ANSYS生死單元的總結(jié)

ANSYS生死單元的總結(jié)ANSYS生死單元的總結(jié)參考了ANSYS的help文件，ANSYS的培訓(xùn)文件，崔家春關(guān)于生死單元的總結(jié),還有很多不足，歡迎大家補(bǔ)充，以及提出錯(cuò)誤---鋼構(gòu)-明科總結(jié)在ANSYS中，單元的生死功能被稱為單元非線性，是指一些單元在狀態(tài)改變時(shí)表現(xiàn)出的剛度突變行為。1)單元生死的原理：1.在ANSYS中，單元的生死功能是通過(guò)修改單元?jiǎng)偠鹊姆绞綄?shí)現(xiàn)的。單元被“殺死”時(shí),它不是從剛度矩陣刪除了,而是它的剛度降為一個(gè)低值。殺死的單元的剛度乘以一個(gè)極小的減縮系數(shù)(缺省為1e-6)。為了防止矩陣奇異,該剛度不設(shè)置為0。2.與殺死的單元有關(guān)的單元載荷矢量(如壓力、溫度)是零輸出3.對(duì)于殺死的單元,質(zhì)量、阻尼和應(yīng)力剛度矩陣設(shè)置為0。4.單元一被殺死,單元應(yīng)力和應(yīng)變就被重置為05.因?yàn)闅⑺赖膯卧獩]有被刪除,所以剛度矩陣尺寸總是保持著1.與之相似，當(dāng)單元“活”的時(shí)候，也是通過(guò)修改剛度系數(shù)的方式實(shí)現(xiàn)的。所有的單元,包括開始被殺死的,在求解前必須存在，這是因?yàn)樵诜治鲞^(guò)程中剛度矩陣的尺寸不能改變,所以，被激活的單元在建模時(shí)就必須建立，否則無(wú)法實(shí)現(xiàn)殺死與激活。2.當(dāng)單元被重新激活時(shí)，它的剛度、質(zhì)量與荷載等參數(shù)被返回到真實(shí)狀態(tài)。3.當(dāng)大變形效應(yīng)打開時(shí)（NLGEOM,ON），為了與當(dāng)前的節(jié)點(diǎn)位置相適應(yīng)，單元被激活后，其形狀會(huì)被改變（拉長(zhǎng)或壓短）。當(dāng)不使用大變形效應(yīng)時(shí)，單元將在原始位置被激活。4.當(dāng)單元“激活”后,它們沒有任何應(yīng)變歷史記錄，它們通過(guò)生和死操作被“退火”，生的時(shí)候所有應(yīng)力和所有應(yīng)變等于零。2)單元生死求解過(guò)程：1建模，對(duì)將要進(jìn)行殺死或激活的單元進(jìn)行分組。這點(diǎn)非常重要，將會(huì)影響后續(xù)工作的效率。2定義第一個(gè)荷載步。在第一個(gè)荷載步中，必須選擇分析類型和適當(dāng)?shù)姆治鲞x項(xiàng)。通常情況下，應(yīng)該打開大應(yīng)變效應(yīng)，而且當(dāng)要使用單元死活行為時(shí)，必須在第一個(gè)荷載步中明確設(shè)置Newton-Raphson選項(xiàng)。若不存在其它非線性,應(yīng)明確指定完全Newton-Raphson選項(xiàng)。為“Newton-Raphsonoption”指定“FullN-R”(NROPT,FULL)。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)EKILL命令的存在,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Newton-Raphson選項(xiàng)。3其余荷載步。在接下來(lái)的荷載步中，可以按照設(shè)計(jì)好的流程，將單元?dú)⑺阑蚣せ睢?查看結(jié)果。與常規(guī)計(jì)算類似。3)使用生死單元的注意事項(xiàng)：1約束方程不能施加在死的自由度上；2程序默認(rèn)的單元?jiǎng)偠认禂?shù)不一定適用，可根據(jù)實(shí)際問(wèn)題進(jìn)行調(diào)整；3在非線性分析中，注意不要讓單元的死活導(dǎo)致奇異點(diǎn)的出現(xiàn)，這樣會(huì)導(dǎo)致不收斂；4打開自適應(yīng)Newton-Raphson選擇通常會(huì)得到更好的結(jié)果；5可以通過(guò)計(jì)算結(jié)果來(lái)判斷單元是否應(yīng)該被殺死和激活，比如軸力、應(yīng)變等；6當(dāng)有單元死活行為時(shí)，LSWRITE不能使用；4）對(duì)于外加載荷的應(yīng)特別注意事項(xiàng):1.對(duì)于殺死的單元,單元載荷矢量(壓力、溫度)自動(dòng)置零。2.質(zhì)量被置零,所以加速度載荷也不影響殺死的單元。3.集中節(jié)點(diǎn)力不能自動(dòng)從殺死單元的自由度中刪除，用戶必須手動(dòng)刪除殺死節(jié)點(diǎn)的集中載荷。類似地,當(dāng)單元重新激活時(shí),這些節(jié)點(diǎn)載荷必須重新施加。4.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)被恢復(fù)，節(jié)點(diǎn)力,如上所述,不受單元死活的影響。5.重新激活的單元沒有應(yīng)變記錄（也無(wú)熱量在存儲(chǔ)等），但是，初應(yīng)變以實(shí)常數(shù)形式輸入的（如link1單元）不受單元生死選項(xiàng)影響。5）邊界條件的提示:1.當(dāng)殺死單元被重新激活時(shí),若想保持單元的形狀，則約束殺死單元的節(jié)點(diǎn)可能是重要的，重新激活單元時(shí)，務(wù)必刪除這些人為的約束。2.不與任何單元連接的節(jié)點(diǎn)會(huì)“漂移”，有些情況下,可能想約束殺死的自由度,以減少要求解的方程數(shù)目或避免病態(tài)(前已述及縮減系數(shù)ESTIF在剛度矩陣中產(chǎn)生較小量,可能引起病態(tài))。3.注意約束方程(CEorCEINTF)不能用于殺死的自由度。6）求解選項(xiàng)提示1.LSWRITE和LSSOLVE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。2.自適應(yīng)下降可以用于單元死活,且通常提供好的結(jié)果。3.通過(guò)殺死然后重新激活單元可模擬應(yīng)力釋放操作(如退火)。7）獲得收斂的提示:1.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)(例如結(jié)構(gòu)分析中尖銳的內(nèi)曲角)或大的剛度突變，這種情形很可能引起收斂困難。2.殺死和重新激活單元引起系統(tǒng)剛度的突變(階躍改變)，因此,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殺死或激活的單元數(shù)。8）單元死活的備選方案:1.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)殺死單元。Solution>LoadStepOpts>Other>ChangeMatProps2.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?,但保留它的質(zhì)量,則加速度載荷會(huì)導(dǎo)致奇異。9）用到的命令：EKILL,ELEM：