hypermesh和ansys个人工作经验总结.docx
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hypermesh和ansys个人工作经验总结
有限元仿真经验技巧总结
1.装配体接触面之间如何使节点对齐？
法一：
通过实体切割，产生对齐的实体轮廓线，划分网格时自动对齐。
法二：
两实体通过布尔运算合并，然后切割划分网格。
法三：
各自划分网格，然后节点合并（equivalence），然后分离（detach）。
法四：
投影project
法五：
两实体接触表面网格若不对齐，可以通过选取它们的面网格来进行节点对齐。
2.如何删除重复的单元？
首先，把重复单元节点合并；
然后，tool/checkelems/duplicates,savefailed；
最后，delete/elems,选择retrieve,即可删除重复单元。
3.切割实体划分实体单元时，如何保证每一块都是可映射的，即可划分的？
最好是保证实体每个面只有边界线，面内无其他切割实体边界线。
其次是只有一个面内有边界线。
4.如何快速创建节点？
按住鼠标左键在边界线拖动，直至边界线变亮时松开，点击就出现节点。
5.如何镜像实体或单元？
Tool/reflect,选中实体或单元，duplicate,镜像平面，OK.
6.对于较规则的实体，快速生成六面体单元的方法有哪些？
1）对于较规则的方形体，可以在其中一面上automesh，然后直接solidmap/onevolume划分。
或者由二维面网格lineardrag生成。
2）对于可旋转的规则环形体，确定其中一面二维网格，然后spin。
3）对一般的六面体，需要先确定的相对面的面网格，要保证数量一致，然后通过linearsolid.
7.对于分散对称的载荷施加区域，如风机轮毂上的载荷，塔筒截面上的载荷，怎么加载简单有效？
创建中心质点Mass21，赋予其很小的质量，适用静力加载、小变形，不考虑转动惯量。
然后把中心质点和受力区域节点，建立柔性连接rbe3，可以传递力和力矩，耦合六个自由度。
对于实体单元之间建立刚性连接CERIG,如螺栓与螺母之间的绑定接触，所有节点不产生相对位移，只产生刚体运动，只需耦合3个平动自由度，适用小变形。
8.在连接有不同自由度的单元时必须小心，因为界面处可能会发生不协调的情况，当单元彼此不协调时，求解时会在不同单元之间传递不适当的力或力矩。
为保证协调，二者必须具有相同数目和类型的位移自由度及相同数目和类型的转动自由度，而且自由度必须是耦合的。
9.壳单元主要用于薄壁结构计算，应用基本原则是主尺寸不低于其厚度的十倍。
SHELL181为四节点四边形线性单元，SHELL281为八节点高阶四边形单元。
对于workbechmechanical，ANSYS将自动设置优化单元的选项；对于mechanicalAPDL，对SHELL181，设置K3=2，以提高计算精度，对SHELL281，均采用默认设置。
若要观察板壳内部变形及应力分布，推荐使用实体单元。
10.实体单元SOLID187为十节点高阶四面体单元，主要用在复杂曲面的实体上。
11.Ansys如何提取实体表面单元、节点?
建议相关操作在hypermesh中完成，提取作为组件component。
在Ansys中操作最好有体和面存在。
Hypermesh模型导入到Ansys中后只有单元（因为设置只输出单元），没有实体。
Ansys/utilitymenu/select/entities,linesorareas,bynum/pick,fromfull,seleall,ok;Ansys/utilitymenu/select/entities,nodes,attachedto,lines,all/areasall,fromfull,seleall,ok,plot,nodes.
12.约束连接单元RBE3与MPC算法非常接近，它们都是柔性连接，使轴承加载面变形较大（节点区域产生相对位移）。
CERIG算法控制轴承加载面为刚性面，使轴承加载面变形较小。
MPC算法支持大变形分析，而CERIG和RBE3使用的约束方程基于小变形理论，应谨慎用于大变形分析。
三者都可能引起局部应力集中，根据实际情况，添加假体。
选择合理的约束连接。
13.Ansys读取结果文件rst，通过mainmenu/generalpostproc/data&fileopts
14.Ansys/utilitymenu/plotctrls/numbering，可显示关键点、线、面、体、节点和单元等编号及其相关格式
15.ANSYS没有返回命令，因而要养成随时保存的习惯，另外可以查看命令流编辑表mainmenu/sessioneditor,复制重新输入。
16.Ansysmainmenu/solution中有部分命令隐藏了，通过点击unabridgedmenu命令打开。
17.Ansys中有时打开的对话框会不见了，通过点击命令输入行后面第一个图标raisehidden，即可恢复。
18.Ansys设置单元属性，modeling/creat/elements/elemattributes（单元属性）.
