第五天-單元死活與非線性單元

1、5-1. 單元死活單元死活Structural Nonlinearities 6.0Training Manual5-2單元死活單元死活死活的定義死活的定義:單元死活允許用戶在分析過(guò)程中單元死活允許用戶在分析過(guò)程中(重新重新)激活或殺死特定的單元。激活或殺死特定的單元。在載荷歷程的后期可以在載荷歷程的后期可以“生生”單元，單元， 這意味著在分析中單元最初被殺死這意味著在分析中單元最初被殺死, 但后但后來(lái)被重新激活。來(lái)被重新激活。在載荷歷程中單元能被在載荷歷程中單元能被“殺死殺死”，這意味著單元停止提供任何顯著的結(jié)構(gòu)響應(yīng)，這意味著單元停止提供任何顯著的結(jié)構(gòu)響應(yīng)。單元死活是狀態(tài)改變非線性單元死活是

2、狀態(tài)改變非線性(類似于接觸狀態(tài)類似于接觸狀態(tài))，它們提供，它們提供階躍的階躍的、而不是漸變而不是漸變的的 單元狀態(tài)改變單元狀態(tài)改變(狀態(tài)的狀態(tài)的“突然突然”改變改變用來(lái)模擬材料的添加或去除，典型的應(yīng)用有：用來(lái)模擬材料的添加或去除，典型的應(yīng)用有： 開(kāi)挖開(kāi)挖 (如隧道或泥墻開(kāi)挖如隧道或泥墻開(kāi)挖) 分期施工分期施工 (如無(wú)支撐橋梁架設(shè)如無(wú)支撐橋梁架設(shè)) 連續(xù)裝配連續(xù)裝配 (如分層計(jì)算機(jī)芯片的制作如分層計(jì)算機(jī)芯片的制作, 環(huán)氧處理環(huán)氧處理) 焊接焊接 應(yīng)力釋放操作（如退火）應(yīng)力釋放操作（如退火）Structural Nonlinearities 6.0Training Manual5-3單元死活單元死

3、活死活的實(shí)現(xiàn)死活的實(shí)現(xiàn):單元被單元被“殺死殺死”時(shí)時(shí), 它不是從剛度矩陣刪除了它不是從剛度矩陣刪除了, 而是它的剛度降為而是它的剛度降為一個(gè)低值。一個(gè)低值。 殺死的單元的剛度乘以一個(gè)極小的減縮系數(shù)殺死的單元的剛度乘以一個(gè)極小的減縮系數(shù)(缺省為缺省為 1e-6)。為了防止為了防止矩陣奇異矩陣奇異, 該剛度不設(shè)置為該剛度不設(shè)置為0。 與殺死的單元有關(guān)的與殺死的單元有關(guān)的單元載荷矢量單元載荷矢量(如壓力、溫度如壓力、溫度)是零輸出。是零輸出。 對(duì)于殺死的單元對(duì)于殺死的單元, 質(zhì)量、阻尼和應(yīng)力剛度矩陣質(zhì)量、阻尼和應(yīng)力剛度矩陣設(shè)置為設(shè)置為 0。 單元一被殺死單元一被殺死, 單元應(yīng)力和應(yīng)變單元應(yīng)力和應(yīng)變就

4、被重置為就被重置為0。 因?yàn)闅⑺赖膯卧獩](méi)有被刪除因?yàn)闅⑺赖膯卧獩](méi)有被刪除, 所以剛度矩陣尺寸總是保持著。所以剛度矩陣尺寸總是保持著。 所有的單元所有的單元, 包括開(kāi)始被殺死的包括開(kāi)始被殺死的, 在求解前必須存在，這是因?yàn)樵诜治鲈谇蠼馇氨仨毚嬖冢@是因?yàn)樵诜治鲞^(guò)程中剛度矩陣的尺寸不能改變。過(guò)程中剛度矩陣的尺寸不能改變。Structural Nonlinearities 6.0Training Manual5-4單元死活單元死活死活的實(shí)現(xiàn)死活的實(shí)現(xiàn) (續(xù)續(xù)):當(dāng)單元被當(dāng)單元被“激活激活”時(shí)時(shí), 它的剛度縮減系數(shù)被刪除。它的剛度縮減系數(shù)被刪除。 當(dāng)單元為當(dāng)單元為“活活”時(shí)時(shí), 它的它的剛度、質(zhì)量和阻

