第二章拓扑优化
什么是拓扑优化？
拓扑优化是指形状优化，有时也称为外型优化。拓扑优化的目标是寻找承受单载荷或多载荷的物体的最佳材料分配方案。这种方案在拓扑优化中表现为“最大刚度”设计。
与传统的优化设计不同的是，拓扑优化不需要给出参数和优化变量的定义。目标函数、状态变量和设计变量（参见“优化设计”一章）都是预定义好的。用户只需要给出结构的参数（材料特性、模型、载荷等）和要省去的材料百分比。
拓扑优化的目标——目标函数——是在满足结构的约束（V）情况下减少结构的变形能。减小结构的变形能相当于提高结构的刚度。这个技术通过使用设计变量（ηi）给每个有限元的单元赋予内部伪密度来实现。这些伪密度用PLNSOL，TOPO命令来绘出。
例如，给定V=60表示在给定载荷并满足最大刚度准则要求的情况下省去60%的材料。图2-1表示满足约束和载荷要求的拓扑优化结果。图2-1a表示载荷和边界条件，图2-2b表示以密度云图形式绘制的拓扑结果。
图2-1 体积减少60%的拓扑优化示例
如何做拓扑优化
拓扑优化包括如下主要步骤：
1．定义拓扑优化问题。
2．选择单元类型。
3．指定要优化和不优化的区域。
4．定义和控制载荷工况。
5．定义和控制优化过程。
6．查看结果。
拓扑优化的细节在下面给出。关于批处理方式和图形菜单方式
不同的做法也同样提及。
定义拓扑优化问题
定义拓扑优化问题同定义其他线性，弹性结构问题做法一样。用户需要定义材料特性（杨氏模量和泊松比），选择合适的单元类型生成有限元模型，施加载
荷和边界条件做单载荷步或多载荷步分析。参见“ANSYS Analysis Procedures Guides”第一、二章。
选择单元类型
拓扑优化功能可以使用二维平面单元，三维块单元和壳单元。要使用这个功能，模型中只能有下列单元类型：
二维实体单元：SOLID2和SOLID82
三维实体单元：SOLID92和SOLID95
壳单元：SHELL93
二维单元用于平面应力问题。
指定要优化和不优化的区域
只有单元类型号为1的单元才能做拓扑优化。可以使用这种限制控制模型优化和不优化的部分。例如，如果要保留接近圆孔部分或支架部分的材料，将这部分单元类型号指定为2或更大即可：
…
ET,1,SOLID92
ET,2,SOLID92
…
TYPE,1
VSEL,S,NUM,,1,,2 ！用这些单元划分的实体将被优化
VMESH,ALL
TYPE,2
VSEL,S,NUM,,3 ！用这些单元划分的实体将保持原状
VMESH,ALL
…
用户可以使用ANSYS的选择和修改命令控制单元划分和类型号定义。
定义和控制载荷工况
可以在单个载荷工况和多个载荷工况下做拓扑优化。单载荷工况是最简便的。
要在几个独立的载荷工况中得到优化结果时，必须用到写载荷工况和求解功能。在定义完每个载荷工况后，要用LSWRITE命令将数据写入文件，然后用LSSOLVE命令求解载荷工况的集合。
例如，下面的输入演示如何将三个载荷工况联合做一个拓扑优化分析。
…
D,10,ALL,0,,20,1 ！定义第一个载荷工况的约束和载荷
NSEL,S,LOC,Y,0
SF,
ALLSEL
LSWRITE,1 ！写第一个载荷工况
DDEL,
SFDEL,
NSEL,S,LOC,X,0,1
D,ALL,ALL,0
F,212,FX
LSWRITE,2 ！写第二个载荷工况
…
LSWRITE,3 ！写第三个载荷工况
…
FINISH
/SOLUTION
TOPDEF,10,3 ！定义优化的参数
LSSOLVE,1,3,1 ！在拓扑优化前做所有三个载荷工况求解
…
定义和控制优化过程
拓扑优化过程包括两部分：定义优化参数和进行拓扑优化。用户可以用两种方式运行拓扑优化：控制并执行每一次迭代，或自动进行多次迭代。
ANSYS有三个命令定义和执行拓扑优化：TOPDEF，TOPEXE和TOPITER。TOPDEF 命令定义要省去材料的量，要处理载荷工况的数目，收敛的公差。TOPEXE命令执行一次优化迭代。TOPITER命令执行多次优化迭代。
定义优化参数
首先要定义优化参数。用户要定义要省去材料的百分比，要处理载荷工况的数目，收敛的公差。
命令：TOPDEF
GUI：Main Menu>Solution>-Solve-Topological opt