19.ansys在进行模态分析时，非线性特性如塑性和接触单元被忽略。
20.ansys有三种方法可以用来定义并求解多载荷步。
一是多次求解，二是载荷步文件，三是向量参数（瞬态求解）。
21.Lumpm选项用于指定是采用默认的分布质量矩阵（取决于单元类型）还是集中质量矩阵。
多数情况下采用默认的。
但对于某些包含“薄膜”结构的问题，如细长梁或非常薄的壳，集中质量近似矩阵经常能产生较好的结果。
另外，集中质量近似矩阵减少运行时间并降低内存要求。
22.复合材料的主要优点是具有很高的比刚度（刚度和重量之比），在工程应用中，典型复合材料有纤维和叠层型材料。
Ansys提供一种特殊单元-层单元来模拟复合材料。
用于建立复合材料模型的单元类型有shell181,shell281,solsh190,solid185,solid186五种单元，所有的层单元允许失效准则计算。
23.壳单元的材料常数通过截面命令定义，而不是实常数。
24.壳单元积分点数目用于确定计算结果的详细程度。
25.如何补全实体圆孔和轴之间的间隙？
先测出圆孔直径和高度，画出实体，和原孔实体进行布尔合并，出现共享边，然后进行压缩在面内；最后用轴侧面对合并后实体进行切割。
26.用线切割实体，若不是封闭线，需要指定法向，常用坐标轴，或者通过节点（或选择硬点）来指定法向。
27.当实体网格很难划分时，需要通过线创建曲面来切割非规则实体。
28.圆管划分网格可以面网格旋转扫略（一般情况下），也可以通过外表面向内表面映射（特殊情况下，圆管两端网格不一致常用）。
29.有焊缝的位置，经常作共节点处理，或全绑定处理，最好节点对齐，否则会造成应力集中。
30.Ansys中绑定不会造成收敛的困难，但是过多摩擦接触容易造成收敛困难。
31.ansys不收敛主要原因是摩擦接触过多，非线性严重；边界条件设置不合理。
32.复合材料属性的添加，通过在hypermesh中建立实常数和截面属性，然后在ansys中修改来完成分层和赋予力学常数（一般是正交各向异性，看具体纤维层主方向）。
33.Hypermesh和Ansys中压力和重力（通过加速度施加）的方向，赋予正值即是正确的，往往与实际坐标轴方向相反。
34.螺栓预紧力施加螺栓整体对称情况下，可以用单一命令流加载。
否则最好单独加载。
35.有时候只想切割整体中的某一部分同时避免其他部分被切割，这时不用面切割，最好用封闭线切割。
36.补实体圆孔的方法：
首先创建和孔同样大小的轴，然后进行布尔运算，左后toggle表面的共享边。
37.对于较复杂接触位置的网格，有时可通过将其中一实体的线复制、投影到另一实体表面，然后再进画网格。
为保证网格对齐，用线或硬点切割表面后画网格。
38.壳单元SHELL181使用途径：
一是从实体中抽取中面，然后在中面上划分网格。
二是先划分三维实体网格，然后选取网格表面（findfaces）。
39.壳单元模拟复合材料分层，是通过截面属性来改变的，不改变原有单元的实际数目，只是虚拟数目增加了。
40.删除硬点，建议删除与附近不相关、不影响网格划分的硬点。
Toggleedge即可删除point。
41.对于形状规则的壳体、薄板划分单元时可采用中面，对于稍复杂的情况下，可以直接在底面或顶面画网格，保证大体上结构相同。
42.划分单元遇到一些不必要的圆孔时常常使网格变差，一般是填充实体后从新划分，或者先划分周围的网格，然后在进行填补。
（命令2D/Elemedit/creat）
43.复合材料单元材料方向，在分析中须尽可能保持一致，复合材料实际，从而保证铺层角一致。
在hypermesh中通过2D/composites/命令有多种方法来调整材料方向，尤其是复杂的曲面形状，圆柱面形状需要注意。
44.Hypermesh中给单元施加压力载荷（单位为MPa）,与在Ansys中给其所有节点（所有节点创建的set）施加相同的载荷,结果是等效的。
Ansys中命令流【sf,wind（节点组名称）,pres（表示压力载荷）,-0.006（MPa）】
45.Ansys中坐标系，0总体直角坐标，1总体柱坐标（Z轴为轴向），2总体球坐标，5总体柱坐标（Y轴为轴向）。
