ANSYS单元的生和死教程
ANSYS单元的生和死教程
单元的生和死何为单元的生和死？如果模型中加入（或删除）材料，模型中相应的单元就“存在”（或消亡）。
单元生死选项就用于在这种情况下杀死或重新激活选择的单元。
（可用的单元类型在表6－1中列出。
）本选项主要用于钻孔（如开矿和挖通道等），建筑物施工过程（如桥的建筑过程），顺序组装（如分层的计算机芯片组装）和另外一些用户可以根据单元位置来方便的激活和不激活它们的一些应用中。
单元生死功能只适用于ANSYS/Multiphysics，ANSYS/Mechanical和ANSYS/Structural产品。
应力，应变等。
可以用ETABLE命令（Main Menu>General Postproc>Element Table>Define Table）和ESEL命令（Utility Menu>Select>Entities）来确定选择的单元的相关数据，也可以改变单元的状态（溶和，固结，俘获等）。
本过程对于由相变引起的模型效应（如焊接过程中原不生效的熔融材料变为生效的模型体的一部分），失效扩展和另外一些分析过程中的单元变化是有效的。
单元生死是如何工作的？要激活“单元死”的效果，ANSYS程序并不是将“杀死”的单元从模型中删除，而是将其刚度（或传导，或其他分析特性）矩阵乘以一个很小的因子[ESTIF]。
因子缺省值为1.0E-6，可以赋为其他数值（详见“施加载荷并求解”一章）。
死单元的单元载荷将为0，从而不对载荷向量生效（但仍然在单元载荷的列表中出现）。
同样，死单元的质量，阻尼，比热和其他类似效果也设为0值。
死单元的质量和能量将不包括在模型求解结果中。
单元的应变在“杀死”的同时也将设为0。
与上面的过程相似，如果单元“出生”，并不是将其加到模型中，而是重新激活它们。
用户必须在PREP7 中生成所有单元，包括后面要被激活的单元。
在求解器中不能生成新的单元。
要“加入”一个单元，先杀死它，然后在合适的载荷步中重新激活它。
ANSYS生死单元解析
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
ansys教程完整PDF
ANSYS
()
Objective
2-2. ANSYS分析步骤在GUI中的体现.
分析的三个主要步骤可在主菜单中得到明确体现.
1. 建立有限元模型 2. 施加载荷求解 3. 查看结果
主菜单
ANSYS
ANSYS GUI中的功能排列 按照一种动宾结构�以动 词开始�如Create), 随后 是一个名词 (如Circle).
ANSYS程序自身有着较为强大三维建模能力�仅靠 ANSYS的GUI(图形界面)就可建立各种复杂的几何模型� 此外�ANSYS还提供较为灵活的图形接口及数据接口。 因而�利用这些功能�可以实现不同分析软件之间的模 型转换。
1. 结构分析 1� 静力分析 - 用于静态载荷. 可以考虑结构的线性及 非线性行为。 ● 线性结构静力分析 ● 非线性结构静力分析 ♦ 几何非线性�大变形、大应变、应力强化、旋 转软化 ♦ 材料非线性�塑性、粘弹性、粘塑性、超弹性、 多线性弹性、蠕变、肿胀等 ♦ 接触非线性�面面/点面/点点接触、柔体/柔体 刚体接触、热接触 ♦ 单元非线性�死/活单元、钢筋混凝土单元、非 线性阻尼/弹簧元、预紧力单元等
5�谱分析 6�随机振动分析等 7�特征屈曲分析 - 用于计算线性屈曲载荷并确定屈
曲模态形状. (结合瞬态动力学分析可以实现非线性 屈曲分析.) 8�专项分析: 断裂分析, 复合材料分析�疲劳分析
2. 高度非线性瞬态动力分析�ANSYS/LS-DYNA� ●全自动接触分析�四十多种接触类型 ●任意拉格郎日�欧拉�ALE�分析 ●多物质欧拉、单物质欧拉 ● 适应网格、网格重划分、重启动 ● 100多种非线性材料模式 ●多物理场耦合分析�结构、热、流体、声学 ●爆炸模拟�起爆效果及应力波的传播分析 ●侵彻穿甲仿真�鸟撞及叶片包容性分析�跌落分析 ●失效分析�裂纹扩展分析 ●刚体运动、刚体�柔体运动分析 ●实时声场分析 ● BEM边界元方法�边界元、有限元耦合分析 ●光顺质点流体动力�SPH�算法
《ANSYS教程》课件
2000年代
推出ANSYS Workbench，实 现多物理场耦合分析。
1970年代
ANSYS公司成立，开始开发有 限元分析（FEA）软件。
1990年代
扩展软件功能，增加流体动力 学、电磁场等分析模块。
2010年代
持续更新和优化，加强与CAD 软件的集成，提高计算效率和 精度。
软件应用领域
航空航天
2023
PART 07
后处理与可视化
REPORTING
