ANSYS生死单元解析
ANSYS生死单元
• 如果需要保持死亡单元的应变记录，可以通过在求解器中改变材 料属性来杀死单元： Solution > Load Step Opts > Other > Change Mat Props • 然而，这一操作不能删除单元集中力、应变、质量、比热等。如 果在求解器中改变材料属性不当，则会导致收敛问题。例如如果 一个单元的刚度被缩减为零，而保留其质量，那么在加速度载荷 的问题中将产生奇异性。
January 30, 2001 Inventory #001451 10-20
问题解答
Training Manual
Basic Structural Nonlinearities 5.7
注意不要因杀死或重新激活单元而在模型中产生奇异性，如尖锐 凹形拐角。这可能导致收敛困难。
杀死单元时应避免锯 齿状边 (凹形拐角)
Session Objective
Training Manual
Basic Structural Nonlinearities 5.7
1. 单元死活的定义 2. 单元死活的应用范畴 3. 单元死活在ANSYS中的实现 4. 单元死活的使用过程 5. 使用ANSYS结果控制单元生与死 6. 排错
January 30, 2001 Inventory #001451 10-2
January 30, 2001 Inventory #001451 10-5
Basic Structural Nonlinearities 5.7
单元生与死的实现
Training Manual
Basic Structural Nonlinearities 5.7
• 出生单元也不是被真正加入模型中，它们只不过重新被激活了而 已。 – 所有单元，包括在分析的后一阶段产生的单元，都必须在前 处理阶段就被生成。 – 单元被重新激活时，它们的刚度、质量、阻尼及单元载荷都 恢复原值。 – 被激活的单元无应变历史记录(它们被生与死操作““退火” 了,被激活时它们的应力与应变均为零)。
ANSYS生死单元解析
Training Manual
January 30, 2001 Inventory #001451 10-15
Basic Structural Nonlinearities 5.7
关于求解器中改变材料属性的注释
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
Training Manual
Basic Structural Nonlinearities 5.7
Training Manual
Basic Structural Nonlinearities 5.7
! 重新进入 SOLUTION ! 重新求解 ! 杀死选择的单元 ! 恢复全部单元设置 ! 继续求解
January 30, 2001 Inventory #001451 10-19
排错
Training Manual
January 30, 2001 Inventory #001451 10-8
求解
Training Manual
Basic Structural Nonlinearities 5.7
• 单元的生与死载荷步选项可以在既定的载荷步杀死或激活单元。 • 推荐使用的分析选项：
– 打开几何非线性 (NLGEOM,ON)，激活大变形效果。 – 单元生与死不能使用缺省的 Newton-Raphson 选项，使用完全 Newton-Raphson选项。
January 30, 2001 Inventory #001451 10-18
使用ANSYS结果控制单元生与死
基于结果杀死单元的命令流输入实例
… /POST1 SET,… ETABLE,… ESEL,S,… FINISH ! /SOLU ANTYPE,,REST EKILL,ALL ESEL,ALL ... ! 以前求解过程 ! 进入 POST1 ! 读入结果 ! 将标准存入 ETABLE ! 根据 ETABLE 项选择单元
ANSYS生死单元应用总结
ANSYS生死单元应用总结ANSYS生死单元（ELEM死单元）是一种特殊的有限元单元，在一些特殊的仿真分析中起着重要的作用。
它主要用于描述材料失效、破裂和破坏等现象。
本文将从原理、应用场景和使用技巧三个方面对ANSYS生死单元进行总结和分析。
