譜曲線

在多點(diǎn)譜分析中,施加后面的譜曲線時(shí),應(yīng)該刪除上次定義的譜曲線,如要對(duì)結(jié)構(gòu)分別施加兩個(gè)方向的激勵(lì),分別是,y和x方向。應(yīng)如下處理:

...
!施加 y方向
PSDUNIT,1,ACCG,9.81
PSDFRQ,1,..... !頻率值
PSDVAL,1,..... !譜值
D,BASENODE,uy,1.0 !施加譜曲線
PFACT,1,BASE

D,BASENODE,UZ,1.0 !刪除上一次定義的譜

!施加 X 方向
PSDUNIT,2,ACCG,9.81
PSDFRQ,1,..... !頻率值
PSDVAL,1,..... !譜值
D,BASENODE,UX,1.0

在非線性屈曲分析中,如何在結(jié)構(gòu)上產(chǎn)生初始幾何缺陷

有兩種方式:

1、先進(jìn)行特征值屈曲分析獲得屈曲行為的理論解,這也可作為非線性屈曲分析的起點(diǎn);
UPCOORD命令只是提供結(jié)構(gòu)的初始位移,非常接近于真實(shí)缺陷情況。通過UPCOORD,,ON命令,就可以讓我們從一個(gè)有輕微缺陷而沒有任何初始應(yīng)變的結(jié)構(gòu)開始進(jìn)行非線性屈曲分析。

2、還可以在結(jié)構(gòu)上施加一個(gè)小的干擾力以引起結(jié)構(gòu)的屈曲,這個(gè)方法簡(jiǎn)單而直接,也通常能得到合理結(jié)果,如果干擾力太大則會(huì)明顯影響計(jì)算精度。

/PREP7
/TITLE, BUCKLING OF A BAR WITH HINGED
ET,1,BEAM3 ! BEAM ELEMENT
R,1,.25,52083E-7,.5 ! AREA,IZZ,HEIGHT
MP,EX,1,30E6
N,1
N,11,,100
FILL
E,1,2
EGEN,10,1,1
FINISH
/SOLU
ANTYPE,STATIC ! STATIC ANALYSIS
PSTRES,ON ! CALCULATE PRESTRESS EFFECTS
M,2,UX,11,1 ! SELECT 10 UX DOF AS MASTERS
D,1,ALL ! FIX SYMMETRY END
F,11,FY,-1 ! UNIT LOAD AT FREE END
OUTPR,,1
SOLVE
FINISH
/SOLU
ANTYPE,BUCKLE ! BUCKLING ANALYSIS
BUCOPT,REDUC,1 ! USE HOUSEHOLDER SOLUTION METHOD, EXTRACT 1 MODE
MXPAND,1 ! EXPAND 1 MODE SHAPE
SOLVE
/POST1
SET,LAST
UPCOORD,0.1,ON ! USE L/1000 FOR STARTING FACTOR
SAVE,PERT,DB ! SAVE TO NEW FILE TO PRESERVE ORIGINAL MODEL
FINISH
RESU,PERT,DB
NROPT,FULL,,OFF
/SOLU
ANTYPE,STATIC
NLGEOM,ON
AUTOTS,ON
KBC,0
F,11,FY,-100
TIME,1
DELTIME,0.01,1E-4,0.5
SOLVE
FINI

ANSYS后處理中如何顯示三維實(shí)體模型表面結(jié)果云圖和等值線

(1)將需要顯示表面結(jié)果的三維實(shí)體模型的某些表面上的節(jié)點(diǎn)選出(Utility>Select)
(2)將顯示方式POWRGRPH設(shè)置為OFF(命令:/GRAPHICS,FULL)
(3)在/Post1下,繪制結(jié)果云圖;或者在PlotCtrls>Device Options>Vector Mode…ON(命令/device,vector),可以繪制等值線。

在交互方式下如何施加任意矢量方向的表面載荷?