注——本步所定义的内容并不存入ANSYS数据库中，因此在下一个拓扑优化中要重新使用TOPDEF命令。
执行单次迭代
定义好优化参数以后，可以执行一次迭代。迭代后用户可以查看收敛情况并绘出或列出当前的拓扑优化结果。可以继续做迭代直到满足要求为止。如果是在GUI方式下执行，在Topological Optimization 对话框（ITER域）中选择一次迭代。
命令：TOPEXE
GUI：Main Menu>Solution>-Solve-Topological opt
下面的例子说明了如何在拓扑优化中每次执行一次迭代：
…
/SOLUTION
TOPDEF,25,1 ！移去25%体积并处理一个载荷工况
SOLVE ！执行第一次应力分析
TOPEXE ！执行第一次拓扑优化迭代
FINISH
/POST1 ！进入后处理器
PLNSOL,TOP0 ！画出优化结果
*GET,TIPSRAT,TOPO,,CONV ！读取拓扑收敛状态
*STATUS,TOPSTAT ！列表
SOLVE ！执行第二次应力分析
TOPEXE ！执行第二次拓扑优化迭代
FINISH
/POST1
…
TOPEXE的主要优点是用户可以设计自己的迭代宏进行自动优化循环和绘图。在下一节，可以看到TOPITER命令是一个ANSYS的宏，用来执行多次优化迭代。
自动执行多次迭代
在定义好优化参数以后，用户可以自动执行多次迭代。在迭代完成以后，可以查看收敛情况并绘出或列出当前拓扑形状。如果需要的话，可以继续执行求解和迭代。TOPITER命令实际是一个ANSYS的宏，可以拷贝和定制（见APDL Programmer’s Guide）。
命令：TOPITER
GUI：Main Menu>Solution>-Solve-Topological opt
下面的例子说明了如何使用TOPITER宏执行多次迭代：
…！定义并写第一个载荷工况
LSWRITE
…！定义并写第二个载荷工况
LSWRITE
…！定义并写第三个载荷工况
LSWRITE
…
TOPDEF,80,3,.001 ！80%体积减少，3个载荷工况
… 0.001为收敛公差
/DSCALE,,OFF ！关闭形状改变
/CONTOUR,,3 ！每次显示3个轮廓数值
TOPITER,20,1 ！最大20次迭代。每次迭代求解并绘出
…结果
每次迭代执行一次LSSOLVE命令，一次TOPEXE命令和一次PLNSOL，TOPO 显示命令。当收敛公差达到（用TOPDEF定义）或最大迭代次数（用TOPITER定义）达到时优化迭代过程终止。
查看结果。
拓扑优化结束后，ANSYS结果文件（Jobname.RST）将存储优化结果供通用后处理器使用。用户可以使用后面提到的后处理命令。要得到更详细的信息，请查阅ANSYS Commands Reference或ANSYS Basic Analysis Procedures Guide 第五章。
要列出结点解和/或绘出伪密度，使用PRNSOL和PLNSOL命令的TOPO变量。
要列出单元解和/或绘出伪密度，使用PLESOL和PRESOL命令的TOPO变量。
可以使用ANSYS表格功能查看结果：
ETABLE,EDENS,TOPO
PLETAB,EDENS
PRETAB,EDENS
ESEL,S,ETAB,EDENS,0.9,1.0
EPLOT
要查看最近（最后一次迭代）的收敛情况和结构变形能，使用*GET命令：*GET,TOPCV,TOP0,,CONV ！如果TOPCV=1（收敛）
*GET,ECOMP,TP0,,COMP ！ECOMP=变形能
*STAT
二维多载荷优化设计示例
在本例中，对承受两个载荷工况的梁进行拓扑优化。
问题描述
图2-2表示一个承载的弹性梁。梁两端固定，承受两个载荷工况。梁的一个面是用一号单元划分的，用于拓扑优化，另一个面是用二号单元划分的，不作优化。最后的形状是单元1的体积减少50%。
图2-2 承受两个载荷工况的梁
本问题是用下列的ANSYS命令流求解的。两个载荷工况定义并用LSWRITE 命令写入文件。使用ANSYS选择功能，单元SOLID82通过类型号1和2分别指定优化和不优化的部分。TOPDEF命令定义问题有两个载荷工况并要求50%体积减少。TOPEXE命令在本例中没有使用，代之以用TOPITER宏命令指定最大迭代次数为12次。