首先，我们来了解一下ANSYS生死单元的原理。
生死单元是基于拉格朗日变形体的有限元模型。
在传统的有限元分析中，单元被认为是连续的，其应变和应力分布是均匀的。
而生死单元则具有不均匀的应变和应力分布，因为它能够模拟材料的失效和断裂。
生死单元会根据预设的破坏准则，在模拟过程中将材料断裂的部分视为未活动的“死单元”，使其不再参与力学响应的计算，从而实现对材料破坏过程的模拟。
接下来，我们来分析ANSYS生死单元的应用场景。
生死单元主要在以下两个领域得到广泛应用：材料破坏和结构破坏。
在材料破坏方面，生死单元可以用于模拟材料在极限载荷下的破坏过程，包括塑性变形、断裂和破碎。
在结构破坏方面，生死单元可以用于模拟结构在外部载荷作用下的破坏过程，如断层、裂纹扩展和结构崩溃等。
生死单元在工程实践中有着广泛的应用。
例如，在航空航天领域，生死单元可以用于模拟飞行器在失速或超过极限载荷时的破坏过程，以评估结构的强度和耐久性。
在汽车工程领域，生死单元可以用于模拟车身在碰撞事故中的变形和破坏，以评估车辆的安全性能。
在材料科学和工业制造领域，生死单元可以用于模拟材料的断裂和破坏过程，以优化材料的性能和工艺。
最后，我们来总结一些使用生死单元的技巧。
首先，需要选择合适的破坏准则。
不同的材料和应用场景可能适用不同的破坏准则，如最大应力准则、最大应变准则和能量准则等。
其次，需要合理设置生死单元的参数。
生死单元有一些参数可以调整，如破坏准则的参数、接触条件的设置和破坏表面的定义等。
合理设置这些参数可以提高模拟精度和计算效率。
最后，需要进行后处理分析。
生死单元模拟的结果可能包括材料的断裂面、裂纹扩展路径和破坏区域等信息。
生死单元实例_ANSYS Workbench有限元分析实例详解（静力学）_[共6页]
![生死单元实例_ANSYS Workbench有限元分析实例详解（静力学）_[共6页]](https://img.taocdn.com/s3/m/2c5a52bcaf1ffc4fff47ac3f.png)
5.4 状态非线性分析——状态分离– 453 –Snop to Geometry 可以用于以导入的模型作为实体的边界，如图5-4-10所示。
1区定义导入模型，即为Surface 要拓展到的模型；2区定义的厚度尺寸不再有意义，仅定义Solid Models 的层数；3、4区定义拓展设置，其中Orientation 根据Shell 法向方向选择。
图5-4-10 使用Snop to Geometry 定义Solid Models 过程5.4.2 生死单元实例在实际分析中，有分步装配、材料去除等过程，如隧道开挖、桥梁分段架设、焊接、切削、退火等，则需要使用生死单元技术。
生死单元是指单元在分析过程中允许杀死或激活特定的单元，可以在分析过程中杀死某些单元，这些被杀死的单元将不参与结构响应；同理，在分析过程中还可以再次激活单元，让其重新参与结构响应，注意这种状态改变是瞬时突然改变，不是渐变。
生死单元的原理：单元被杀死后，并不是将其从整体刚度矩阵中删除，只是将其单元刚度乘上缩减系数（默认为1e −6），使其刚度降为一个很小的数值；当单元被激活时，缩减系数删除，单元刚度矩阵返回原来的初始值。
使用生死单元技术时，单元载荷和惯性载荷发生变化，但节点力不受单元死活的影响，且约束方程（CE 或CEINTF ）不能用于杀死的自由度，为避免奇异点而产生计算不收敛，生死单元需避开尖角，如果不收敛，需要减少生死单元的数量；如果想保留单元的单元载荷、应变、质量等历史记录，可以通过改变材料属性杀死单元，但是可能会导致不收敛。
下面以一个接触生死单元模型说明生死单元分析。
1．建立3D 模型如图5-4-11所示，建立一个3D 模型。
建模过程：1234第5章 非线性静力学分析– 454 – （1）在XYPlane 分别建立两个半圆环模型。
下面半圆环内径为20mm ，外径为25mm ；上面半圆环内径为21mm ，外径为23.5mm 。
（2）下半圆环以对称形式，单边拉伸5mm 。
ANSYS单元生死功能模拟门式刚架施工
ANSYS单元生死功能模拟门式刚架施工门式刚架是一种常用的结构形式，用于支撑建筑物的框架结构。
在门式刚架的施工过程中，需要考虑各种因素，包括结构的稳定性、载荷承受能力以及施工过程中的安全性。