問:在交互方式下如何施加任意矢量方向的表面載荷?
答:若需在實(shí)體表面上施加任意方向的表面載荷,可通過在實(shí)體表面生成表面效應(yīng)單元(比如SURF154單元)的方法來完成。
施加面載荷時(shí),可施加在表面效應(yīng)單元上,這樣可以任意控制面力的方向。
加載過程中,選定表面效應(yīng)單元,對(duì)話框中LKEY取值不同,則所加表面載荷的方向不同。(請(qǐng)仔細(xì)看一看surf154的單元手冊(cè))。
比如:LKEY=1(缺省),載荷垂直于表面;LKEY=2,載荷為+X切向;LKEY=3,載荷為+Y切向;LKEY=4,載荷垂直于表面;LKEY=5,則可輸入任意矢量方向的載荷。
特別地:
LKEY=5,VALUE 項(xiàng)為均布?jí)毫χ?br /> VAL2、VAL3、VAL4 三項(xiàng)的值確定矢量的方向。

如何在ANSYS中存儲(chǔ)動(dòng)畫?

Q: ANSYS中有好幾種動(dòng)畫模式,但并非同時(shí)可用。那么有哪幾種類型,何時(shí)可用呢?
A: ANSYS中有四種動(dòng)畫模式:Bitmap,AVI,Display List,Pixmap。該種模式是否可用取決于運(yùn)行環(huán)境是UINX還是PC,以及是使用二維還是三維顯示設(shè)備。可以通過選擇菜單Utility Menu>PlotCtrls>Device Options(或鍵入適當(dāng)?shù)拿?來制作動(dòng)畫。下面是該命令選項(xiàng)的小結(jié):
二維顯示設(shè)備的PC:
Bitmap(命令-/device,anim,bmp)
AVI(命令-/device,anim,avi)
三維顯示設(shè)備的PC:
Bitmap(命令-/dv3d,anim,1)
AVI(命令-/dv3d,anim,2)
Display List(命令-/dv3d,anim,0)
二維顯示設(shè)備的UNIX:
Pixmap(缺省,無相應(yīng)命令)
三維顯示設(shè)備的UNIX:
Pixmap(命令-/dv3d,anim,1)
Display List(命令-/dv3d,anim,0)
Q: 這些動(dòng)畫模式的區(qū)別是什么?
A: Display List選項(xiàng)(三維設(shè)備可用)與其他方式的不同在于:
Display List允許在播放動(dòng)畫的過程中對(duì)模型進(jìn)行動(dòng)態(tài)操作(如放大縮小等),而其它模式不能;
播放器不同:Bitmap,Display List,Pixmap動(dòng)畫模式在ANSYS圖形窗口進(jìn)行播放,可以通過ANSYS動(dòng)畫控制器面板控制動(dòng)畫;AVI(只在PC上)用WINDOWS媒體播放器播放。
需注意在ANSYS5.5中缺省的動(dòng)畫模式為AVI,播放器為媒體播放器。而在ANSYS5.6中二維設(shè)備的缺省動(dòng)畫模式為Bitmap,三維設(shè)備的缺省動(dòng)畫模式為Display List,動(dòng)畫在ANSYS圖形窗口播放。
Q: 如何存儲(chǔ)在ANSYS中創(chuàng)建的動(dòng)畫?
A: 對(duì)于PC環(huán)境,Bitmap或AVI模式的動(dòng)畫會(huì)自動(dòng)存儲(chǔ)為jobname.avi(jobname是你指定的分析名稱)。Display List動(dòng)畫在PC上不會(huì)自動(dòng)存儲(chǔ),必須通過菜單Utility Menu> PlotCtrls >Animate>Save Animation指定存儲(chǔ),典型格式為jobname.anim。
對(duì)于UNIX環(huán)境,Pixmap及Display List都只能按ANSYS指定的格式進(jìn)行存儲(chǔ),方法同上。
Q: A用Bitmap模式存儲(chǔ)的.avi文件與用AVI模式存儲(chǔ)的.avi文件有何不同?
A: Bitmap模式的文件比AVI模式的文件要小,因?yàn)椴捎肂itmap模式存儲(chǔ)的 .avi文件不包括回放的畫面,它在ANSYS動(dòng)畫控制器中播放,可以向前或向后顯示。而WINDOWS媒體播放器沒有forward/backward選項(xiàng),回放的畫面必須包括在AVI動(dòng)畫文件中,因此文件較大。
Q: UNIX上制作的動(dòng)畫能否在PC上播放?
A: 可以?？梢允褂肁NSYS ANIMATE程序(ANIMATE.exe)在PC上播放.anim或.avi文件。還可以將.anim文件轉(zhuǎn)變?yōu)?avi文件。所有的ANSYS產(chǎn)品都提供 ANIMATE程序,該程序位于ANSYS安裝盤的根目錄中。
Q: ANIMATE是否能讀入所有的動(dòng)畫文件?
A: 不能。ANIMATE程序接受UNIX上的Pixmap模式的.anim文件或PC上的Bitmap或AVI模式的.avi文件。