5、尼矩陣剛度、質(zhì)量和阻尼矩陣返回到它們的原始值，返回到它們的原始值，單元載荷矢量也返回到它們的原始單元載荷矢量也返回到它們的原始/實(shí)際值。實(shí)際值。 當(dāng)單元當(dāng)單元“激活激活”后后, 它們它們沒(méi)有任何應(yīng)變沒(méi)有任何應(yīng)變歷史記錄，它們通過(guò)生和死操作歷史記錄，它們通過(guò)生和死操作被被“退火退火”，生的時(shí)候所有應(yīng)力和所有應(yīng)變等于零。，生的時(shí)候所有應(yīng)力和所有應(yīng)變等于零。Structural Nonlinearities 6.0Training Manual5-5單元死活單元死活盡管不是所有的單元都支持單元生與死盡管不是所有的單元都支持單元生與死, 但大多數(shù)通常使用的單元但大多數(shù)通常使用的單元都支持該特性。都支持

6、該特性。ANSYS高級(jí)分析指南高級(jí)分析指南 第第 7 章提供了支持的單元的章提供了支持的單元的列表，一些典型單元列表如下列表，一些典型單元列表如下: 18x 單元單元: LINK180, SHELL181, PLANE182-183, SOLID185-187, BEAM188-189 核心單元核心單元: PLANE42, SOLID45, PLANE82, SOLID92, SOLID95 面接觸單元面接觸單元: TARGE169-170, CONTA171-174 其它結(jié)構(gòu)單元其它結(jié)構(gòu)單元: 所有的所有的 LINK, BEAM, PLANE, SURF 和和 3D SHELL單單元元Str

7、uctural Nonlinearities 6.0Training Manual5-6單元死活單元死活和其它分析時(shí)一樣，單元生與死的使用也包括三個(gè)主要步驟：和其它分析時(shí)一樣，單元生與死的使用也包括三個(gè)主要步驟：建模建模 加載并求解加載并求解查看結(jié)果查看結(jié)果Structural Nonlinearities 6.0Training Manual5-7單元死活單元死活建模時(shí)建模時(shí), 確保進(jìn)行求解前生成所有單元。確保進(jìn)行求解前生成所有單元。 只有支持的單元能用于死活只有支持的單元能用于死活, 如前面幻燈片所示。如前面幻燈片所示。 由于矩陣尺寸需要保持由于矩陣尺寸需要保持(若改變矩陣尺寸則不能重啟動(dòng)

8、若改變矩陣尺寸則不能重啟動(dòng)), 所以求解模型所以求解模型前需要生成所有的單元前需要生成所有的單元。這意味著即使是在載荷歷程后期激活的單元。這意味著即使是在載荷歷程后期激活的單元也需要在求解開(kāi)始前生成。也需要在求解開(kāi)始前生成。Structural Nonlinearities 6.0Training Manual5-8單元死活單元死活求解包含死活的模型類似于其它非線性問(wèn)題求解包含死活的模型類似于其它非線性問(wèn)題, 但有一些考慮事項(xiàng)必但有一些考慮事項(xiàng)必須注意。須注意。Main Menu Solution -Analysis Type- Soln Control Solution Controls -

9、Basic Tab- Analysis Options 指定大位移求解指定大位移求解(NLGEOM,ON)，否則否則, 一些單元類型將在它們?cè)贾敢恍﹩卧愋蛯⒃谒鼈冊(cè)贾付ǖ膸缀螛?gòu)形中被重新激活定的幾何構(gòu)形中被重新激活(即應(yīng)該包括大變形效應(yīng)以獲得有意義的結(jié)即應(yīng)該包括大變形效應(yīng)以獲得有意義的結(jié)果果)。Structural Nonlinearities 6.0Training Manual5-9單元死活單元死活若不存在其它非線性若不存在其它非線性, 應(yīng)明確指定應(yīng)明確指定完全完全 Newton-Raphson 選項(xiàng)。選項(xiàng)。Main Menu Preprocessor Loads Analysis