46.节点坐标系总是总体直角坐标系，除非旋转到特定的局部坐标系中。
定义每个节点的自由度方向，和节点结果数据的方向
单元坐标系确定单元特征，如梁单元长度方向，截面主轴方向，复合材料属性方向（铺层方向），壳单元主方向。
二维三维实体单元的单元坐标系总是平行于总体直角坐标系，壳单元一般通过右手定则确定，法向为z向，除非人为改变。
结果坐标系，/POST1通用后处理中，结果默认在总体直角坐标系下显示。
结果坐标系旋转命令，post1/optionsforoutput.。
/post26时间历程后处理器中的结果总是以节点坐标系表达（总体直角坐标系）。
47.在偏置实体边界线，有时会出现不封闭情况，如图所示。
这时可通过命令splitsurf-node对其中一条线进行延长，然后再用此命令连接即可。
48.多层壳单元模型Mise应力，三个主应力，其各层应力结果跟坐标系选择有关系，跟层位置有关系,K8=1,中面值是顶面和底面结果的平均值，应力明显大的位置是应力集中造成的，综合对比只看top或bott的结果就行。
只有在查看单元面力时需要转换到局部坐标系下。
各层内位移分量，位移合成量，应力分量，SX,SY，SZ（=0）,层间横向、纵向剪切应力查看ascalculated【对话框optionsforoutp中选择rsys=solu,即表示层坐标系，单元坐标系下的结果，法向已经是Z向，此时跟全坐标没关系】即可，如下图所示。
49.材料铺层方向不同，影响部分结果。
对主应力和mise应力没影响，对面力、剪力分量是有影响的，主要是方向的改变。
如下图，材料主方向左边是水平方向，右边是竖直铺层，在相同载荷下，大小不变，方向发生变化，相当于位置转了90度。
另模拟结果表明，铺层角大小（正交各向异性复合材料）和层数（厚度一定）对计算结果影响不大，铺层总厚度对计算结果影响很大（显然的，越厚刚度越大）。
沿着纤维的方向，复合材料的抗拉和抗压性能较好，因此纤维方向被称为复合材料的主方向。
实际中复合材料是多层铺在一起，每层可能是单轴、双轴或三轴布，轴代表纤维方向，它们之间通过编织或树脂组成一层布，布与布之间通过树脂粘在一起，ansys中材料属性是针对每层布的，单轴布弹性模量一大两小（正交各向异性，两小的相同），双轴布两大一小（正交各向异性，两大的相同）。
对于单轴布，层的定向角（铺层角）是根据实际情况（复合材料放置方位）确定的，参考例子《ansys13.0从入门到实践，p310》；对于双轴布（吊舱模型中的玻璃钢），只需要看其中一个主轴方向与单元坐标系x向的夹角，即为铺层角。
50.Ansys中惯性载荷的施加，如重力加速度9800mm/s2,等效成力，就需要知道惯性体的质量，此力是体力或者是面力，若在节点上施加集中力，则需除以所有节点数，得到每个节点上的集中力。
总之，两者加载效果是等效的。
因而，惯性载荷对结果的影响主要看物质的密度以及弹性模量的大小，与密度有简单正比关系，与弹性模量有反比关系。
51.ansys中材料属性是针对每层布的，可以是单轴布，也可以是双轴布，材料属性不一定相同，根据材料号（MaterialID）来确定。
52.hypermesh对于只有一层网格上节点，可以通过bypath（直线路径）进行快速选取。
53.通过drag生成的三维网格，改变、切割实体不会影响网格的分布，建议经常考虑此方法；而通过映射生成的网格则会改变。
54.Drag命令即可通过面也亦可以通过单元节点来生成实体网格，后者相对省力。
55.Ansys中变量无固定单位，要么用国际标准单位，或常用的一组单位：
Mpa，N，mm,t（吨，质量单位），t/mm3（密度单位），mm/s2（加速度单位）。
根据下面公式换算而来。
56.质量和重力不是一个概念，之间存在重力加速度的倍数关系，在结构分析中，若需考虑结构自重产生的影响（如悬挂的物体），则需施加重力加速度（与实际的重力方向相反，看坐标轴定正负）来代表结构自重。
57.刚性单元CERIG用于连接刚度较大的区域，从节点之间只产生刚性运动而不产生相对位移，主要用于螺栓连接。