通过使用ANSYS软件对门式刚架的施工过程进行生死功能模拟，可以帮助工程师和设计师更好地了解结构的行为，并优化设计方案。
1.模型建立首先，需要在ANSYS软件中建立门式刚架的三维模型。
模型包括门式结构的主要构件，如立柱、横梁和支撑等。
对于门式结构的具体尺寸和材料性质，需要根据实际情况进行确定。
在建立模型的过程中，需要考虑结构的连接方式和荷载传递路径，确保模型的真实性和准确性。
2.材料性质和约束条件设定在模型建立完成后，需要设定材料的性质和约束条件。
门式结构通常采用钢材或混凝土材料，因此需要输入材料的弹性模量、泊松比和密度等参数。
同时，还需要设定结构的约束条件，如支座的固定方式和边界条件等。
这些参数对于后续的分析和模拟过程至关重要。
3.荷载分析和施工模拟在模型建立和参数设定完成后，可以对门式结构施加不同方向和大小的荷载进行分析。
通过分析结构在各种荷载情况下的应力和变形情况，可以评估结构的强度和稳定性。
同时，在进行荷载分析的同时，也可以进行施工模拟，模拟不同施工阶段结构的变形和应力分布情况。
4.结果分析和优化设计最后，根据模拟结果进行结构的优化设计。
可以通过调整材料的厚度和尺寸等参数，优化结构的承载能力和稳定性。
同时，也可以根据模拟结果对结构施工过程中可能出现的问题进行预防和解决，确保施工的顺利进行和安全性。
通过使用ANSYS软件对门式刚架的生死功能模拟，可以帮助工程师和设计师更好地理解结构的行为和性能，提高设计方案的准确性和可靠性。
同时，也可以为结构的优化设计和施工过程中的安全保障提供重要参考，促进结构工程领域的发展和进步。
ANSYS单元生死
单元生死法的使用收藏到手机转发评论2006-06-17 23:04 单元生死法的使用在大多数静态和非线形瞬态分析小，都可以使用单元死活行为，与其他分析一样，分析过程包括建摸、加载并求解和查看结果3 个主要步骤。
1．建立模型在PREP冲创建所有单元，包括那些在开始死掉”在以后的荷载少中被激活的单元。
不能在求解过程中创建新的单元。
2．加载和求解(1) 指定分析类型。
(2) 定义第—个荷载步。
在结构分析中应激活大变形效应：•命令：NLGEOM,ON GUI：mainnMenu->preprocessor->Loads->Analysis OptionsMain Menu->Solution->Sol'n ControlsMain Menu->Solution->AnalysisOptions 使用单元生死选项叫，应设置Newton-Raphson 选项：命令：NROPT，Option，—，AdptkyGUI：Main Menu->Preprocessor->Loads->AnalysisOptionsMain Menu->Solution->Analysis Options 提示：打开自适应下降因子的全牛顿-拉普森选项通常会产生更好的结果。
杀死所有要在后续荷载步“生”激（活）的单元：命令：EKILL，ELEMGUI：main Menu->Preprocessor->Loads->Other->Kill ElementsMain Menu->Solution->Other->Kill Elements 重新定义刚度缩减因子：•命令：ESTIF,KMULTGUI：Main Menu->Preprocessor->Loads->Other->SfiffnessMultMain Menu->Solution->Other->StiffnessMult 注童：不与任何“生”的单元相连的结点将可能“漂移”，为了减少求解的方程数和避免病态条件，需要约束死的自由度。
基于ANSYS生死单元的移动荷载作用下桥梁结构动力响应分析
基于ANSYS生死单元的移动荷载作用下桥梁结构动力响应分析移动荷载是指在桥梁结构上以一定速度行驶的载重车辆，它会在桥梁结构上引起振动和动力响应。
了解桥梁结构在移动荷载作用下的动力响应对于确保其安全性和稳定性至关重要。
在这种情况下，使用有限元软件ANSYS对桥梁结构进行动力响应分析是一种有效的方法。
本文将介绍如何利用ANSYS的生死单元对移动荷载作用下的桥梁结构进行动力响应分析。
1.研究背景桥梁结构在运行过程中会受到不同方向和大小的荷载作用，其中移动荷载是其主要荷载之一、移动荷载对桥梁结构的振动和动力响应产生重要影响，因此对其进行分析是非常必要的。
