1、單元操作,第四章,4. 單元操作,多數(shù)前處理 幾何建模,網(wǎng)格劃分， 甚至加載 是在建立實體模型中得到執(zhí)行的。 所有的后處理都是在節(jié)點和單元上被執(zhí)行，其執(zhí)行更取決于節(jié)點數(shù)量。 但依然有幾種情況需要直接對單元進行操作: 特殊類型面載荷 梁的后處理和特殊單元數(shù)據(jù) 復合單元 (layered) 連接和合并單元（如桅桿、彈簧、對流）,January 30, 2001,.單元操作,本章將介紹如下特殊單元主題: A. 單元坐標系 B. 面對單元的影響 C. 單元表 D. 專題,January 30, 2001,單元操作 A. 單元坐標系,模型中的每一個單元都伴隨著一個單元坐標系。 單元坐標系的目的是適應如下

2、的力學量: 材料屬性 (EX, KXX, etc.) 求解中的應力和應變計算 (EPX, SX, SY, etc.) 正如 MAT (材料), TYPE (單元類型), 和 REAL (實常數(shù)設置),單元坐標系ESYS是第四個單元屬性,January 30, 2001,單元操作 .單元坐標系,缺省的 ESYS 定位依賴單元類型。例如: 線單元一般起于單元坐標x的 I節(jié)點 止于J節(jié)點 殼單元通常的缺省值是: 單元坐標 X的方向是從節(jié)點 I 到節(jié)點 J 在單元平面中單元坐標 Y垂直于單元坐標 X 單元坐標 Z由右手螺旋法則確定 實體單元的缺省作標是笛卡爾坐標,K,January 30, 2001,

3、單元操作 .單元坐標系,缺省的 ESYS對大部分情況已足夠處理，但還有一小部分情況需要改變后方可處理 。例如： 實體單元材料屬性的方向，以玻璃纖維為代表，可能與笛卡爾坐標方向不平行。 作用在表面的切線壓力對單元有影響.,January 30, 2001,單元操作 .單元坐標系,為了改變?nèi)笔〉膯卧鴺讼担枰⑴c單元適應的局部坐標系 (CSYS 11 或更大). 過程如下： 1. 定義一個具有合適方位的局部坐標系。 位置任意設定. Utility Menu WorkPlane Local Coordinate Systems Create Local CS,January 30, 2001,單

4、元操作 .單元坐標系,2. 選擇所需要的單元。 3. 把所有選上單元的單元坐標系改為第一步中定義的局部坐標系號碼。 Preprocessor Move/Modify -Elements- Modify Attrib 或使用 EMODIF 命令 ( emodif,all,esys,11) 4. 再度激活所有單元并轉(zhuǎn)回先前坐標系 (CSYS).,January 30, 2001,單元操作 .單元坐標系,殼單元法線 殼單元的法線方向。 定義外表面和內(nèi)則面。 依次由定義單元的節(jié)點順序(I-J-K-L)和內(nèi)側(cè)面決定。,有時需要翻轉(zhuǎn)一些單元的法線來匹配模型中剩余的部分 在強大的圖形處理模式中使用不同的顏色

5、來表示外表面和內(nèi)側(cè)面。,January 30, 2001,單元操作 .單元坐標系,翻轉(zhuǎn)殼單元發(fā)線的兩種方法: 翻轉(zhuǎn)下伏面 或翻轉(zhuǎn)單元本身 翻轉(zhuǎn)下伏面: Preprocessor Move/Modify -Areas- Area Normals 接著用“正確”方位拾取面，ANSYS會掃描每個面并把與拾取面不匹配的面翻轉(zhuǎn)。相接觸的單元也被翻轉(zhuǎn)（缺省執(zhí)行）。,January 30, 2001,單元操作 .單元坐標系,直接顛倒殼單元: Preprocessor Move/Modify -Elements- Shell Normals 或 執(zhí)行ENORM,P 接著用“正確”方位拾取一個單元,Januar

6、y 30, 2001,單元操作 .單元坐標系,演示: 進入 前處理PREP7 ，恢復文件 pipe.db (基本圖形轉(zhuǎn)換規(guī)范單元的殼體網(wǎng)格劃分文件; 注意一些殼是顛倒的) Move/Modify Shell Normals (或執(zhí)行 ENORM,P) 拾取一個紫色單元 再列單元和節(jié)點正確方位,January 30, 2001,單元操作 B. 面對單元的影響,怎樣施加如下的壓力荷載: 象剪切荷載一樣與表面相切的荷載? 象螺栓荷載一樣在表面上變化的荷載? 象屋頂上冰載荷一樣由角到面的載荷? 面對單元的影響為處理一些問題提供了有效的方法。,January 30, 2001,單元操作 .面對單元的影響