结果查看与图表生成
结果查看
通过后处理，用户可以查看分析结果，如应力、应变、位移等。
图表生成
根据分析结果，可以生成各种类型的图表，如柱状图、曲线图、等值线图等，以便更直观地展示结果 。
可视化技术
云图显示
通过云图显示，可以清晰地展示模型 的应力、应变分布情况。
压力载荷等。
在设置边界条件和载荷 时，需要考虑实际工况 和模型简化情况，确保 分析的准确性和可靠性
。
求解和后处理
求解是ANSYS分析的核心步骤，通过求解可以得到模型在给定边界条件和 载荷下的响应。
ANSYS提供了多种求解器，如稀疏矩阵求解器、共轭梯度求解器等，可以 根据需要进行选择。
后处理是分析完成后对结果的查看和处理，ANSYS提供了丰富的后处理功 能，如云图显示、动画显示等。
VS
详细描述
非线性分析需要使用更复杂的模型和算法 ，以模拟结构的非线性行为。通过非线性 分析，可以更准确地预测结构的极限载荷 和失效模式，对于评估结构的可靠性和安 全性非常重要。
2023
PART 04
流体动力学分析
REPORTING
流体静力学分析
静力学分析用于研究流体在静 止或准静止状态下的压力、应
ANSYS单元生死总结
ANSYS单元生死总结主要参考了ANSYS帮助和ANSYS公司的培训资料，以及崔家春关于生死单元总结的文章，格式按照崔工的编排，很多内容也是他的总结，我加了些补充。
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。
若不存在其它非线性,应明确指定完全Newton-Raphson 选项。
单元生死实例
alls
mshape,0,1d
mshkey,1
amesh,all
finish
/solu
antype,static
nlgeom,on !打开大变形
nropt,full !全N-R方法
outres,all,all
time,1
lsel,s,loc,y,0
rectng,0,8,12,15
rectng,4,4.5,0,15
aptn,all
/pnum,line,1
/pnum,area,1
/number,0
lplot
!选择径向直线，定义径向各线上单元分数
lsel,s,loc,x,2
lesize,all,,,4,,,,,1
lsel,s,loc,x,4.25
dl,all,,uy
lsel,s,loc,x,0
dl,all,,ux
sfgrad,pres,0,y,15,-3e4 !土压力荷载斜率
lsel,s,loc,x,8
sfl,all,pres,0
acel,0,9.8,0
allsel,all
sbctran
/psf,pres,norm,2,0,1
allsel,below,area
eplot
mpchg,2,allcm,ebirth1,elem
ealive,all
allsel,all
time,3
solve
finish
/post1
/expand,18,axis,,,10
eplot
save
solve
finish
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。
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PREP7中创建所有单元，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,ONGUI：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。
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单元的生和死何为单元的生和死？如果模型中加入（或删除）材料，模型中相应的单元就“存在”（或消亡）。
单元生死选项就用于在这种情况下杀死或重新激活选择的单元。
（可用的单元类型在表6－1中列出。
）本选项主要用于钻孔（如开矿和挖通道等），建筑物施工过程（如桥的建筑过程），顺序组装（如分层的计算机芯片组装）和另外一些用户可以根据单元位置来方便的激活和不激活它们的一些应用中。
单元生死功能只适用于ANSYS/Multiphysics，ANSYS/Mechanical和ANSYS/Structural产品。
应力，应变等。
可以用ETABLE命令（Main Menu>General Postproc>Element Table>Define Table）和ESEL命令（Utility Menu>Select>Entities）来确定选择的单元的相关数据，也可以改变单元的状态（溶和，固结，俘获等）。