处于加载位置、传递力、力矩的位置，往往使用柔性单元RBE3单元或RBE2单元，用于连接刚度较小的区域，从节点之间产生相对位移，变形结果稍大一点。
58.静力分析中一般是恒定的力载荷，有时需考虑惯性载荷，如重力，加速度等，在涉及运动物体的静力分析时，往往要考虑瞬间的冲击载荷（极限情况），如摇篮转台，瞬间的扭矩峰值对转台也有影响。
59.载荷边界条件和位移边界条件往往不能施加同一个一节点上，否则不能产生预期的结果。
60.使用rigid单元时，从节点的区域应保证连续性，不能有突变，否则计算出错。
但rbe3单元不必考虑。
61.局部三维网格不好划分时，采用二维壳单元代替，不影响节点力的传递。
62.不可map的实体通过多次切割，可以变成多个可map的实体。
63.RBE2单元，一个主节点，多个从节点，用于集中力分布于多个节点上，耦合节点自由度，每个节点受力大小相同；RBE3单元，一个从节点，多个主节点，用于集中力分布于多个节点上，每个节点受力大小不同。
64.拉伸生成实体单元除了通过线性拉伸，还可通过solidmap中沿节点路径拉伸，此方法好处是不用考虑拉伸节点是否均匀。
生成的单元在新的组件中，需转移到原组件中。
65.在网格划分过程中，对整体模型，各部分网格划分时最好采用统一的尺寸，便于网格节点对齐处理。
66.模态分析中，根据公式
可知，影响频率的主要两个变量是质量和刚度，刚度跟结构的布局、材料的属性有关系，结构紧凑刚度相对较大，结构松散则刚度相对较小。
67.Hypermesh中rigid单元即RBE2单元。
68.有限元模型相比原物理模型一般都作了一定的简化，质量变轻，此时通过增加材料密度来保证模型质量相等。
69.ANSYS常用高级单元总结
单元名称
符号
每个节点自由度
特点
应用
单元选项
杆单元
LINK180
（三维两节点）
3个平动自由度
只承受轴向力，二力杆，
需定义实常数
桁架，钢索，链杆，弹簧
K2=0
不可压缩，
【默认选项】
横截面变化，刚度变化
梁单元
板壳单元
BEAM188
（三维两节点）
SHELL181,
SHELL281
6个自由度
6个自由度
Timoshenko梁理论，可承受拉压弯扭，
需定义截面属性
截面属性，板的厚度及其余数据
桥梁，建筑
汽车，飞机
车身，飞机机体，薄到中厚的板壳结构
K3最重要，建议K3=3，三次形函数，有助于得到精确解
Shell181,K3=2
非协调模式的完全积分
Shell281,默认
三维实体单元
Solid185
低阶，8节点
Solid186
高阶，20节点
Solid187
高阶，10节点，四面体单元
3个自由度
空间结构
Solid185,K2=2
增强应变公式；
Solid186,k2=1;
Solid187,默认
质量单元
Mass21
6个自由度
实常数
集中质量单元；
辅助质量单元
每个坐标轴方向可以指定不同的质量和转动惯量。
弹簧单元
Combin14
Combin39
3个自由度
实常数
拉压常数，
扭转常数
简单弹簧效应，可包含阻尼K3；
非线性，复杂弹簧效应，不包含阻尼特性K4
根据实际，选择拉伸弹簧，还是扭转弹簧
刚性杆或梁单元
MPC184
刚性杆3个自由度；刚性梁6个自由度
K2=1，控制单元算法
拉格朗日乘子法
刚性区域
CERIG
每个刚性区域生成6个约束方程
基于小变形理论
增加刚度，只有刚体运动
主节点是实际存在的单元，若没有，创建质量点，赋予极小的质量
柔性连接
RBE3
基于小变形理论
不增加刚度，从节点之间产生相对位移
权重系数默认为1，满足工程需要
70.对于钣金结构，划分单元尽量要超过两层，单层结构不一定能保证结果真实，往往造成局部的应力集中。
故在采用实体单元时，尽量划分两层以上结构。
71.模型处理尽量接近真实结构，模拟才能精确，对于不重要、次要结构可忽略计算。
72.Ansys单元解和节点解的区别？
节点解是基本解，单元解根据节点解推算出来，平均结果
73.Ansys命令，lswrite和lssolve同时使用，其中lssolve用于求解多载荷步或工况。
Lssolve,1,9,1!