7、,特點: 象“皮膚”一樣覆蓋網(wǎng)格表面 如同面載荷的管道 很容易創(chuàng)建: 選擇表面上感興趣的節(jié)點. 激活恰當?shù)膯卧愋?執(zhí)行 ESURF (或 Preprocessor Create Elements Surf Effect .). 選擇所有節(jié)點,January 30, 2001,單元操作 .面對單元的影響,對 2-D和 3-D模型都有用: SURF151 P3 = 0; P4 = 0 P1 是在 Xg=0處的值,按 P1 = 2(200) + 200 = 600計算 sfe,eflat,4,pres,600,200,0,0,January 30, 2001,單元操作 .面對單元的影響,內(nèi)容 5

8、P1數(shù)值的壓力矢量. 方向 = P2,P3,P4 現(xiàn)在代表矢量的方向余弦，對數(shù)值無影響。 例如: sfe,eflat,5,pres,1000,-1,-1,0 定義了 X-Y面內(nèi)45度方向的壓力,January 30, 2001,單元操作 .面對單元的影響,內(nèi)容5(續(xù)): 壓力矢量的數(shù)值也依賴 KEYOPT(11). KEYOPT(11)=0 (缺省) 和 1 給單元的突出面施加壓力。 對螺釘荷載有用 (或銷釘荷載). 例如: sfe,ecurv,5,pres,1000,0,-1,0 在曲面上定義了一螺栓荷載。如下圖位置1輪廓線所示。,January 30, 2001,單元操作 .面對單元的影響

9、,KEYOPT(11)=2 對整個面施加壓力。 對斜面有用(如屋頂)或風載荷。 如: sfe,eslope,5,pres,1000,0,-1,0 對整個斜面定義了完全相同的壓力。如下圖所示,January 30, 2001,單元操作 .面對單元的影響,其他面對單元的影響的應用: 實體單元的扭矩 借助修改的單元坐標系施加切線荷載. 對軸和螺釘問題非常適用 熱描述 (SURF151 & 152) 有許多內(nèi)容, 包括: 轉(zhuǎn)移到1維管道單元 FLUID116的熱量 通過一個面的熱量損失的簡便計算。 輻射,January 30, 2001,單元操作 .面對單元的影響,演示: 進入前處理 PREP7 ，恢

10、復文件 boltload.db 添加 SURF154 作為單元類型 1 (顯示選項) 選擇孔的底面和與之接觸的節(jié)點 激活類型 1，執(zhí)行 ESURF操作建立表面單元 選擇 everything 并列單元 選擇類型1單元，對面 5 施加壓力: value= 1000, val2= 0, val3= -1, val4= 0 選擇t everything, 保存數(shù)據(jù)庫文件，求解 在POST1中列 Y方向的應力 停留在 POST1中 (下一個演示),January 30, 2001,單元操作 C. 單元表,單元表,在 POST1 (綜合后處理)中用得到, 有兩個功能: 對結(jié)果數(shù)據(jù)執(zhí)行算術運算 訪問非直接

11、有用的結(jié)果數(shù)據(jù) (如such as for certain line elements) 單元表有點象電子數(shù)據(jù)表: 每一行描繪一個單元 每一列由單元的數(shù)據(jù)構成,January 30, 2001,單元操作 . 單元表,一個單元表的標準形成過程由下列幾個步驟構成: 首先選擇需要的單元 把結(jié)果數(shù)據(jù)裝填到表中 列出或繪出數(shù)據(jù) 執(zhí)行所想要的算術運算 GUI方式下的 General Postproc Element Table.中給出了單元表的功能,January 30, 2001,單元操作 . 單元表,選擇想要的單元 許多情況下，只需要在模型中為單元的子集使用單元表。. 因此,第一步就是挑選想要的單元:

12、 根據(jù)屬性(MAT, TYPE, REAL, or ESYS) 根據(jù)他們的節(jié)點 根據(jù)向連接的模型實體 根據(jù)結(jié)果 等等.,January 30, 2001,單元操作 . 單元表,給單元表添加結(jié)果數(shù)據(jù) 明確想要添加的數(shù)據(jù)項并給它取一個名字或卷標，名字或卷標被用來列出、繪出數(shù)據(jù)或?qū)?shù)據(jù)進行操作。 使用 ETABLE 命令 (e.g, etable,evolume,volu) 或 Element Table Define Table,January 30, 2001,單元操作 . 單元表,一些數(shù)據(jù)類型只能被有序數(shù)識別，在單元參考手冊中提供了有序數(shù)的大量資料。 例如, SURF154單元5號面上的有效壓

