ANSYS常用的单元有Solid、Shell、Beam,但实际工况中还存在一些只受轴向拉压的模型,如桁架、线缆、拉索、轴承、加强筋、弹性基座、橡胶支座等。ANSYS 将其定义为Link 类型,在Workbench 环境中必须通过插入Command 的方式才能调用这种单元类型,默认为Link180 单元。Link180 只有X、Y、Z 三个方向的平移自由度,一般都基于大变形状态,主要参数:keyopt(2)表示截面缩放,为0(不可压缩,轴向拉伸时,体积保持不变,单元的截面积改变,默认),为1(截面为刚性);keyopt(3)表示拉压状态,为0(拉伸和压缩,默认),拉伸为1,压缩为2。本文总结了三种Link的定义方式。
1.工程背景
悬臂梁一端吊着一个重物M,为了防止拉断,用一根绳索牵引重物,悬臂梁与绳索共同作用在重物上。
分析:在数值模拟时,将悬臂梁定义为Beam单元,绳索定义为Link单元,重物可以简化为力加载于绳索与悬臂梁的一端。
2.DM建模
Ps:不管是Beam还是Link都需先建立Line Body,赋予相应的截面,此模型非常简单,所以不赘述。
3.修改单元类型
Ps:对于Beam不需要修改单元类型,Line body默认为Beam单元,对于Link需要通过Command修改,修改单元类型为一般为et,matid,link180,R命令为定义单元实常数与相关参数。7.85e-3代表截面积(注意Command中的单位),后面的1代表仅拉伸状态,如果是2代表压缩。sstif,on表示应力刚化,对于Link单元,如果是线性分析(未打开大变形开关),那么需要添加此行,如果已打开大变形,那么系统默认此选项打开。
4.定义不同单元的连接方式
注意:对于不同单元,它们的自由度不同,因此只通过DM中的form a new part或者SCDM中的share是不可行的,因此需要对其进行连接定义,Link与beam的连接方式常常通过Weld(焊点)连接。
5.网格划分
Ps:对于Link单元,常常只划分一份网格,如果涉及找形分析的话,可以划分为多个单元,但常常需要调试才能收敛。
6.边界条件施加
Ps:将重物简化为Force,将Beam与Link的另一端通过Fixed Support固定6个自由度。
7.分析设置
8.后处理位移读取
第一种Link的定义方式已经完结了,这也是大多数人常用的Command内容。
下面开始第二种定义方式,除了Command的内容不同之外,其余全部一致。
这似乎是从16.0以后,将截面参数改为了SECTYPE和SECDATA,但是通过r也可以进行定义。
SECID:截面识别编号,可以用Matid。
Type:单元类型,比如Link,Beam,Pipe,shell等等
Subtype:截面类型,圆形,矩形,空心等等
Name:截面名称代号
REFINEKEY:网格是否细化,0为默认为不细化
SECDATA代表的是输入的数据,比如截面积,其他的笔者就在此不一一细说了,有兴趣的可以看Help,非常详细。
变形云图:
第三种Link定义方式
这种定义方式不常见,它原理是通过*Get命令来提取模型的截面积,先定义一个名称叫myarea,然后提取prop参数中的area(截面积),并赋值为myarea。最后通过SECDATA调用myarea。
总结:这三种方式都可以实现Link单元的定义,前两种都是输入截面积,第三种是按照模型系统进行提取,所以前两种的计算结果相同,后一种相差0.0007e-5m,笔者认为之所以出现这样的差值是由于π的取数精度不同所致,也有可能是划分网格之后的界面与圆截面略微有点偏差,差值非常之小,可认为忽略不计。
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