2.ANSYS介绍ANSYS是一种有限元分析软件，可以用于模拟和分析各种工程结构的动力响应。
它具有强大的仿真功能，可以准确地模拟结构在不同荷载作用下的响应。
3.动力响应分析步骤（1）建立模型：首先，在ANSYS中建立桥梁结构的有限元模型，包括桥梁梁、板、墩等组成部分。
确定桥梁结构的几何形状、材料性质等参数。
（2）施加荷载：在模型中模拟移动荷载作用，可以通过施加集中荷载或均布荷载的方式来模拟车辆通过桥梁的情况。
（3）定义边界条件：设置模型的边界条件，确定结构的支座和约束条件，以保证结构在运行过程中的稳定性。
（4）设置分析类型：选择动态分析类型，在分析设置中定义荷载的作用时间、频率和幅值等参数。
（5）进行动力响应分析：运行模型进行动力响应分析，获取桥梁结构在移动荷载作用下的振动响应情况。
（6）结果分析：对分析结果进行后处理和分析，评估结构在移动荷载作用下的动力响应性能，确定结构的安全性和稳定性。
4.结论与展望通过以上步骤，可以利用ANSYS对移动荷载作用下的桥梁结构进行动力响应分析，为工程师提供了一个强大的工具，可以帮助他们更好地理解桥梁结构在实际运行中的动力响应情况。
未来，可以进一步研究不同荷载作用下桥梁结构的动力响应特性，为桥梁结构的设计和改进提供更加准确和可靠的依据。
生死单元总结
这是我以前发在SimWe仿真论坛上的一个总结，今天看到此标题转载过来，供大家参考。
参考了ANSYS的help文件，ANSYS的培训文件，崔家春关于生死单元的总结,还有很多不足，欢迎大家补充，以及提出错误---钢构-明科总结在ANSYS中，单元的生死功能被称为单元非线性，是指一些单元在状态改变时表现出的刚度突变行为。
1)单元生死的原理：1.在ANSYS中，单元的生死功能是通过修改单元刚度的方式实现的。
单元被“杀死”时,它不是从刚度矩阵删除了,而是它的刚度降为一个低值。
杀死的单元的刚度乘以一个极小的减缩系数(缺省为1e-6)。
为了防止矩阵奇异,该刚度不设置为0。
2.与杀死的单元有关的单元载荷矢量(如压力、温度)是零输出3.对于杀死的单元,质量、阻尼和应力刚度矩阵设置为0。
4.单元一被杀死,单元应力和应变就被重置为05.因为杀死的单元没有被删除,所以刚度矩阵尺寸总是保持着1.与之相似，当单元“活”的时候，也是通过修改刚度系数的方式实现的。
所有的单元,包括开始被杀死的,在求解前必须存在，这是因为在分析过程中刚度矩阵的尺寸不能改变,所以，被激活的单元在建模时就必须建立，否则无法实现杀死与激活。
2.当单元被重新激活时，它的刚度、质量与荷载等参数被返回到真实状态。
3.当大变形效应打开时（NLGEOM,ON），为了与当前的节点位置相适应，单元被激活后，其形状会被改变（拉长或压短）。
当不使用大变形效应时，单元将在原始位置被激活。
4.当单元“激活”后,它们没有任何应变历史记录，它们通过生和死操作被“退火”，生的时候所有应力和所有应变等于零。
2)单元生死求解过程：1 建模，对将要进行杀死或激活的单元进行分组。
这点非常重要，将会影响后续工作的效率。
2定义第一个荷载步。
在第一个荷载步中，必须选择分析类型和适当的分析选项。
通常情况下，应该打开大应变效应，而且当要使用单元死活行为时，必须在第一个荷载步中明确设置Newton-Raphson选项。
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关于 LSWRITE 和 LSSOLVE的注释
LSWRITE 命令不能同单元生和死选项一起使用，需要采用一系列 显式SOLVE命令进行多载荷步求解。
January 30, 2001 Inventory #001451 10-14
求解的命令流实例
NLGEOM,ON NROPT,FULL ESTIF,… ESEL,… EKILL,… ESEL,S,LIVE NSLE,S NSEL,INVE D,ALL,ALL,0 NSEL,ALL ESEL,ALL D,… F,… SAVE SOLVE ! 打开大变形效果 ! 必须明确设定牛顿-拉普森选项 ! 设定非缺省缩减因子 (可选) ! 选择在本载荷步中将杀死的单元 ! 杀死选择的单元 ! 选择所有活单元 ! 选择所有活节点 ! 选择所有非活节点 ! 约束所有非活的节点自由度 (可选) ! 选择所有节点 ! 选择所有单元 ! 施加合适的约束 ! 施加合适的活动节点自由度载荷 ! 存储数据库 ! 求解