10、Options 為為 “Newton-Raphson option” 指定指定 “Full N-R” (NROPT,FULL)。對(duì)所有的死活應(yīng)用對(duì)所有的死活應(yīng)用, 因?yàn)樵诤竺娴妮d荷步中程序不能預(yù)測(cè)因?yàn)樵诤竺娴妮d荷步中程序不能預(yù)測(cè) EKILL 命令命令的存在的存在, 所以若不存在其它非線性所以若不存在其它非線性, 則務(wù)必在第一個(gè)載荷步明確設(shè)置則務(wù)必在第一個(gè)載荷步明確設(shè)置 Newton-Raphson 選項(xiàng)。選項(xiàng)。Structural Nonlinearities 6.0Training Manual5-10單元死活單元死活通過(guò)特殊的命令完成單元的激活通過(guò)特殊的命令完成單元的激活/殺死。殺死。Ma

11、in Menu Solution -Load Step Opts- Other -Birth & Death- “Activate Elem” (EALIVE) 允許為當(dāng)前載荷步選擇特定的單元來(lái)重新允許為當(dāng)前載荷步選擇特定的單元來(lái)重新激活。激活。 “Kill Elements” (EALIVE) 允許為當(dāng)前載荷步指定哪些單元被殺死。允許為當(dāng)前載荷步指定哪些單元被殺死。 “ StiffnessMult” (ESTIF) 決定殺死的單元?jiǎng)偠软?xiàng)的縮減系數(shù)，缺省時(shí)決定殺死的單元?jiǎng)偠软?xiàng)的縮減系數(shù)，缺省時(shí)其值為其值為1e-6。若缺省值對(duì)于分析不適當(dāng)若缺省值對(duì)于分析不適當(dāng), 則可指定為不同的值。則可

12、指定為不同的值。 注意若在后面的載荷步中單元被注意若在后面的載荷步中單元被“添加添加” , 則在第一個(gè)則在第一個(gè) 載荷步中應(yīng)該殺死這些單元。載荷步中應(yīng)該殺死這些單元。Structural Nonlinearities 6.0Training Manual5-11單元死活單元死活外加載荷的考慮事項(xiàng)外加載荷的考慮事項(xiàng): 對(duì)于殺死的單元對(duì)于殺死的單元, 單元載荷矢量單元載荷矢量(壓力、溫度壓力、溫度)自動(dòng)置零。自動(dòng)置零。 質(zhì)量被置零質(zhì)量被置零, 所以加速度載荷也不影響殺死的單元。所以加速度載荷也不影響殺死的單元。 集中節(jié)點(diǎn)力集中節(jié)點(diǎn)力不能自動(dòng)不能自動(dòng) 從殺死單元的自由度中刪除，用戶必須手動(dòng)刪除從殺死

13、單元的自由度中刪除，用戶必須手動(dòng)刪除殺死節(jié)點(diǎn)的集中載荷。類似地殺死節(jié)點(diǎn)的集中載荷。類似地, 當(dāng)單元重新激活時(shí)當(dāng)單元重新激活時(shí), 這些節(jié)點(diǎn)載荷必須這些節(jié)點(diǎn)載荷必須重新施加。重新施加。 對(duì)于重新激活單元，所有單元和慣性載荷對(duì)于重新激活單元，所有單元和慣性載荷(壓力、溫度和加速度壓力、溫度和加速度)被恢復(fù)被恢復(fù) ，節(jié)點(diǎn)力，節(jié)點(diǎn)力, 如上所述如上所述, 不受單元死活的影響。不受單元死活的影響。邊界條件的提示邊界條件的提示: 有些情況下有些情況下, 可能想約束殺死的自由度可能想約束殺死的自由度, 以減少要求解的方程數(shù)目或避以減少要求解的方程數(shù)目或避免病態(tài)免病態(tài)(前已述及縮減系數(shù)前已述及縮減系數(shù) ESTI