/TITLE,A 2-d,multiple-load example of topological optimization /PREP7
BLC4,0,0,3,1 ！生成实体模型（3X1矩形）
ET,1,82 ！二维实体单元，1号为优化
ET,2,82 ！2号不优化
MP,EX,1,118E9 ！线性各项同性材料
MP,NUXY,1,0.3
ESIZE,0.05 ！较细的网格密度
TYPE,1
AMESH,ALL ！自由矩形网格划分
NSEL,S,LOC,X,0,0.4 ！选择不优化的部分
ESLN
TYPE,2
EMODI,ALL ！定义2号单元
ALLSEL
NSEL,S,LOC,X,0
D,ALL,ALL,0 ！在X=0处固定
NSEL,S,LOC,X,3
D,ALL,ALL,0 ！在X=3处固定
FORCE=1000 ！载荷数值
NSEL,S,LOC,X,1
NSEL,R,LOC,Y,1
F,ALL,FY,FORCE ！定义第一个载荷工况
ALLSEL
LSWRITE,1 ！写第一个载荷工况
FDEL,ALL
NSEL,S,LOC,X,2
NSEL,R,LOC,Y,0
F,ALL,FY,-FORCE ！定义第二个载荷工况
ALLSEL
LSWRITE,2 ！写第二个载荷工况
FDEL,ALL
TOPDEF,50,2 ！定义拓扑优化有两个载荷工况
/SHOW,topo,grph ！将图形输出到文件（在交互方式下删
除本命令
/DSCALE,,OFF
/CONTOUR,,2
TOPITER,12,1 ！执行不多于12次迭代
FINISH
求解结果
图2-3表示上例的计算结果。这些结果存入top.grph文件便于后续的显示处理。如果是交互地运行ANSYS程序，将/SHOW命令删除以观看每次迭代的结果。
图2-3 拓扑优化结果——50%体积减少
一些说明
●结果对载荷情况十分敏感。很小的载荷变化将导致很大的优化结果差异。
●结果对网格划分密度敏感。一般来说，很细的网格可以产生“清晰”的拓扑结果，而较粗的网格会生成“混乱”的结果。但是，较大的有限元模型需要更多的收敛时间。
●在一些情况下会得到珩架形状的拓扑结果。这通常在用户指定很大的体积减少值和较细的网格划分时出现。很大的体积减少值如80%或更大（TOPDEF 命令）。
●如果有多个载荷工况时，有多种方式将其联合进行拓扑优化求解。例如，考虑有五个载荷工况的情况。可以选择使用五个单独的拓扑优化分析过程，也可以使用包括这五个工况的一次拓扑优化分析。还有，也可以将这五个工况合成为一个工况，然后做一次优化。综合起来，可以有七个不同的拓扑优化求解：
5 独立的拓扑优化求解（每个工况一次）
1 拓扑优化求解针对五个工况
1 拓扑优化求解针对一个联合工况
附加的结果或结果的组合都是可用的。
●结果对泊松比敏感但对杨氏模量不敏感。但是，随泊松比变化的效果不明显。
●TOPDEF和TOPITER命令中的指定值并不存储在ANSYS数据库中；因此，用户必须在每次拓扑优化时重新指定优化目标和定义。
Ansys的热载荷及热单元类型 Ansys的6种热载荷 ANSYS共提供了6种载荷，可以施加在实体模型或单元模型上，包括：温度、热流率、对流、热流密度、生热率和热辐射率。 1. 温度 作为第一类边界条件，温度可以施加在有限元模型的节点上，也可以施加在实体模型的关键点、线段及面上。 2. 热流率 热流率（Heal Flow)—种节点集中载荷，只能施加在节点或关键点上，主要用于线单元模型。提示：如果温度与热流率同时施加在某一节点上，則ANSYS读取温度值进行计算。 3.对流 对流（Convection)是一种面载荷，用于计算流体与实体的热交换。它可以施加在有限元模型的节点及单元上，也可以施加在实体模型的线段和面上。 4.热流密度 热流密度，又称热通量（Heat Flux)，单位为W/m2。热流密度是一种面载荷，表示通过单位面积的热流率。当通过单位面积的热流率己知时，可在模型相应的外表面施加热流密度。若输入值为正，则表示热流流入单元：反之，则表示热流流出单元。它可以施加在有限元模型的节点及单元上，也可以施加在实体模型的线段和面上。 提示：热流密度与对流可以施加在同一外表面，但ANSYS将读取最后施加的面载荷进行计算。 5. 生热率 如前所述，生热率既可看成是材料的一种基本属性，又可作为载荷施加在单元上，它可以施加在有限元模型的节点及单元上，也可以施加在实体模型的关键点、线段、面及体上。 6. 热辐射率 热辐射率也是一种面载荷，通常施加于实体的外表面。它可以施加在有限元模型的节点及单元上，也可以施加在实体模型的线段和面上。
