ANSYS中的超单元

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1、ANSYS 中的超单元摘自htbbzzg的博客，网易从 8.0 版开始，ANSYS 中增加了超单元功能，本文通过一些实际例子，探讨了 ANSYS 中超单元的具体使用。1.使用超单元进行静力分析根据 ANSYS 帮助文件，使用超单元的过程可以划分为三个阶段 (称为 Pass)：(1)      生成超单元模型 (GenerationPass)(2)      使用超单元数据 (UsePass)(3)      扩展模型 (ExpansionPass)下面以一个例子加以说明：一块板，尺寸为 20×40×2，材料

2、为钢，一端固支，另一端承受法向载荷。首先生成原始模型 se_all.db，即按照整个结构进行分析，以便后面与超单元结果进行比较：首先生成两个矩形，尺寸各为 20×2。然后定义单元类型 shell63；定义实常数 1 为： 2(板厚度)。材料性能：弹性模量  E=201000；波松比μ=0.3；密度 ρ=7.8e-9；单位为 mm-s-N-MPa。采用边长 1 划分单元；一端设置位移约束 all，另一端所有 (21 个) 节点各承受 Z 向力 5。计算模型如下图：ANSYS 中的超单元摘自htbbzzg的博客

3、，网易从 8.0 版开始，ANSYS 中增加了超单元功能，本文通过一些实际例子，探讨了 ANSYS 中超单元的具体使用。1.使用超单元进行静力分析根据 ANSYS 帮助文件，使用超单元的过程可以划分为三个阶段 (称为 Pass)：(1)      生成超单元模型 (GenerationPass)(2)      使用超单元数据 (UsePass)(3)      扩展模型 (ExpansionPass)下面以一个例子加以说明：一块板，尺寸为 20×40×2，材料为钢，一端固支，另一端承受法向载荷。首先生成原

4、始模型 se_all.db，即按照整个结构进行分析，以便后面与超单元结果进行比较：首先生成两个矩形，尺寸各为 20×2。然后定义单元类型 shell63；定义实常数 1 为： 2(板厚度)。材料性能：弹性模量  E=201000；波松比μ=0.3；密度 ρ=7.8e-9；单位为 mm-s-N-MPa。采用边长 1 划分单元；一端设置位移约束 all，另一端所有 (21 个) 节点各承受 Z 向力 5。计算模型如下图：静力分析的计算结果如下：为了后面比较的方便，分别给出两个 area 上的结果： 超单元部分，

5、按照上述步骤操作如下：(1)     生成超单元选择后半段作为超单元，前半段作为非超单元(主单元)。按照 ANSYS 使用超单元的要求，超单元与非超单元部分的界面节点必须一致 (重合)，且最好分别的节点编号也相同，否则需要分别对各节点对建立耦合方程，操作比较麻烦。实际上，利用 ANSYS 中提供的 mesh200 单元，对超单元和非超单元的界面实体，按照同一顺序，先于所有其它实体划分单元，很容易满足界面节点编号相同的要求。对于多级超单元的情况，则还要结合其它操作 (如偏移节点号等) 以满足这一要求。对于本例

6、，采用另一办法，即先建立整个模型，然后再划分超单元和非超单元。即：将上述模型分别存为 se_1.db(超单元部分) 和 se_main.db(非超单元部分) 两个文件，然后分别处理。对于 se_1.db 模型，按照超单元方式进行处理。由于模型及边界条件已建立，只需删除前半段上的划分，结果就是超单元所需的模型。然后直接进入创建超单元矩阵的操作，首先说明一下创建超单元矩阵的一般步骤： A 进入求解模块：命令：/SoluGUI：Mainmenu->Solution B 设置分析类型为 “子结构或部件模态综合 “命

7、令：ANTYPEGUI ：Mainmenu->Solution->AnalysisType->NewAnalysis选择 Substructuring/CMS(子结构或部件模态综合) C 设置子结构选项命令：SEOPTGUI： Mainmenu->Solution->AnalysisType->AnalysisOptions设置内容有：方程求解方法 (波前法 – 默认，或稀疏矩阵法 – 推荐)；要求生成的矩阵，可以是：刚度矩阵；刚度和质量矩阵；刚度、质量和阻尼矩阵 (稀疏矩阵法不能生成阻尼矩阵)；要求输出到

8、 output 窗口的矩阵 (矩阵和载荷矢量或仅输出载荷矢量，默认不输出) ;扩展超单元的方法 (后续操作时，对本超单元扩展时使用的方法)，默认是回代法(backsubstitutionmethod)，需要存储主自由度的三角矩阵 (波前法为 sebname.tri，稀疏矩阵法为 sename.LNxx)；完全求解方法 (Fullresolvemethod 不存储任何三角矩阵)。随着问题规模加大，三角矩阵可能很大；