14、F 在剛度矩陣中產(chǎn)生較小量在剛度矩陣中產(chǎn)生較小量, 可能引起可能引起病態(tài)病態(tài))。重新激活單元時(shí)，務(wù)必刪除這些人為的約束。重新激活單元時(shí)，務(wù)必刪除這些人為的約束。 注意約束方程注意約束方程(CE or CEINTF) 不能用于殺死的自由度。不能用于殺死的自由度。Structural Nonlinearities 6.0Training Manual5-12單元死活單元死活求解選項(xiàng)提示求解選項(xiàng)提示:LSWRITE和和 LSSOLVE 命令不能用于死活選項(xiàng)，需要使用一系列明確的命令不能用于死活選項(xiàng)，需要使用一系列明確的 SOLVE 命令來(lái)進(jìn)行多載荷步求解。命令來(lái)進(jìn)行多載荷步求解。自適應(yīng)下降可以用于單

15、元死活自適應(yīng)下降可以用于單元死活, 且通常提供好的結(jié)果。且通常提供好的結(jié)果。獲得收斂的提示獲得收斂的提示:非線性分析中非線性分析中, 在殺死或重新激活單元時(shí)注意不要產(chǎn)生奇異點(diǎn)在殺死或重新激活單元時(shí)注意不要產(chǎn)生奇異點(diǎn) (例如結(jié)構(gòu)分例如結(jié)構(gòu)分析中尖銳的內(nèi)曲角析中尖銳的內(nèi)曲角) 或大的剛度突變，這種情形很可能引起收斂困難?；虼蟮膭偠韧蛔?，這種情形很可能引起收斂困難。殺死和重新激活單元引起系統(tǒng)剛度的突變殺死和重新激活單元引起系統(tǒng)剛度的突變(階躍改變階躍改變)，因此，因此, 若這些改變太若這些改變太劇烈，則可能發(fā)生收斂困難。若出現(xiàn)收斂困難，則需要限制給定載荷步的劇烈，則可能發(fā)生收斂困難。若出現(xiàn)收斂困難，

16、則需要限制給定載荷步的殺死或激活的單元數(shù)。殺死或激活的單元數(shù)。 殺死單元時(shí)應(yīng)避殺死單元時(shí)應(yīng)避免鋸齒邊免鋸齒邊 (內(nèi)曲角內(nèi)曲角)。Structural Nonlinearities 6.0Training Manual5-13單元死活單元死活單元死活的備選方案單元死活的備選方案: 若需保持殺死單元的應(yīng)變歷史若需保持殺死單元的應(yīng)變歷史, 可在求解器中通過(guò)改變材料屬性來(lái)殺可在求解器中通過(guò)改變材料屬性來(lái)殺死單元。死單元。 Solution Load Step Opts Other Change Mat Props 然而然而, 該選項(xiàng)不刪除單元力、應(yīng)變、質(zhì)量、比熱等，求解中草率使用該選項(xiàng)不刪除單元力、應(yīng)

17、變、質(zhì)量、比熱等，求解中草率使用材料屬性的改變會(huì)導(dǎo)致收斂問(wèn)題，例如材料屬性的改變會(huì)導(dǎo)致收斂問(wèn)題，例如, 若一個(gè)單元?jiǎng)偠冉禐槿粢粋€(gè)單元?jiǎng)偠冉禐?0, 但保但保留它的質(zhì)量留它的質(zhì)量, 則加速度載荷會(huì)導(dǎo)致奇異。則加速度載荷會(huì)導(dǎo)致奇異。Structural Nonlinearities 6.0Training Manual5-14單元死活單元死活對(duì)大多數(shù)死活單元分析的后處理遵循標(biāo)準(zhǔn)的程序。對(duì)大多數(shù)死活單元分析的后處理遵循標(biāo)準(zhǔn)的程序。 后處理時(shí)，后處理時(shí)， “殺死的殺死的”單元仍存在于模型中，若殺死的單元不是未選單元仍存在于模型中，若殺死的單元不是未選擇的擇的, 它們將顯示零應(yīng)力、應(yīng)變和位移。當(dāng)使用節(jié)點(diǎn)