Ansys的热单元类型 ANSYS 10.0热分析共提供了 40余种单元，其中包括辐射单元、对流单元、特殊单元以及前面所介绍的耦合场中-元等。其中常见的用于热分析的单元有16种： 下面一次对各单元进行介绍●MASS71 维度：1D、2D、3D 节点数：1 自由度：温度 性质：质量单元 几何形状 ●LINK31 维度：2D、3D 节点数：2 自由度：温度 性质：热辐射单元 几何形状
ANSYS14.0详细安装过程与常见问题处理方法 安装ANSYS14.0前注意事项： 1、确认安装版本与计算机系统相匹配。如ANSYS14.0 64位与win7 64位系统相一致。 2、确认计算机全名，保证计算机全名最好为小写（如swust、yy 等）。如不是小写，修改后重启计算机。 以上2个步骤可以通过控制面板来确认与修改。 控制面板-- 系统与安全--系统--查看计算机名称 3、安装虚拟光驱DAEMON Tools Lite或者软媒魔方软件（带有 虚拟光驱）； 4、EKM是数据管理的，例如不同地方的人一起计算同样的东西 时，在很多数据时才用的到，我们学生小打小闹几乎不可能用得着，所以不用安装。MPI（Message Passing Interface）是多线程计算的，可以发挥出多核（如8核）CPU或者多台计算机并行计算的优势。如果只是4核，不是很大的网格，不需要安装该模块，效果提升并不显著。 5、在安装license前一定要断网，不然会出现问题。如果是笔记 本安装，在安装license前先禁用无线网卡。
安装ANSYS14.0详细过程图解： 1、保证安装所需程序的完整。（如ANSYS14.0 64 位）
2、下载安装DAEMON Tools Lite。这是一个使用非常简单的虚拟驱动。使用它加载ANSYS14.0镜像文件 打开DAEMON Tools Lite点击图示圈点按钮，生成2个虚拟驱动，右击下面生成的驱动，分别载入ANSYS14.0镜像文件a、b
载入映像后会弹出窗口，分别是驱动器（J）(k),直接关闭窗口。
始安装ANSYS14.0 点击圈点按钮即可
ANSYS软件中常用的单元类型 一、单元 （1）link(杆)系列： link1(2D)和link8(3D)用来模拟珩架，注意一根杆划一个单元。 link10用来模拟拉索，注意要加初应变，一根索可多分单元。 link180是link10的加强版，一般用来模拟拉索。 （2）beam(梁)系列： beam3(2D)和beam4(3D)是经典欧拉梁单元，用来模拟框架中的梁柱，画弯据图用etab 读入smisc数据然后用plls命令。注意：虽然一根梁只划一个单元在单元两端也能得到正确的弯矩图，但是要得到和结构力学书上的弯据图差不多的结果还需多分几段。该单元需要手工在实常数中输入Iyy和Izz，注意方向。 beam44适合模拟薄壁的钢结构构件或者变截面的构件，可用"/eshape,1"显示单元形状。 beam188和beam189号称超级梁单元，基于铁木辛科梁理论，有诸多优点：考虑剪切变形的影响，截面可设置多种材料，可用"/eshape,1"显示形状，截面惯性矩不用自己计算而只需输入截面特征，可以考虑扭转效应，可以变截面（8.0以后），可以方便地把两个单元连接处变成铰接（8.0以后，用ENDRELEASE命令）。缺点是：8.0版本之前beam188用的是一次形函数，其精度远低于beam4等单元，一根梁必须多分几个单元。8.0之后可设置“KEYOPT(3)=2”变成二次形函数，解决了这个问题。可见188单元已经很完善，建议使用。beam189与beam188的区别是有3个结点，8.0版之前比beam188精度高，但因此建模较麻烦，8.0版之后已无优势。 (3)shell(板壳)系列 shell41一般用来模拟膜。 