• 如果要对不同的载荷步作后处理，一定要先确信数据库中存有和 该载荷步生死状态相匹配的所有单元的生死状态 (对于改变生死 状态的每一载荷步应作一数据库副本)。
January 30, 2001 Inventory #001451 10-17
使用ANSYS结果控制单元生与死
Training Manual
• 后处理时确信只选择活的单元，如在等值线显示中包括“ 被杀 死”的单元，将在显示衍生节点值 (应力和应变)时污染结果。
January 30, 2001 Inventory #001451 10-22
January 30, 2001 Inventory #001451 10-8
求解
Training Manual
Basic Structural Nonlinearities 5.7
• 单元的生与死载荷步选项可以在既定的载荷步杀死或激活单元。 • 推荐使用的分析选项：
– 打开几何非线性 (NLGEOM,ON)，激活大变形效果。 – 单元生与死不能使用缺省的 Newton-Raphson 选项，使用完全 Newton-Raphson选项。
单元生与死的实现
Training Manual
• 单元在一个载荷步中的第一个子步既被杀死或被激活，然后在整 个载荷步中保持该状态。 • 杀死的单元实际上并没有被移走，它们只是变得无效而已。 – 被杀死单元的刚度被乘以一个很小的缩减因子。 – 在载荷矢量中,和死亡单元相联系的单元载荷(如压力与温度) 为零。 – 类似地， 死亡单元的质量、阻尼和应力刚化效果被设置为 零。 – 当单元被杀死时，单元的应变亦被设置为零(可以利用这一特 征来模拟退火)。
建模
Training Manual
Basic Structural Nonlinearities 5.7
• 当在前处理器(PREP7)中建模时，应在分析开始就创建所有单元 －甚至一些到载荷结束也不会被激活的单元。
• 并非所有单元都支持生与死的操作，只能杀死或激活那些具有生 死能力的单元。请参考ANSYS高级分析技术手册，那里列出了所 有支持生死操作的单元类型。
• 在这种情况下，可以在模型加载过程中的某一指定时间 (载荷步) 中利用单元的生与死选项来杀死或重新激活选定的单元。
• 单元的生与死被定义为一种状态变化的非线性(类似于接触问题) 。
January 30, 2001 Inventory #001451 10-3
单元生与死的应用范畴
• 可能的应用包括: – – – – – –
Solution > Load Step Opts > Other > Birth & Death > Stiffness Multiplier >
January 30, 2001 Inventory #001451 10-11
求解
Training Manual
Basic Structural Nonlinearities 5.7
January 30, 2001 Inventory #001451 10-18
使用ANSYS结果控制单元生与死
基于结果杀死单元的命令流输入实例
… /POST1 SET,… ETABLE,… ESEL,S,… FINISH ! /SOLU ANTYPE,,REST EKILL,ALL ESEL,ALL ... ! 以前求解过程 ! 进入 POST1 ! 读入结果 ! 将标准存入 ETABLE ! 根据 ETABLE 项选择单元
January 30, 2001 Inventory #001451 10-20
问题解答
Training Manual
Basic Structural Nonlinearities 5.7
注意不要因杀死或重新激活单元而在模型中产生奇异性，如尖锐 凹形拐角。这可能导致收敛困难。
杀死单元时应避免锯 齿状边 (凹形拐角)
• 如果需要保持死亡单元的应变记录，可以通过在求解器中改变材 料属性来杀死单元： Solution > Load Step Opts > Other > Change Mat Props • 然而，这一操作不能删除单元集中力、应变、质量、比热等。如 果在求解器中改变材料属性不当，则会导致收敛问题。例如如果 一个单元的刚度被缩减为零，而保留其质量，那么在加速度载荷 的问题中将产生奇异性。