18、等值圖時(shí)它們將顯示零應(yīng)力、應(yīng)變和位移。當(dāng)使用節(jié)點(diǎn)等值圖時(shí), 這可能這可能會(huì)產(chǎn)生會(huì)產(chǎn)生“污染的污染的”結(jié)果結(jié)果(單元等值圖不污染結(jié)果單元等值圖不污染結(jié)果)。 使用選擇邏輯從單元顯示和其它后處理操作中刪除殺死的單元。使用選擇邏輯從單元顯示和其它后處理操作中刪除殺死的單元。5-2. 螺栓預(yù)緊與非線性單元螺栓預(yù)緊與非線性單元Structural Nonlinearities 6.0Training Manual5-16螺栓預(yù)緊螺栓預(yù)緊當(dāng)模擬螺栓結(jié)構(gòu)時(shí)，在螺栓中能包括由于螺栓緊固引起的當(dāng)模擬螺栓結(jié)構(gòu)時(shí)，在螺栓中能包括由于螺栓緊固引起的預(yù)緊預(yù)緊 (或或初載荷初載荷 ) 很重要很重要.ANSYS 提供模擬螺

19、栓預(yù)緊的方便途徑提供模擬螺栓預(yù)緊的方便途徑: 預(yù)緊單元預(yù)緊單元 PRETS179 自動(dòng)預(yù)緊網(wǎng)格生成自動(dòng)預(yù)緊網(wǎng)格生成 多個(gè)螺栓預(yù)緊序列的載荷控制多個(gè)螺栓預(yù)緊序列的載荷控制螺栓預(yù)緊引起的螺栓預(yù)緊引起的應(yīng)力應(yīng)力Structural Nonlinearities 6.0Training Manual5-17螺栓預(yù)緊螺栓預(yù)緊雖然多數(shù)預(yù)緊分析用接觸單元模擬螺栓和周?chē)Y(jié)構(gòu)的接觸，但此處雖然多數(shù)預(yù)緊分析用接觸單元模擬螺栓和周?chē)Y(jié)構(gòu)的接觸，但此處我們不討論接觸問(wèn)題，只關(guān)心如何我們不討論接觸問(wèn)題，只關(guān)心如何“預(yù)緊螺栓預(yù)緊螺栓”.主題主題:A. PRETS179 單元單元B. 典型過(guò)程典型過(guò)程C. 練習(xí)練習(xí)Stru

20、ctural Nonlinearities 6.0Training Manual5-18周?chē)Y(jié)構(gòu)周?chē)Y(jié)構(gòu)預(yù)緊螺栓預(yù)緊螺栓預(yù)緊節(jié)點(diǎn)預(yù)緊節(jié)點(diǎn)預(yù)緊截面預(yù)緊截面(磚形或四面體網(wǎng)格磚形或四面體網(wǎng)格)螺栓預(yù)緊螺栓預(yù)緊A. PRETS179 單元單元預(yù)緊單元預(yù)緊單元 (PRETS179) 通過(guò)通過(guò)預(yù)緊截面預(yù)緊截面 施加指定預(yù)載荷施加指定預(yù)載荷.Structural Nonlinearities 6.0Training Manual5-19螺栓預(yù)緊螺栓預(yù)緊PRETS179 單元單元預(yù)緊單元特性預(yù)緊單元特性:一組預(yù)緊單元被定義為一個(gè)一組預(yù)緊單元被定義為一個(gè)“截面截面”.2-D 或或 3-D 線單元，像勾子一樣把

21、螺栓的兩半線單元，像勾子一樣把螺栓的兩半連在一起連在一起.節(jié)點(diǎn)節(jié)點(diǎn) I, J 是端部節(jié)點(diǎn)，通常是重合的是端部節(jié)點(diǎn)，通常是重合的.節(jié)點(diǎn)節(jié)點(diǎn) K 是是預(yù)緊節(jié)點(diǎn)預(yù)緊節(jié)點(diǎn) : 位置任意位置任意. 具有一個(gè)自由度具有一個(gè)自由度: UX. 用于定義預(yù)載荷用于定義預(yù)載荷, 如如 FX 力或力或 UX 位移位移 實(shí)際作用線沿著預(yù)緊載荷方向?qū)嶋H作用線沿著預(yù)緊載荷方向預(yù)載荷方向恒定預(yù)載荷方向恒定 不因旋轉(zhuǎn)而更新不因旋轉(zhuǎn)而更新無(wú)材料特性或關(guān)鍵選項(xiàng)無(wú)材料特性或關(guān)鍵選項(xiàng)基體螺栓單元可以是實(shí)體、殼、或梁的低階或基體螺栓單元可以是實(shí)體、殼、或梁的低階或高階單元高階單元.采用采用 GUI ，單元自動(dòng)創(chuàng)建單元自動(dòng)創(chuàng)建.預(yù)載荷方