shell63可针对一般的板壳，注意仅限弹性分析。它的塑性版本是shell43。加强版是shell181（注意18*系列单元都是ansys后开发的单元，考虑了以前单元的优点和缺陷，因而更完善），优点是：能实现shell41、shell63、shell43...的所有功能并比它们做的更好，偏置中点很方便（比如模拟梁板结构时常要把板中面望上偏置），可以分层，等等。 (4)solid(体)系列 土木中常用的就solid45、solid46、solid65、solid95等。 solid45就不用多说了，solid95是它的带中结点版本。
ANSYS中单元类型介绍和单元的选择原则ANSYS中单元类型的选择 初学ANSYS的人，通常会被ANSYS所提供的众多纷繁复杂的单元类型弄花了眼，如何选择正确的单元类型，也是新手学习时很头疼的问题。 类型的选择，跟你要解决的问题本身密切相关。在选择单元类型前，首先你要对问题本身有非常明确的认识，然后，对于每一种单元类型，每个节点有多少个自由度，它包含哪些特性，能够在哪些条件下使用，在ANSYS的帮助文档中都有非常详细的描述，要结合自己的问题，对照帮助文档里面的单元描述来选择恰当的单元类型。 1.该选杆单元（Link）还是梁单元(Beam)？ 这个比较容易理解。杆单元只能承受沿着杆件方向的拉力或者压力，杆单元不能承受弯矩，这是杆单元的基本特点。 梁单元则既可以承受拉，压，还可以承受弯矩。如果你的结构中要承受弯矩，肯定不能选杆单元。 对于梁单元，常用的有beam3,beam4,beam188这三种，他们的区别在于： 1)、beam3是2D的梁单元，只能解决2维的问题。 2)、beam4是3D的梁单元，可以解决3维的空间梁问题。 3)、beam188是3D梁单元，可以根据需要自定义梁的截面形状。（常规是6个自由度，比如是用于桁架等框架结构，如鸟巢，飞机场的架构） 2.对于薄壁结构，是选实体单元还是壳单元？ 对于薄壁结构，最好是选用shell单元，shell单元可以减少计算量，如果你非要用实体单元，也是可以的，但是这样计算量就大大增加了。而且，如果选实体单元，薄壁结构承受弯矩的时候，如果在厚度方向的单元层数太少，有时候计算结果误差比较大，反而不如shell单元计算准确。 实际工程中常用的shell单元有shell63,shell93。shell63是四节点的shell单元(可以退化为三角形)，shell93是带中间节点的四边形shell单元(可以退化为三角形),shell93单元由于带有中间节点，计算精度比shell63更高，但是由于节点数目比shell63多，计算量会增大。对于一般的问题，选用shell63就足够了。
ansys常见错误
ansys分析出现问题 NO.0052 some contact elements overlap with the other contact element which can cause over constraint. 这是由于在同一实体上，即有绑定接触（MPC）的定义，又有刚性区或远场载荷（MPC）的定义，操作中注意在定义刚性区或远场载荷时避免选择不必要的DOF自由度，以消除过约束NO.0053 Shape testing revealed that 450 of the 1500 new or modified elements violate shape warning limits. 是什么原因造成的呢？ 单元网格质量不够好 尽量，用规则化网格，或者再较为细密一点NO.0054 在用Area Fillet对两空间曲面进行倒角时出现以下错误：Area 6 offset could not fully converge to offset distance 10. Maximum error between the two surfaces is 1% of offset distance.请问这是什么错误？怎么解决？其中一个是圆柱接管表面，一个是碟形封头表面。