如何提取模態(tài)質(zhì)量

模態(tài)分析過程中打開振型型則化開關(guān)命令的Nrmkey設(shè)置為ON),ANSYS程序?qū)⒆詣?dòng)將每階模態(tài)的最大位移單位化,就可以提取模態(tài)質(zhì)量。計(jì)算方法如下:

1、利用SSUM對(duì)ETABLE動(dòng)能數(shù)據(jù)求和獲得結(jié)構(gòu)總動(dòng)能( );

2、將結(jié)構(gòu)總動(dòng)能除以得到 ,其中是系統(tǒng)的角頻率。下面是《ANSYS Verification Manual》VM89.DAT稍加修改后提取模態(tài)質(zhì)量的例子:
/PREP7
/TITLE, VM89, NATURAL FREQUENCIES OF A TWO-MASS-SPRING SYSTEM
C*** VIBRATION THEORY AND APPLICATIONS, THOMSON, 2ND PRINTING, PAGE 163,EX 6.2-2
ET,1,COMBIN14,,,2
ET,2,MASS21,,,4
R,1,200 ! SPRING CONSTANT = 200
R,2,800 ! SPRING CONSTANT = 800
R,3,.5 ! MASS = .5
R,4,1 ! MASS = 1
N,1
N,4,1
FILL
E,1,2 ! SPRING ELEMENT (TYPE,1) AND K = 200 (REAL,1)
TYPE,2
REAL,3
E,2 ! MASS ELEMENT (TYPE,2) AND MASS = .5 (REAL,3)
TYPE,1
REAL,2
E,2,3 ! SPRING ELEMENT (TYPE,1) AND K = 800 (REAL,2)
TYPE,2
REAL,4
E,3 ! MASS ELEMENT (TYPE,2) AND MASS = 1 (REAL,4)
TYPE,1
REAL,1
E,3,4 ! SPRING ELEMENT (TYPE,1) AND K = 200 (REAL,1)
M,2,UX,3
OUTPR,BASIC,1
D,1,UY,,,4
D,1,UX,,,4,3
FINISH

/SOLU
ANTYPE,MODAL
MODOPT,subspa,2,,,2,ON
MXPAND,2,,,YES
SOLVE
FINISH

/post1

set,1,1
etabl,kene,kene
ssum

*get,keneval1,ssum,,item,kene
*get,freqval1,mode,1,freq
eigen1=(2*3.14159*freqval1)**2

pmass1=2*keneval1/eigen1

set,1,2
etabl,kene,kene
ssum
*get,keneval2,ssum,,item,kene
*get,freqval2,mode,2,freq
eigen2=(2*3.14159*freqval2)**2
pmass2=2*keneval2/eigen2

