ANSYS Mechanical APDL生死单元的设置方法
在利用有限元模拟钻孔、隧道开挖、金属切削这类问题时,都会存在单元从模型中分离然后失效消失的状态。例如,在金属切削过程中,表层的金属离开了表层,然后从模型中消失。对于这类问题,ANSYS提供了几种支持,其中一种就是单元生死的方法。
使用生死单元就是在适当的时候,当满足某种准则的时候,杀死那些不需要的单元,然后接着进行仿真。如果有必要的话,也可以在适当的时候复活这些单元。
单元生死技术的使用流程为:首先要创建出所有的单元,然后在需要杀死该单元时使用EKILL命令,而在需要激活时使用ELIVE命令。本文以杆单元的拉伸、压缩为例,介绍ANSYS Mechanical APDL中单元生死的设置和使用方法。
1. 建模
采用杆单元LINK180来模拟二力杆,并将其截面积设置为1。设置材料属性为:弹性模量30E6、泊松比0.3。
创建三个单元,每个单元的长度为3。约束节点1和节点4的所有自由度,使其成为两端固定的杆件。在中间两个节点上各施加10单位的力,方向如下图所示。
2 第一次分析
进入到求解器,设置静力学分析,并通过菜单Solution – Analysis Type – Analysis Options设置使用完全的牛顿-拉普森算法求解方程组。
求解后查看单元的应力,如下图所示,应力值与理论值相符。
3. 第二次分析
通过菜单Main Menu>Solution>Load Step Opts>Other>Birth & Death>Kill Elements,选择中间的单元将中间的单元杀死。或使用命令:EKILL,2。
再次求解,查看单元应力。由于中间的单元被杀死,它已不再起作用,因此中间单元的应力值为0,两边两个单元的应力值均为10,与理论值相符。
4. 第三次分析
通过菜单Main Menu>Solution>Load Step Opts>Other>Birth & Death>Activate Elem,选择中间的单元将中间的单元激活。或使用命令:EALIVE,2。
再次求解,查看单元应力。由于中间的单元被激活,单元恢复作用,中间单元上恢复应力值,各单元的应力值与初始值相同。