ansys的布尔操作能力比较弱。 如果一定要在ansys里面做的话，那么你试试看先对线进行倒角，然后由倒角后的线形成倒角的面。 建议最好用UG、PRO/E这类软件生成实体模型然后导入到ansys NO.0055 There are 21 small equation solver pivot terms.; SOLID45 wedges are recommended only in regions of relatively low stress gradients. 第一个问题我自己觉得是在建立contact时出现的错误，但自己还没有改正过来；第二个也不知道是什么原因。 还有一个：initial penetration 4.44089×10E-6 was detacted between contact element 53928 and target element 53616;也是建立接触是出现的，也还没有接近。 第一个问题：There are 21 small equation solver pivot terms.; 不是建立接触对的错误，一般是单元形状质量太差（例如有i接近零度的锐角或者接近180度的
一、单元分类 MP - ANSYS/Multiphysics DY - ANSYS/LS-Dyna3D FL - ANSYS/Flotran ME - ANSYS/Mechanical PR - ANSYS/Professional PP - ANSYS/PrepPost ST - ANSYS/Structural EM - ANSYS/Emag 3D ED - ANSYS/ED
LINK1 —二维杆单元 单元描述： LINK1单元有着广泛的工程应用，比如：桁架、连杆、弹簧等等。这种二维杆单元是杆轴方向的拉压单元，每个节点有2个自由度：沿节点坐标系x、y方向的平动。就象在铰接结构中的表现一样，本单元不承受弯矩。单元的详细特性请参考理论手册。三维杆单元的描述参见LINK8。 下图是本单元的示意图。 PLANE2 —二维6节点三角形结构实体单元 单元描述： PLANE2是与8节点PLANE82单元对应的6节点三角形单元。单元的位移特性是二次曲线，适合于模拟不规则的网格（比如由不同的CAD/CAM系统得到的网格）。 本单元由六个节点定义，每个节点有2个自由度：沿节点坐标系x、y 方向的平动。本单元可作为平面单元（平面应力或平面应变）或者作为轴对称单元使用。本单元还具有塑性、蠕变、膨胀、应力刚化、大变形、大应变等功能。详细特性请参考理论手册。 下图是本单元的示意图。
BEAM3二维弹性梁单元 BEAM3是一个轴向拉压和弯曲单元，每个节点有3个自由度：沿节点坐标系x、y方向的平动和绕z轴的转动。单元的详细特性请参考理论手册。其它的二维梁单元是塑性梁单元（BEAM23）和变截面非对称梁单元（BEAM54)。 下图是本单元的示意图。 BEAM4三维弹性梁单元 单元描述： BEAM4是一个轴向拉压、扭转和弯曲单元，每个节点有6个自由度：沿节点坐标系的x、y、z方向的平动和绕x、y、z轴的转动。本单元具有应力刚化和大变形功能。在大变形（有限转动）分析中允许使用一致切线刚度矩阵选项。本单元的详细特性请参考理论手册。变截面非对称弹性梁单元的描述参见BEAM44，三维塑性梁单元的描述参见BEAM24。
Concatenate areas是专为（map）映射网格划分作准备的，因映射网格划分对体上面的个数有要求，通过Concatenate areas可以减少面的个数，即将两个或多个面变成一个面，Concatenate areas操作仅用于网格划分，Concatenate areas操作产生的面也不能进行任何操作，如布尔运算。 映射网格的要求： 对面：1、此面必须由3或4条线围成。 2、在对边上必须有相等的单元划分数。 3、如果此面由3条线围成，则三条边上的单元划分数必须是偶数。 对体：1、它必须是砖形（六面体），楔形体（五面体）或四面体。 2、在对面和侧边上所定义的单元划分数必须相等。 3、如果体是棱柱形或四面体形，在三角形面上的单元划分数必须是偶数，相对棱边上划分的单元数必须相等地。 如果spacing ratio输入的是正值，就是这条线的最后尺寸比最先尺寸。如果为负值，就是这条线的中间尺寸比两端尺寸。 举个例子啊，一条线被划分为10段，spacing ratio=5，也就是划分后，这条线的第一段长度比最后一段长度等于5：sapcing ratio=-5，即划分后，这条线中间那段的长度比两端线段长度等于5，线段长度向两端逐渐减小。 但划分时应注意线的走向，即线两端关键点的标号。spacing ratio 可能是5，也肯能是1/5哦. ansys用function editor定义温度-时间函数T=2.3+18.6sin(0.000717t-0.7536)，为什么invalid equation啊