finish

如何考慮結(jié)構(gòu)分析中的重力

在結(jié)構(gòu)分析中,如何模擬結(jié)構(gòu)自重和設(shè)備重量是一個(gè)經(jīng)常遇到的問題,對(duì)于結(jié)構(gòu)自重有兩點(diǎn)要注意:
1. 在材料性質(zhì)中輸入密度,如果不輸入密度,則將不會(huì)產(chǎn)生重力效果。
2. 因?yàn)锳NSYS將重力以慣性力的方式施加,所以在輸入加速度時(shí),其方向應(yīng)與實(shí)際的方向相反。
對(duì)于結(jié)構(gòu)上的設(shè)備重量可以用MASS21單元來模擬,該單元為一個(gè)空間“點(diǎn)”單元。設(shè)備重量可通過單元實(shí)常數(shù)來輸入。下面附上一個(gè)小例子(設(shè)重力方向向下)。
/prep7
et,1,42
et,2,21
r,2,10,10,10
mp,ex,1,2e5
mp,nuxy,1,0.3
mp,dens,1,1
rect,,10,,1
esize,.5
amesh,all
type,2
real,2
e,node(5,1,0)
fini
/solu
dk,1,all
dk,2,uy,
acel,,10
solve
fini
/post1
plnsol,u,sum,2

/SOLU
ANTYPE,MODAL
MODOPT,subspa,2,,,2,ON
MXPAND,2,,,YES
SOLVE
FINISH

/post1

set,1,1
etabl,kene,kene
ssum

*get,keneval1,ssum,,item,kene
*get,freqval1,mode,1,freq
eigen1=(2*3.14159*freqval1)**2

pmass1=2*keneval1/eigen1

set,1,2
etabl,kene,kene
ssum
*get,keneval2,ssum,,item,kene
*get,freqval2,mode,2,freq
eigen2=(2*3.14159*freqval2)**2
pmass2=2*keneval2/eigen2

finish

聲學(xué)中的阻尼等相關(guān)概念

明確ANSYS中的阻尼,聲吸收,阻抗的含義:
阻尼是指動(dòng)力學(xué)問題相關(guān)的能量損失,可以在瞬態(tài)或諧波聲學(xué)中包括。聲的吸收和阻抗指壓力自由度相關(guān)的損失。ANSYS中的阻抗用來標(biāo)識(shí)聲表面可以吸收能量的開關(guān),MU指能量在指定聲表面被吸收的數(shù)量。這個(gè)用途對(duì)ANSYS是特殊的,意義比廣義聲學(xué)中更為嚴(yán)格。
通常的一個(gè)誤解是約束的邊界是吸收邊界。實(shí)際上這種邊界反射壓力脈沖并將其反號(hào)。各種邊界條件總結(jié)如下:
MU值 DOF(自由度約束) 結(jié)果邊界條件
u=0 未約束無壓力反號(hào)
Mu=1 未約束吸收邊界(仿佛另一側(cè)有相同材料)
Mu=∞ 未約束壓力反向的反射邊界
Mu=any 約束壓力反向的反射邊界