依次求解载荷步1至9，可以查看结果1至9。
在求解后一个载荷步时，若在前面有相同的位置加载则进行覆盖，若不同则进行叠加结果，此方法一般适用于线性分析。
74.不锈钢焊接区域，强度无折减系数；铝合金焊接区域，一般有折减系数，具体看材料。
75.CAE分析中考虑单元选项的设置是一个对计算精度比较重要的因素。
76.Hypermesh中toggle容差一般是网格尺寸的十分之一，在要保留的自由边（红色）上进行点击。
77.Hypermesh实体中面三种抽取方法：
a.直接用命令automidsurface
b.Utility/geomtool/thinsolid
c.Surfaceedit/offset
78.清除面上圆孔快捷方式：
quickedit/unsplitface/shift+鼠标左键框选
清除面上圆角快捷方式：
quickedit/trim-intersect，选择圆角两个直边上的节点，自动去圆角
79.对划分好单元进行重新调整，F12，将surf改为elem，可以选中局部网格进行编辑修改。
改善单元方法、步骤：
a.对实体或面进行几何清理
b.对复杂实体和面进行切割，对面增加硬点
c.自动划分
d.单元调整，调整边密度，增加硬点，切割面，局部调整，meshstyle（单元映射类型跟几何形状有关系）；还可通过qualityindex调整
e.关键位置面尽量为四边形网格，一定可以调整出来
f.最后check，尽可能保证jacobian不低于0.7（理想情况）。
80.使多个节点与一条线重合方法：
geom/nodeedit/remap
81.调整不同类别单元类型，用configedit；调整同类别单元不同类型时，用elemtypes.
82.Warpage翘曲，平面外交度的度量，三角形没有翘曲度，四边形通过对角线切割成两个三角形，由法向夹角的最大值确定，小于10度可接受；skew偏斜度，每个表面上用90度减去最小的单元角度；aspect长宽比
83.2D/Shrinkwrap用于化分非重要零部件、附件结构的网格，loosewrap大致近似结构特征，tightwrap逼近结构特征，具体划分还跟网格尺寸有关。
84.提高四面体网格质量途径：
a.3D/tetramesh/tetraremesh，进一步检查，若还是不行，进行下一步
b.Utility/geommesh/meshtools/tetrameshoptimization，改变criteria
85.Tetramesh一般根据面网格（2D中划分的三角形网格）来划分，volumetetra是一体划分，不需要面网格。
86.查看单元内部连接关系，首先选取所有面，findfaces,然后在post/hiddenline中查看。
87.在圆孔边增加一圈网格，utility/geommesh/meshtools/addwasher
88.Penetration穿透，比较容易处理，通过移动节点；intersection，交叉，比较严重，必须处理，通过tool/penetration来检查模型的穿透和交叉，保证模型二维和三维单元的合理。
节点移动量不能太大，否则容易造成单元的翘曲。
89.Hypermesh创建硬点point方法，geom/point
90.Tool/hypermorph/freehand,可对模型中部分网格进行拖动边长或变短。
91.Hypermesh中进行solidmap映射较好的情况是实体比较对称规则，若有相对面网格，则相对面网格、节点数要保证一致。
92.对于复杂多孔结构出现直角连接，可采用网格旋转spin，代替直角连接。
93.对于几何特征变化较大的位置，如直角位置，或者可能发生应力集中的位置，网格应尽量细化，网格质量同时也要保证。
94.结构的补强应根据实际受力特点，结合工艺成本，给出可行适合的方案。
95.结合的几何简化，一般针对一些次要、对分析影响很小的圆角、倒角等特征，但是关键位置则需注意，否则造成明显的应力集中。
96.Ansys求解结果，单元应力和节点应力越接近，结果分析越精确。
97.Hypermesh模块求解器，可以切换操作某模块中不存在的命令，然后切换回来
98.MPC184单元为约束单元，在1D/rod中选择两个节点进行创建，有两个单元选项，k1和k2。
其中，k1用于定义单元类型，0表示刚性杆单元，1表示刚性梁单元，3表示滑动单元（3个节点），6表示铰链单元（2个重合节点）；k2用于控制单元算法，k2=0仅适用于刚性杆和刚性梁单元，仅保留主节点的自由度；k2=1，适用所有MPC184单元，保留所有主从节点的自由度。
99.对于直角结构的焊缝，无法采用实体Solid185单元时，可以采用金字塔单元solid62进行过渡。
对于实体单元尽量使用六面体，不建立使用退化单元，另外单元选项K2=2,应变增强模式，可以消除剪切锁定和体积锁定。
100.在大应变、大变形或大转动的求解过程中，即几何非线性分析，应控制初始网格质量，尽量不使用带有中间节点的单元，即高阶单元，因为这种单元容易受网格扭曲。
101.MechanicalAPDL是ansys的经典界面，APDL全称是ANSYSParametricDesignLanguage，参数化设计语言，类似FORTRAN的解释性语言，这是ANSYS批处理分析的最高技术，运用技巧较多，功能强大，适合高级用户使用，但其本身处理复杂结构或装配体时，如划分网格，十分繁琐，需借助hyperm
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