分享到： ansys如何施加变化的温度荷载？ 第一先编写函数 1)apply>fuctions>define 读取编写的函数文件并命名函数名 2)apply>fuctions>read file 加载的时候使用existing 3)apply>thermal >temperatuer>on nodes 选择apply temp on nodes 点击existing table
451. RSTAT（给出模型单元、节点的信息） 452. RSYS，KCN（定义结果坐标系） 453. RTHICK，Par，ILOC，JLOC，KLOC，LLOC（对某些板壳单元定义不同的厚度）454. RTIMST（获得求解时间估算值） 455. RWFRNT（估计内存要求） 456. SABS，Key（单元表中数据是否取绝对值） 457. SADD，LabR，Lab，Lab2，FACT1，FACT2，CONST（对单元表中两列数据项进行加运算） 458. SALLOW，STRS1，STRS2，STRS3，STRS4，STRS5，STRS6（定义允许应力值）459. SBCTRAN（将实体模型中的所有边界条件转换到有限元模型） 460. SDELETE，SFRIST，SLAST，SINC,KNOCLEAN（删除截面类型） 461. SECDATA，V AL1，V AL2，…，V AL9，V AL10（定义截面几何数据） 462. SECNUM，SECID（指定横截面） 463. SECOFFSET，Location，OFFSET1，OFFSET2，CG-Y，CG-Z，SH-Y，SH-Z（指定单元节点在截面上的位置） 464. SECPLOT，SECID，V AL1,V AL2（图形显示截面） 465. SECREAD，Fname，Ext，--，Option（读入截面文件） 466. SECTYPE，SECID，Type，Subtype，Name，REFINEKEY（选择截面类型：共11种）467. SECWRITE，Fname，Ext，--，ELEM_TYPE（将截面节点及单元信息保存到.sec文件中） 468. SEDLIST，Sename，KOPT（列表显示超单元的自由度解） 469. /SEG，Lvabel，Aviname，DELAY（将图象数据存储在本地） /SEG，MULTI，Aviname，DELAY（定义保存图形序列到独立的图形段） /SEG，OFF（关闭捕捉图片函数） /SEG，STAT（查看图形段状态） /SEG，DELE（删除图形段） 470. SENERGY，OPT，ANTYPE（确定存储的磁能或共轭能量） 471. SET，Lstep，SBSTEP，FACT，KIMG，TIME，ANGLE，NSET（读入载荷结果数据）472. SEXP，LabR，Lab1，Lab2，EXP1，EXP2（对单元表中两列数据项进行幂运算及乘法运算） 473. SF，Nlist，Lab，V ALUE，V ALUE2（在节点上施加面载荷） 474. SFA，AREA，LKEY，Lab，V ALUE，V ALUE2（在面上施加面载荷） 475. SFACT，TYPE（对安全系数种类进行定义） 476. SFADELE，AREA，LKEY，Lab（删除面上的面载荷） 477. SFALIST，AREA，Lab（列表显示面上的面载荷） 478. SFBEAM，ELEM，LKEY，Lab，V ALI，V ALJ，V AL2I，V AL2J，IOFFS，JOFFS（在梁上定义分布载荷） 【注】ELEM为分布载荷的施加单元名，如果为P，则在图形界面中选取；LKEY默认值为1。 479. SFCALC，LabR，LabS，LabT，TYPE（计算安全系数） 480. SFCUM，Oper，FACT，FACT2（设置面载荷施加方式） 481. SFDELE，Nlist，Lab（删除节点上的面载荷） 482. SFE，ELEM，LKEY，Lab，KV AL，V AL1，VAL2，V AL3，V AL4（分布力作用单元上）483. SFEDELE，NODE，LKEY，Lab（删除单元上的面载荷）