13、力作為有序數(shù) “SMISC 17.”被保存起來。 把SURF154 添加到單元表: etable,p5,smisc,17 參閱你手中的基礎分析過程指導 (可網(wǎng)上瀏覽)，獲取有序數(shù)方法的細節(jié),January 30, 2001,單元操作 . 單元表,列出或繪出單元表數(shù)據(jù) Element Table List Elem Table (或 PRETAB 命令),January 30, 2001,單元操作 . 單元表,Element Table Plot Elem Table (or PLETAB,name),January 30, 2001,單元操作 . 單元表,缺省不是求節(jié)點數(shù)據(jù)的平均, 每一個單元

14、有一種顏色. 為了得到平滑的輪廓線，激活求平均按鈕。,January 30, 2001,單元操作 . 單元表,注意每個單元的每個數(shù)據(jù)項只有一個值:即該單元的平均或有效值。 例如,如果把節(jié)點的位移 UX添加到單元表,單元節(jié)點的平均 UX就被存儲到每個單元。 其他檢閱單元表數(shù)據(jù)的方法: 把數(shù)據(jù)繪制成圖線從而獲得徑線圖或列數(shù)據(jù)。 可以添加3個標量數(shù) (如單元x方向的壓力，y方向的壓力,z方向的壓力)，合并他們可獲得一矢量圖。 查看 PLVECT 命令獲取細節(jié),January 30, 2001,單元操作 . 單元表,執(zhí)行操作 有點象電子數(shù)據(jù)表，可以在單元表的列間進行算術運算。 一些有用的操作: 兩列相

15、加 (SADD) 乘 (SMULT) 比較和保存兩列的最大值和最小值 (SMAX or SMIN) 每列的和 (SSUM 對選擇的批單元的總量的計算很有用 等等,January 30, 2001,單元操作 . 單元表,例如:,January 30, 2001,單元操作 . 單元表,若一個想要的操作無效，可以把單元表中的項上載到一數(shù)組參數(shù)，使用數(shù)組操作。 使用 *VGET 命令 （或 Utility Menu Parameters Get Array Data) 接著使用一個數(shù)組操作: *VOPER, *VSCFUN, 等 例如,象平均數(shù)和標準偏離這些統(tǒng)計量在單元表水平上無法計算，但可以在數(shù)組水

16、平上計算。,January 30, 2001,單元操作 . 單元表,更新單元表 如果為不同的載荷步驟或從不同的結(jié)果文件讀進結(jié)果，單元表不會自動更新。,執(zhí)行 ETABLE,REFL (或在單元表數(shù)據(jù)對話框中點擊 Update 按鈕) 來“填充”或更形單元表。 列頭部的 “current” 或 “previous” 標示依賴數(shù)據(jù)項的狀況。,January 30, 2001,單元操作 . 單元表,既然單元表不能自動更新，那么就很容易比較兩個載荷步的結(jié)果或兩個不同的分析,如下所示: 讀載荷步1,把結(jié)果項作為A1保存到單元表 。 接著讀進載荷步2 ，把結(jié)果項作為A2保存到單元表。 現(xiàn)在可以比較 A1 和

17、 A2，把最大值和最小值保存到第三列，或進行其他想要的操作。 這項設置可以被擴展來比較相同模型的不同結(jié)果文件。,January 30, 2001,單元操作 .單元表,單元表的保存和刪除: 通過保存ANSYS數(shù)據(jù)庫來保存單元表: 在POST1 中保存數(shù)據(jù)庫(Toolbar SAVE_DB 或 SAVE 命令). 或退出ANSYS時使用 “Save everything” 選項來保存 (Toolbar QUIT 或 /EXIT,ALL 命令). 刪除全部單元表: Element Table Erase Table 或 ETABLE,ERASE 刪除單元表中的一項（列）: 使用單元表數(shù)據(jù)對話框中的

18、Delete 按鈕. 或 ETABLE,name,ERASE,January 30, 2001,單元操作 .單元表,演示: 繼續(xù)先前的 “bolthole” 演示 選擇 TYPE 1 單元 (SURF154s) 和所有與他們接觸的節(jié)點 打開 SURF154 的幫助 ，顯示 “Output Definitions” 和 “Item and Sequence Numbers” tables. 注意5EFF (面5上的有效壓力) 是 SMISC 17. 在單元表中以 P5的名字保存 SMISC,17 , 以有平均和無平均畫它和列它 選擇 everything, 返回前處理 PREP7, 設置 SURF154 (Options K11 = full area w/tan)單元的 KEYOPT(11)=2，這將把