22、向預(yù)載荷方向JK節(jié)點(diǎn)節(jié)點(diǎn) I預(yù)緊截面預(yù)緊截面螺栓螺栓 實(shí)體、殼、梁實(shí)體、殼、梁Structural Nonlinearities 6.0Training Manual5-20螺栓預(yù)緊螺栓預(yù)緊B.典型過(guò)程典型過(guò)程五個(gè)主要步驟五個(gè)主要步驟:1.導(dǎo)入或建立幾何模型，包括螺栓和周?chē)Y(jié)構(gòu)導(dǎo)入或建立幾何模型，包括螺栓和周?chē)Y(jié)構(gòu).2.劃分全部網(wǎng)格劃分全部網(wǎng)格.3.建立預(yù)緊單元建立預(yù)緊單元.4.用多載荷步加載和求解用多載荷步加載和求解: 載荷步載荷步 1 螺栓預(yù)加載螺栓預(yù)加載 載荷步載荷步 2 “固定固定”螺栓長(zhǎng)度螺栓長(zhǎng)度 載荷步載荷步 3 加載結(jié)構(gòu)的其它載荷加載結(jié)構(gòu)的其它載荷5.檢查結(jié)果檢查結(jié)果.下面將展開(kāi)

23、說(shuō)明步驟下面將展開(kāi)說(shuō)明步驟 3 和和 4 .Structural Nonlinearities 6.0Training Manual5-21螺栓預(yù)緊螺栓預(yù)緊.典型過(guò)程典型過(guò)程建立預(yù)緊單元建立預(yù)緊單元結(jié)構(gòu)的所有部分（包括螺栓）劃分網(wǎng)格后，下一步即為建立預(yù)緊單結(jié)構(gòu)的所有部分（包括螺栓）劃分網(wǎng)格后，下一步即為建立預(yù)緊單元元.兩個(gè)選項(xiàng)兩個(gè)選項(xiàng):采用采用 PSMESH 緊固件必須作為整體劃分網(wǎng)格緊固件必須作為整體劃分網(wǎng)格. PSMESH 將把緊固件分為兩部分并生成預(yù)緊截面和預(yù)緊單元將把緊固件分為兩部分并生成預(yù)緊截面和預(yù)緊單元 .在重合節(jié)點(diǎn)的單元在重合節(jié)點(diǎn)的單元 , EINTF (此處不討論此處不討論)

24、緊固件必須在兩個(gè)部分分別劃分網(wǎng)格緊固件必須在兩個(gè)部分分別劃分網(wǎng)格 . 需要一個(gè)匹配節(jié)點(diǎn)模式需要一個(gè)匹配節(jié)點(diǎn)模式 .Structural Nonlinearities 6.0Training Manual5-22螺栓預(yù)緊螺栓預(yù)緊.典型過(guò)程典型過(guò)程此菜單提供很多方法來(lái)建立預(yù)緊網(wǎng)格此菜單提供很多方法來(lái)建立預(yù)緊網(wǎng)格. Preprocessor Create Elements - Pretension Pretensn Mesh 下面將用下面將用 With Options pick 來(lái)說(shuō)明這個(gè)過(guò)程來(lái)說(shuō)明這個(gè)過(guò)程.ANSYS 分割圖示的螺栓并插入分割圖示的螺栓并插入必要的預(yù)緊單元必要的預(yù)緊單元.Struc

25、tural Nonlinearities 6.0Training Manual5-23螺栓預(yù)緊螺栓預(yù)緊.典型過(guò)程典型過(guò)程選擇選項(xiàng)選擇選項(xiàng) Divide at Node Picked Elements + 跟隨菜單提示跟隨菜單提示拾取節(jié)點(diǎn)以指明在何處分割拾取節(jié)點(diǎn)以指明在何處分割螺栓螺栓. 此位置將建立預(yù)緊節(jié)點(diǎn)此位置將建立預(yù)緊節(jié)點(diǎn).在分割螺栓處選擇單在分割螺栓處選擇單元窗口元窗口Structural Nonlinearities 6.0Training Manual5-24螺栓預(yù)緊螺栓預(yù)緊.典型過(guò)程典型過(guò)程 下一步，填寫(xiě)對(duì)話框下一步，填寫(xiě)對(duì)話框 點(diǎn)擊點(diǎn)擊 OK 將把螺栓的單元分割成兩個(gè)分開(kāi)的組，它