本过程对于由相变引起的模型效应（如焊接过程中原不生效的熔融材料变为生效的模型体的一部分），失效扩展和另外一些分析过程中的单元变化是有效的。
单元生死是如何工作的？要激活“单元死”的效果，ANSYS程序并不是将“杀死”的单元从模型中删除，而是将其刚度（或传导，或其他分析特性）矩阵乘以一个很小的因子[ESTIF]。
因子缺省值为1.0E-6，可以赋为其他数值（详见“施加载荷并求解”一章）。
死单元的单元载荷将为0，从而不对载荷向量生效（但仍然在单元载荷的列表中出现）。
同样，死单元的质量，阻尼，比热和其他类似效果也设为0值。
死单元的质量和能量将不包括在模型求解结果中。
单元的应变在“杀死”的同时也将设为0。
与上面的过程相似，如果单元“出生”，并不是将其加到模型中，而是重新激活它们。
用户必须在PREP7 中生成所有单元，包括后面要被激活的单元。
在求解器中不能生成新的单元。
要“加入”一个单元，先杀死它，然后在合适的载荷步中重新激活它。
当一个单元被重新激活时，其刚度，质量，单元载荷等将恢复其原始的数值。
重新激活的单元没有应变记录（也无热量存储等）。
但是，初应变以实参形式输入（如LINK1 单元）的不为单元生死选项所影响。
而且，除非是打开了大变形选项[NLGEOM,ON],一些单元类型将以它们以前的几何特性恢复（大变形效果有时用来得到合理的结果）。
单元在被激活后第一个求解过程中同样可以有热应变（等于a*(T-TREF)),如果其承受热量体载荷。
如何使用单元生死特性可以在大多数静态和非线性瞬态分析中使用单元生死，其基本过程与相应的分析过程是一致的。
对于其他分析来说，这一过程主要包括以下三步： 建模施加载荷并求解查看结果修改基本分析步骤如下以包括单元生死特征：建模：在PREP7 中，生成所有单元，包括那些只有在以后载荷步中才激活的单元。
在PREP7外不能生成新的单元。
施加载荷并求解：在SOLUTION中完成以下操作：定义第一个载荷步：在第一个载荷步中，用户必须选择分析类型和所有的分析选项。
用下列方法指定分析类型：Command: ANTYPEGUI: Main Menu>Solution>-Analysis Type-New Analysis在结构分析中，大变形效果应打开。
用下列命令设置该选项：Command: NLGEOM,ONGUI: Main Menu>Solution>Analysis Options对于所有单元生死应用，在第一个载荷步中应设置牛顿－拉夫森选项，因为程序不能预知EKILL命令出现在后面的载荷步中。
用下列命令完成该操作：Command: NROPTGUI: Main Menu>Solution>Analysis Options杀死[EKILL] 所有要加入到后续载荷步中的单元，用下列命令：Command: EKILLGUI: Main Menu>Solution>-Load Step Opts-Other>Kill Elements单元在载荷步的第一个子步被杀死（或激活），然后在整个载荷步中保持该状态。
要注意保证使用缺省的矩阵缩减因子不会引起一些问题。
有些情况下要考虑用严格的缩减因子。
用下列方法指定缩减因子数值：Command: ESTIFGUI: Main Menu>Solution>Other>StiffnessMult不与任何激活的单元相连的结点将“漂移”，或具有浮动的自由度数值。
在一些情况下，用户可能想约束不被激活的自由度[D,CP等]以减少要求解的方程的数目，并防止出现位置错误。
约束非激活自由度，在重新激活的单元要有特定的（或温度等）时很有影响，因为在重新激活单元时要删除这些人为的约束。
同时要删除非激活自由度的结点载荷（也就是不与任意激活的单元相连的结点）。
同样，用户必须在重新激活在自由度上施加新的结点载荷。
下面是第一个载荷步中命令输入示例：!第一个载荷步TIME,... !设定时间值（静力分析选项）NLGEOM,ON !打开大位移效果NROPT,FULL !设定牛顿－拉夫森选项ESTIF,... !设定非缺省缩减因子（可选）ESEL,... !选择在本载荷步中将不激活的单元EKILL,... !不激活选择的单元ESEL,S,LIVE !选择所有活动单元NSLE,S !选择所有活动结点NSEL,INVE !选择所有非活动结点（不与活动单元相连的结点）D,ALL,ALL,0 !约束所有不活动的结点自由度（可选）NSEL,ALL !选择所有结点ESEL,ALL !选择所有单元D,... !施加合适的约束F,... !施加合适的活动结点自由度载荷SF,... !施加合适的单元载荷BF,... !施加合适的体载荷SAVESOLVE请参阅TIME,NLGEOM,NROPT,ESTIF,ESEL,EKILL,NSLE,NSEL,D,F,SF和BF命令得到更详细的解释。