Training Manual
Basic Structural Nonlinearities 5.7
挖掘 (如隧道或泥墙挖掘 ) 层级建筑 ( 如无支撑桥梁架设 ) 连续装配 (如分层计算机芯片的制作，环氧处理等 ) 焊接 退火 可以根据它们的已知位置来确定有效单元和无效单元的其它应用
January 30, 2001 Inventory #001451 10-4
January 30, 2001 Inventory #001451 10-21
问题解答
Training Manual
Basic Structural Nonlinearities 5.7
• 对每个改变生死状态的载荷步，存储包括单元生死信息的数据 库，在对单独的载荷步进行后处理时，采用合适的数据库。
单元生与死选项
注意: 在以后的载荷步中“ 增加” 的单 元，在第一个载荷步中就应被杀死。
January 30, 2001 Inventory #001451 10-10
求解
Training Manual
Basic Structural Nonlinearities 5.7
如果默认的刚度缩减因子1.0E-6不适于你的分析，也可以自己设定 其值（通常更小）:
January 30, 2001 Inventory #001451 10-6
单元生与死的使用过程
Training Manual
Basic Structural Nonlinearities 5.7
• 和其它分析时一样，单元生与死的使用也包括三个主要步骤：
– 建模 – 加载并求解 – 查看结果
January 30, 2001 Inventory #001451 10-7
Basic Structural Nonlinearities 5.7
• 一些问题中必须依据计算结果激活或杀死单元。例如要在一个热 分析中杀死熔融单元，就必须根据计算出的温度确定这些单元。
• 通过把结果存储到单元列表中并从中选择关键单元，从而来确定 这些单元。然后杀死关键单元并重新进行求解，详情请参见 ANSYS高级技术分析手册。
January 30, 2001 Inventory #001451 10-2
单元生与死的定义
Training Manual
Basic Structural Nonlinearities 5.7
• 如果在加载过程中需要在结构中加入或移除材料，这时或许希望 能使模型中的某些单元“ 不存在”或“ 存在”。
• 不与任何单元连接的节点会发生“ 漂移” 。在某些情况下，可 能想约束不被激活的自由度，以减少要求解的方程数目或避免出 现病态条件。 • 单元被激活时，如果想维持其一定的形状，那么约束不被激活的 自由度是很重要的。但在重新激活单元时一定要删除这些人为约 束。
• 注意，约束方程 (CE 或 CEINTF)不能用于不被激活的自由度。
第十章
单元死活
本章目标
在本章结束时将能够描述和论证以下内容：
Session Objective
Training Manual
Basic Structural Nonlinearities 5.7
1. 单元死活的定义 2. 单元死活的应用范畴 3. 单元死活在ANSYS中的实现 4. 单元死活的使用过程 5. 使用ANSYS结果控制单元生与死 6. 排错
Training Manual
January 30, 2001 Inventory #001451 10-15
Basic Structural Nonlinearities 5.7
关于求解器中改变材料属性的注释
Training Manual
Basic Structural Nonlinearities 5.7
Training Manual
Basic Structural Nonlinearities 5.7
! 重新进入 SOLUTION ! 重新求解 ! 杀死选择的单元 ! 恢复全部单元设置 ! 继续求解
January 30, 2001 Inventory #001451 10-19
排错
Training Manual
January 30, 2001 Inventory #001451 10-12
求解
Training Manual
Basic Structural Nonlinearities 5.7