Mu=0 模擬剛性壁條件:無吸收,100%反射聲能。Mu<1表示(至少是典型如此)聲波從低密度流體進(jìn)入高密度流體。例如聲波在空氣中傳播碰到空氣/水界面就像遇到剛性墻壁,因此Mu會(huì)很小,為0.05。在譜的另一端,MU=∞相應(yīng)于壓力釋放(P=0)邊界。聲在水中傳播遇到空氣/水界面就如同是p=0邊界。這樣大的MU值可以用于模擬聲在水中傳播的空氣/水邊界。如果要模擬聲從高密度媒質(zhì)到低密度媒質(zhì),設(shè)定的MU值應(yīng)大于1。
下面例子示意了阻尼和聲吸收的使用。這個(gè)問題是聲學(xué)管,類似于管弦樂和弦,施加到一端的壓力向另一端傳遞在盡頭反射。問題包括壓力波的幾次反復(fù),表明在管封閉端的吸收。包括了不同的阻尼值(對(duì)阻尼矩陣)和MU(吸聲端)。阻抗值對(duì)全反射邊界為0,有吸收的為1。
/show,acous,f33
*dim,dval,,5
*dim,mval,,5
dval(1)=.01 $ mval(1)=0
dval(2)=.05 $ mval(2)=.25
dval(3)=.1 $ mval(3)=.50
dval(4)=.2 $ mval(4)=.75
dval(5)=.3 $ mval(5)=1
*do,ii,1,5 ! loop on damping
*do,jj,1,5 ! loop on absorption
parsav,all ! save parameters for /clear
/clear, ! start new problem
parres
/TITLE, TRAVELING ACOUSTIC WAVE, DAMP = %dval(ii)%, MU = %mval(jj)%
/prep7
et,1,29,,1 ! 2d acoustic fluid
n,1 ! define nodes
n,101,100 ! make tube 100 long
fill
n,201,,1
n,301,100,1
fill
e,1,2,202,201 ! define elements
*repeat,100,1,1,1,1
dens,1,9.633e-5
sonc,1,10000 ! define sonic for 100 hz freq
damp,1,dval(ii) ! transient problem, need some damping
mu,1,mval(jj) ! specify sound absorption at end
FINISH
/solu
antype,tran
outres,all,all
nsel,s,,,101,301,200 ! select nodes at end
sf,all,impd,1 ! enable sound absorption
nsel,all
!
! apply pressure at x = 0
time,.0005
d,1,pres,1,,201,200 ! apply pressure at start
deltim,.0001 ! delta time for solutions
solve
d,1,pres,0,,201,200
time,.001
solve
time,.07 ! at least two traverses
solve
finish
/post26
nsol,2,21,pres,,.2*LENG ! store pressure at some locations
nsol,3,41,pres,,.4*LENG
nsol,4,61,pres,,.6*LENG
nsol,5,81,pres,,.8*LENG
nsol,6,101,pres,,END
plvar,2,3,4,5,6 ! plot all
finish
*enddo
*enddo

如何定制Beam188/189單元的用戶化截面

ANSYS提供了幾種通用截面供用戶選用,但有時(shí)不能滿足用戶的特殊需求。為此,ANSYS提供了用戶創(chuàng)建截面(庫(kù))的方法。如果你需要?jiǎng)?chuàng)建一個(gè)非通用橫截面,必須創(chuàng)建一個(gè)用戶網(wǎng)格文件。具體方法是,首先創(chuàng)建一個(gè)2-D實(shí)體模型,然后利用SECWRITE命令將其保存(Main Menu>Preprocessor>Sections> -Beam-Write Sec Mesh)。該過程的細(xì)節(jié)如下:

創(chuàng)建截面的幾何模型(二維面模型)。

對(duì)所有線設(shè)置單元份數(shù)或者單元最大尺寸 (Main Menu>Preprocessor> -Meshing-Size Cntrls>-Lines-Picked Lines或使用MeshTool)。記住:保證模型中的區(qū)格(cell)數(shù)目不能超過250個(gè)。

選擇菜單Main Menu>Preprocessor>Sections>-Beam-Write Sec Mesh,彈出一個(gè)拾取窗口,單擊Pick All拾取包含區(qū)格的所有面。

ANSYS自動(dòng)在所有面上創(chuàng)建區(qū)格。在劃分網(wǎng)格時(shí),ANSYS可能顯示單元形狀差的消息,也可以被忽略不顯示,但是總能看到一條消息“Unable to mesh area....”。如果已經(jīng)完成上述工作,你清除所有面上的單元(Main Menu>Preprocessor>-Meshing-Clear> Areas),并重復(fù)第2、3、4步,即必須重新控制網(wǎng)格密度。