26、們通過(guò)預(yù)緊單元連將把螺栓的單元分割成兩個(gè)分開(kāi)的組，它們通過(guò)預(yù)緊單元連在一起在一起.指定截面號(hào)和名稱指定截面號(hào)和名稱指定預(yù)載荷方向指定預(yù)載荷方向 (此例中此例中Y-軸沿著軸沿著螺栓軸線螺栓軸線 )Structural Nonlinearities 6.0Training Manual5-25螺栓預(yù)緊螺栓預(yù)緊.典型過(guò)程典型過(guò)程 輸出窗口會(huì)列出單元總覽和預(yù)緊節(jié)點(diǎn)號(hào)輸出窗口會(huì)列出單元總覽和預(yù)緊節(jié)點(diǎn)號(hào).注意螺栓如何在單元邊界上分割的注意螺栓如何在單元邊界上分割的Structural Nonlinearities 6.0Training Manual5-26螺栓預(yù)緊螺栓預(yù)緊.典型過(guò)程典型過(guò)程可以取消可以取

27、消 PSMESH 操作操作: Preprocessor Delete Pre-tens Elements GUI 自動(dòng)刪除預(yù)緊單元并合并預(yù)緊截面上的節(jié)點(diǎn)自動(dòng)刪除預(yù)緊單元并合并預(yù)緊截面上的節(jié)點(diǎn).Structural Nonlinearities 6.0Training Manual5-27螺栓預(yù)緊螺栓預(yù)緊.典型過(guò)程典型過(guò)程施加預(yù)緊載荷施加預(yù)緊載荷當(dāng)實(shí)際螺栓預(yù)緊時(shí)當(dāng)實(shí)際螺栓預(yù)緊時(shí):擰動(dòng)螺母減少螺栓有效長(zhǎng)度，從而預(yù)緊螺栓擰動(dòng)螺母減少螺栓有效長(zhǎng)度，從而預(yù)緊螺栓達(dá)到期望的預(yù)緊度后撤掉扳手，螺栓有效長(zhǎng)度保持不變達(dá)到期望的預(yù)緊度后撤掉扳手，螺栓有效長(zhǎng)度保持不變典型的典型的 ANSYS 預(yù)緊加載過(guò)程代表同樣的

28、過(guò)程預(yù)緊加載過(guò)程代表同樣的過(guò)程首先，在一個(gè)載荷步施加指定預(yù)緊首先，在一個(gè)載荷步施加指定預(yù)緊 ( 通常是指定的力通常是指定的力)然后，下一載荷步鎖定預(yù)緊截面位移然后，下一載荷步鎖定預(yù)緊截面位移 (鎖定縮短的螺栓有效長(zhǎng)度鎖定縮短的螺栓有效長(zhǎng)度).當(dāng)所有螺栓都預(yù)緊和鎖定完畢，在最后的載荷步施加其它載荷當(dāng)所有螺栓都預(yù)緊和鎖定完畢，在最后的載荷步施加其它載荷Structural Nonlinearities 6.0Training Manual5-28螺栓預(yù)緊螺栓預(yù)緊.典型過(guò)程典型過(guò)程采用載荷管理工具可以很容易按指定順序預(yù)緊和鎖定大量的螺栓采用載荷管理工具可以很容易按指定順序預(yù)緊和鎖定大量的螺栓.Sol

29、ution Loads Apply Pretnsn Sectn 先施加預(yù)載荷的截面先施加預(yù)載荷的截面下一載荷步預(yù)緊位移半自動(dòng)鎖定下一載荷步預(yù)緊位移半自動(dòng)鎖定施加在此螺栓上的預(yù)緊載荷施加在此螺栓上的預(yù)緊載荷螺栓螺栓1螺栓螺栓2螺栓螺栓3Structural Nonlinearities 6.0Training Manual5-29螺栓預(yù)緊螺栓預(yù)緊.典型過(guò)程典型過(guò)程繼續(xù)對(duì)其它兩個(gè)截面加載繼續(xù)對(duì)其它兩個(gè)截面加載:增加載荷步號(hào)控制預(yù)緊順序增加載荷步號(hào)控制預(yù)緊順序自由體螺栓件半自動(dòng)鎖定自由體螺栓件半自動(dòng)鎖定Structural Nonlinearities 6.0Training Manual5-30螺