后继载荷步在后继载荷步中，用户可以随意杀死或重新激活单元。
象上面提到的，要正确的施加和删除约束和结点载荷。
用下列命令杀死单元：Command:EKILLGUI: Main Menu>Solution>-Load Step Opts-Other>Kill Elements用下列命令重新激活单元：Command: EALIVEGUI: Main Menu>Solution>-Load Step Opts-Other>Activate Elem!第二个（或后继）载荷步：TIME,...ESEL,...EKILL,... !杀死选择的单元ESEL,...EALIVE,... !重新激活选择的单元...FDELE,... !删除不活动自由度的结点载荷D,... !约束不活动自由度...F,... !在活动自由度上施加合适的结点载荷DDELE,... !删除重新激活的自由度上的约束SAVESOLVE请参阅TIME,ESEL,EKILL,EALIVE,FDELE,D,F和DDELE命令得到更详细的解释。
查看结果对于大多数部分来说，用户在对包含不激活或重新激活的单元操作时应按照标准的过程来做。
但是必须清楚的是，“杀死”的单元仍在模型中，尽管对刚度（传导）矩阵的贡献可以忽略。
因此，它们将包括在单元显示，输出列表等操作中。
例如，不激活的单元在结点结果平均（PLNSOL命令或Main Menu>General Postproc>Plot Results>Nodal Solu）时将“污染”结果。
整个不激活单元的输出应当被忽略，因为很多项带来的效果都很小。
建议在单元显示和其他后处理操作前用选择功能将不激活的单元选出选择集。
使用ANSYS结果控制单元生死在许多时候，用户并不清楚的知道杀死和重新激活单元的确切位置。
例如，用户要在热分析中“杀死”熔融的单元（在模型中移去溶化的材料），事先不会知道这些单元的位置；用户必须根据ANSYS计算出的温度确定这些单元。
当决定杀死或重新激活单元依靠ANSYS计算结果时（如温度，应力，应变等），用户可以使用命令识别并选择关键单元。
用下列方法识别关键单元：Command: ETABLEGUI: Main Menu>General Postproc>Element Table>Define Table用下列方法选择关键单元：Command:ESELGUI: Utility Menu>Select>Entities然后用户可以杀死或重新激活选择的单元。
（也可以用ANSYS APDL语言编写宏以完成这些操作。
）用下列方法杀死选择的单元：Command:EKILL,ALLGUI: Main Menu>Solution>-Load Step Opts-Other>Kill Elements用下列方法重新激活选择的单元：Command:EALIVE,ALLGUI: Main Menu>Solution>-Load Step Opts-Other>Activate Elem下面的例子是杀死总应变超过许用值的单元：/SOLU !进入求解器...... !标准的求解过程SOLVEFINISH!/POST1 !进入POST1SET,...ETABLE,STRAIN,EPTO,EQV !将总应变存入ETABLEESEL,S,ETAB,STRAIN,0.20 !选择所有总应变大于或等于0.20的单元FINISH!/SOLU !重新进入求解器ANTYPE,,RESTEKILL,ALL !杀死选择（超过允许值）的单元ESEL,ALL !读入所有单元...... !继续求解请参阅ETABLE,ESEL,ANTYPE和EKILL命令得到更详细的解释。
进一步的说明不活动的自由度上不能施加约束方程[CE,CEINTF等]。
（不活动的自由度当结点不与活动的单元相连时出现）。
可以通过先杀死然后重新激活单元的方法做应力松弛（如退火）操作。
在非线性分析中，注意不要因为杀死或重新激活单元引起奇异性（如结构分析中的尖角）或刚度突变。
这将使得收敛困难。
在有单元生死的分析中打开FULL 牛顿－拉夫森方法的适应下降选项将得到好的结果。
用下列方法：Command: NROPT,FULL,,ONGUI: Main Menu>Solution>Analysis Options可以通过一个参数值来指示单元生死状态[*GET,Par,ELEM,n,ATTR,LIVE] (Utility Menu>Parameters>Get Scalar Data)。