如果第4步成功則彈出Write Section Library File對(duì)話框,File Name域填入一個(gè)未用過SECT文件名,Drives域指定一個(gè)截面文件存放驅(qū)動(dòng)器,Directories域指定一個(gè)截面文件存放目錄,然后單擊按鈕OK,完成用戶截面文件建立。如果在第3步中給線指定太多單元份數(shù),區(qū)格和節(jié)點(diǎn)的數(shù)目可能超過限制范圍,必須清除所有面上的單元2~4步,直到獲得合適數(shù)量的區(qū)格和節(jié)點(diǎn)。

一旦完成上述工作,用戶可以在以后分析中讀取用戶網(wǎng)格文件 (Main Menu > Preprocessor > Sections > -Beam-Read Sect Mesh),定義成適當(dāng)?shù)慕孛鍵D號(hào),就與通用梁完全一致。要想檢查用戶截面,只要繪制截面(網(wǎng)格)圖(Main Menu>Preprocessor>Sections>Plot Section)或者列表截面屬性(Main Menu>Preprocessor>Sections>List Sections)。

耦合及約束方程講座一、耦合

當(dāng)需要迫使兩個(gè)或多個(gè)自由度取得相同(但未知)值,可以將這些自由度耦合在一起。耦合自由度集包含一個(gè)主自由度和一個(gè)或多個(gè)其它自由度。
典型的耦合自由度應(yīng)用包括:

模型部分包含對(duì)稱;

在兩重復(fù)節(jié)點(diǎn)間形成銷釘、鉸鏈、萬向節(jié)和滑動(dòng)連接;

迫使模型的一部分表現(xiàn)為剛體。

如何生成耦合自由度集

在給定節(jié)點(diǎn)處生成并修改耦合自由度集
命令:CP
GUI: Main Menu>Preprocessor>Coupling / Ceqn>Couple DOFs
在生成一個(gè)耦合節(jié)點(diǎn)集之后,通過執(zhí)行一個(gè)另外的耦合操作(保證用相同的參考編號(hào)集)將更多節(jié)點(diǎn)加到耦合集中來。也可用選擇邏輯來耦合所選節(jié)點(diǎn)的相應(yīng)自由度。用CP命令輸入負(fù)的節(jié)點(diǎn)號(hào)來刪除耦合集中的節(jié)點(diǎn)。要修改一耦合自由度集(即增、刪節(jié)點(diǎn)或改變自由度標(biāo)記)可用CPNGEN命令。(不能由GUI直接得到CPNBGEN命令)。

耦合重合節(jié)點(diǎn)。
CPINTF命令通過在每對(duì)重合節(jié)點(diǎn)上定義自由度標(biāo)記生成一耦合集而實(shí)現(xiàn)對(duì)模型中重合節(jié)點(diǎn)的耦合。此操作對(duì)“扣緊”幾對(duì)節(jié)點(diǎn)(諸如一條縫處)尤為有用。
命令:CPINTF
GUI: Main Menu>Preprocessor>Coupling / Ceqn>Coincident Nodes

除耦合重復(fù)節(jié)點(diǎn)外,還可用下列替換方法迫使節(jié)點(diǎn)有相同的表現(xiàn)方式:

如果對(duì)重復(fù)節(jié)點(diǎn)所有自由度都要進(jìn)行耦合,常用NUMMRG命令(GUI:Main Menu>Preprocessor>Numbering Ctrls>Merge Items)合并節(jié)點(diǎn)。

可用EINTF命令(GUI:Main Menu> Preprocessor>Create> Elements >At Coincid Nd)通在重復(fù)節(jié)點(diǎn)對(duì)之間生成2節(jié)點(diǎn)單元來連接它們。

用CEINTF命令(GUI:Main Menu>Preprocessor> Coupling/Ceqn >Adjacent Regions)將兩個(gè)有不相似網(wǎng)格模式的區(qū)域連接起來。這項(xiàng)操作使一個(gè)區(qū)域的選定節(jié)點(diǎn)與另一個(gè)區(qū)域的選定單元連接起來生成約束方程。