30、栓預(yù)緊螺栓預(yù)緊.典型過(guò)程典型過(guò)程求解中，每次運(yùn)行求解中，每次運(yùn)行 SOLVE 時(shí)時(shí) ANSYS 自動(dòng)在指定載荷步施加和鎖定載自動(dòng)在指定載荷步施加和鎖定載荷荷.對(duì)于前面例子中的三個(gè)螺栓，需要求解四次來(lái)施加指定預(yù)緊過(guò)程對(duì)于前面例子中的三個(gè)螺栓，需要求解四次來(lái)施加指定預(yù)緊過(guò)程. SOLVE (LS1, 施加預(yù)載荷給螺栓施加預(yù)載荷給螺栓1) SOLVE (LS2,為螺栓為螺栓1鎖定預(yù)載荷位移并緊固螺栓鎖定預(yù)載荷位移并緊固螺栓 2) SOLVE (LS3, 鎖定螺栓鎖定螺栓 2 并緊固螺栓并緊固螺栓3) SOLVE (LS4, 鎖定螺栓鎖定螺栓3)施加預(yù)載荷后，施加整體結(jié)構(gòu)的其它載荷施加預(yù)載荷后，施加整

31、體結(jié)構(gòu)的其它載荷.Structural Nonlinearities 6.0Training Manual5-31非線性單元非線性單元改變狀態(tài)的非線性結(jié)構(gòu)單元主要有改變狀態(tài)的非線性結(jié)構(gòu)單元主要有: COMBIN14單元單元非線性彈簧非線性彈簧-阻尼阻尼COMBIN39單元單元非線性彈簧非線性彈簧COMBIN40單元單元組合非線性彈簧組合非線性彈簧-線性阻尼線性阻尼-間隙間隙 (接觸接觸)LINK10單元單元 僅僅拉伸或僅僅壓縮桿僅僅拉伸或僅僅壓縮桿SHELL41單元單元 含有布選項(xiàng)殼含有布選項(xiàng)殼COMBIN37單元單元控制單元控制單元COMBIN7單元單元三維絞結(jié)單元三維絞結(jié)單元 這些單元允許

32、非線性行為這些單元允許非線性行為. 它們的非線性特征一般由單元選項(xiàng)和它們的非線性特征一般由單元選項(xiàng)和/或?qū)嵒驅(qū)嵆?shù)定義常數(shù)定義.Structural Nonlinearities 6.0Training Manual5-32COMBIN14單元單元 彈簧彈簧- -阻尼器阻尼器 該單元是軸向或扭轉(zhuǎn)（二者選一）彈簧該單元是軸向或扭轉(zhuǎn)（二者選一）彈簧-阻尼器，阻尼器，可以通過(guò)可以通過(guò) Keyopt 規(guī)定為一維、二維或者三維。規(guī)定為一維、二維或者三維。 一維：節(jié)點(diǎn)最好重合，彈簧作用在定義自由度方向。一維：節(jié)點(diǎn)最好重合，彈簧作用在定義自由度方向。 二維、三維：節(jié)點(diǎn)不能重合，彈簧力始終作用在軸向（縱向彈簧），或彈簧扭矩繞二維、三維：節(jié)點(diǎn)不能重合，彈簧力始終作用在軸向（縱向彈簧），或彈簧扭矩繞軸向（扭轉(zhuǎn)彈簧）。軸向（扭轉(zhuǎn)彈簧）。 單元阻尼可以是節(jié)點(diǎn)速度的非線性函數(shù)單元阻尼可以是節(jié)點(diǎn)速度的非線性函數(shù).Structural Nonlinearities 6.0Training Manual5-33COMBIN39彈簧彈簧 非線性彈簧非線性彈簧 該單元是允許多線性彈簧剛度的軸向或扭轉(zhuǎn)彈簧單元該單元是允許多線性彈簧剛度的軸向或扭轉(zhuǎn)彈簧單元. 類似于類似于CO