生成更多的耦合集

一旦有了一個(gè)或多個(gè)耦合集,可用這些方法生成另外的耦合集:

用下列方法以相同的節(jié)點(diǎn)號(hào)但與已有模式集不同的自由度標(biāo)記生成新的耦合集。
命令:CPLGEN
GUI: Main Menu>Preprocessor>Coupling / Ceqn>Gen w/Same Nodes

用下列方法生成與已有耦合集不同(均勻增加的)節(jié)點(diǎn)編號(hào)但有相同的自由度標(biāo)記的新的耦合集:
命令:CPSGEN
GUI: Main Menu>Preprocessor>Coupling / Ceqn>Gen w/Same DOF

使用耦合注意事項(xiàng)

每個(gè)耦合的節(jié)點(diǎn)都在節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)系下進(jìn)行耦合操作。通常應(yīng)當(dāng)保持節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)系的一致性。

自由度是在一個(gè)集內(nèi)耦合而不是集之間的耦合。不允許一個(gè)自由度出現(xiàn)在多于一個(gè)耦合集中。

由D或共它約束命令指定的自由度值不能包括在耦合集中。

在減縮自由度分析中,如果主自由度要從耦合自由度集中選取,只有主節(jié)點(diǎn)的自由度才能被指定為主自由度。

在結(jié)構(gòu)分析中,耦合自由度以生成一剛體區(qū)域有時(shí)會(huì)引起明顯的平衡破壞。不重復(fù)的或不與耦合位移方向一致的一個(gè)耦合節(jié)點(diǎn)集會(huì)產(chǎn)生外加力矩但不出現(xiàn)在反力中。

耦合及約束方程講座

二、約束方程

約束方程提供了比耦合更通用的聯(lián)系自由度的方法。有如下形式:

這里U(I)是自由度,N是方程中項(xiàng)的編號(hào)。

如何生成約束方程

直接生成約束方程
直接生成約束方程:
命令:CE
GUI: Main Menu>Preprocessor>Coupling / Ceqn>Constraint Eqn
下面為一個(gè)典型的約束方程應(yīng)用的例子,力矩的傳遞是由BEAM3單元與PLANE42單元(PLANE42單元無平面轉(zhuǎn)動(dòng)自由度)的連接來完成的:

圖12-1建立旋轉(zhuǎn)和平移自由度的關(guān)系

如果不用約束方程則節(jié)點(diǎn)2處表現(xiàn)為一個(gè)鉸鏈。下述方法可在梁和平面應(yīng)力單元之間傳遞力矩,自由度之間滿足下面的約束方程:
ROTZ2 = (UY3 - UY1)/10
0 = UY3 - UY1 - 10*ROTZ2
相應(yīng)的ANSYS命令為:
CE,1,0,3,UY,1,1,UY,-1,2,ROTZ,-10
修改約束方程
在PREP7或SOLUTION中修改約束方程中的常數(shù)項(xiàng):
命令:CECMOD
GUI: Main Menu>Preprocessor>Coupling / Ceqn>Modify ConstrEqn
Main Menu>Preprocessor>Loads>Other>Modify ConstrEqn
Main Menu>Solution>Other>Modify ConstrEqn
如果要修改約束方程中的其它項(xiàng),必須在求解前在PREP7中用使CE命令(或相應(yīng)GUI途徑)。
自動(dòng)生成約束方程
生成剛性區(qū)域
CERIG命令通過寫約束方程定義一個(gè)剛性區(qū)域。通過連接一主節(jié)點(diǎn)到許多從節(jié)點(diǎn)來定義剛性區(qū)。(此操作中的主自由度與減縮自由度分析的主自由度是不同的)
命令:CERIG
GUI: Main Menu>Preprocessor>Coupling / Ceqn>Rigid Region
將CERIG命令的Ldof設(shè)置為ALL(缺省),此操作將為每對(duì)二維空間的約束節(jié)點(diǎn)生成三個(gè)方程。這三個(gè)方程在總體笛卡爾空間確定三個(gè)剛體運(yùn)動(dòng)(UX、UY、ROTZ)。為在二維模型上生成一個(gè)剛性區(qū)域,必須保證X─Y平面為剛性平面,并且在每個(gè)約束節(jié)點(diǎn)有UX、UY和ROTZ三個(gè)自由度。類似地,此操作也可在三維空間為每對(duì)約束節(jié)點(diǎn)生成六個(gè)方程,在每個(gè)約束節(jié)點(diǎn)上必須有(UX、UY、UZ、ROTX、ROY和ROTZ)六個(gè)自由度。
輸入其它標(biāo)記的Ldof域?qū)⒂胁煌淖饔?。如果此區(qū)域設(shè)置為UXYZ,程序在二維(X,Y)空間將寫兩個(gè)約束方程,而在三維空間(X、Y、Z)將寫三個(gè)約束方程。這些方程將寫成從節(jié)點(diǎn)的平移自由度和主節(jié)點(diǎn)的平移和轉(zhuǎn)動(dòng)自由度。類似地,RXYZ標(biāo)記允許生成忽略從節(jié)點(diǎn)的平移自由度的部分方程。其它標(biāo)記的Ldof將生成其它類型的約束方程。
總之,從節(jié)點(diǎn)只需要由Ldof標(biāo)記的自由度,但主節(jié)點(diǎn)必須有所有的平移和轉(zhuǎn)動(dòng)自由度(即二維的UX、UY和ROTZ;三維的UX、UY、UZ、ROTX、ROTY、ROTZ)。對(duì)由沒有轉(zhuǎn)動(dòng)自由度單元組成的模型,應(yīng)當(dāng)考慮增加一個(gè)虛擬的梁?jiǎn)卧栽谥鞴?jié)點(diǎn)上提供旋轉(zhuǎn)自由度。
將疏密不同的已劃分網(wǎng)格區(qū)域連在一起
可將一個(gè)區(qū)域(網(wǎng)格較密)的已選節(jié)點(diǎn)與另一個(gè)區(qū)域(網(wǎng)格較稀)的已選單元用CEINTF命令(菜單途徑Main Menu>Preprocessor>Coupling / Ceqn>Adjacent Regions)連起來生成約束方程。
這項(xiàng)操作將不相容網(wǎng)格形式的區(qū)域“系”在一起。在兩區(qū)域的交界處,從網(wǎng)格稠密的區(qū)域選擇節(jié)點(diǎn)A,從網(wǎng)格粗糙區(qū)域選擇單元B,用區(qū)域B單元的形函數(shù),在相關(guān)的區(qū)域A和B界面的節(jié)點(diǎn)處寫約束方程。ANSYS允許這些節(jié)點(diǎn)位置使用兩公差準(zhǔn)則。節(jié)點(diǎn)在單元之外超過第一公差就認(rèn)為節(jié)點(diǎn)不在界面上。節(jié)點(diǎn)貼近單元表面的距離小于第二公差則將節(jié)點(diǎn)移到表面上,見下圖。

對(duì)CEINTF命令有些限制:應(yīng)力或熱通量可能會(huì)不連續(xù)地穿過界面。界面區(qū)域的節(jié)點(diǎn)不能指定位移?？捎妹抗?jié)點(diǎn)有六個(gè)自由度的單元接合6自由度實(shí)體。
從已有約束方程集生成約束方程集
可用CESGEN命令從已有約束方程集生成約束方程。那么已有約束方程集內(nèi)的節(jié)點(diǎn)編號(hào)將增加以生成另外的約束方程集。另外約束方程集的標(biāo)記和系數(shù)保持與原集的一致。
命令:CESGEN
GUI: Main Menu>Preprocessor>Coupling / Ceqn >Gen w/same DOF