1：ansys中的等效应力是什么物理含义？ (2) 2．ansys后处理中负值的应力是压应力还是拉应力？ (3) 3解决非线性分析不收敛的技巧！ (3) 4非线性计算完的收敛图线，如何看他的收敛性呢，每条颜色的线代表什么意思呢？ (4) 5求教accat及lccat命令 (5) 6有关分块后的merge问题。 (5) 7请教如何用APDL命令程序提取单元相关信息。 (5) 8．ansys的刚度矩阵是在那一步骤生成的，如何读出，其格式如何 (5) 9在混凝土的计算中，如何选择裂缝模型 (6) 10．请问TB命令怎么用？？TB命令是用在非线性材料里吗？那么mp和TB有什么区别啊？一般什么情况下可以用TB命令？ (7) 11．ansys 如何输入yield stress. 7 12、将Ansys计算结果输出到Tecplot的完整命令流！ (7) 13、【原创】将数组中数据导入表中命令流，然后用曲线画出 (8) 14、有一个问题，就是我想看我在建模时用的是什么单位，本来是mm的，我可能用成cm了，怎么查看？11 15、ansys是否可以自动搜索实体边界 (11) 16、问一下疲劳计算得出的结果都是什么意思？？补充资料 (11) 17、温度荷载问题 (12) 18、如何把指定位置的节点的节点号提取出来？用什么命令？ (12) 19、划分网格后修改单元属性问题 (12) 20、快速去掉窗口的ansys标志 (13) 21、merge节点与glue-mesh的区别 (13) 22、glue不glue的区别？？？ (13) 23、画等应力线大全，呵呵 (13) 24、荷载步数太多了，该怎么办？ (14) 25、我能否在建立好模型后再定义我的元素属性 (14) 26、怎样划分不平行于全球坐标系xy的面 (15)
Beam188/189单元基于Timoshenko梁理论（一阶剪切变形理论：横向剪切应变在横截面上是常数，也就是说，变形后的横截面保持平面不发生扭曲）而开发的，并考虑了剪切变形的影响，适合于分析从细长到中等粗细的梁结构。该单元提供了无约束和有约束的横截面的翘曲选项。 Beam188是一种3D线性、二次或三次的2节点梁单元。Beam189是一种3D二次3节点梁单元。每个节点有六个或者七个自由度，包括x、y、z 方向的平动自由度和绕x、y、z 轴的转动自由度，还有一个可选择的翘曲自由度。该单元非常适合线性、大角度转动或大应变非线性问题。 beam188的应力刚化选项在任何大挠度分析中都是缺省打开的，从而可以分析弯曲、横向及扭转稳定问题(进行特征值屈曲分析或（采用弧长法或非线性稳定法）破坏研究)。 Beam188/beam189单元支持弹性、塑性，蠕变及其他非线性材料模型。这种单元还可以采用多种材料组成的截面。该单元还支持横向剪力和横向剪应变的弹性关系，但不能使用高阶理论证明剪应力的分布变化。下图是单元几何示意图：该单元的几何形状、节点位置、坐标体系和压力方向如图所示，beam188 由整体坐标系的节点i 和j 定义。 对于Beam188梁单元，当采用默认的KEYOPT(3)=0，则采用线性的形函数，沿着长度用了一个积分点，因此，单元求解量沿长度保持不变；当KEYOPT(3)=2，该单元就生成一个内插节点，并采用二次形函数,沿长度用了两个积分点，单元求解量沿长度线性变化；当KEYOPT(3)=3，该单元就生成两个内节点，并采用三次形函数,沿长度用了三个积分点，单元求解量沿长度二次变化； 当在下面情况下需要考虑高阶单元内插时，推荐二次和三次选项： 1）变截面的单元； 2）单元内存在非均布荷载（包含梯形荷载）时，三次形函数选项比二次选项提供更好的结果。（对于局部的分布荷载和非节点集中荷载情况，只有三次选项有效）； 3）单元可能承受高度不均匀变形时。（比如土木工程结构中的个别框架构件用单个单元模拟时） Beam188单元的二次和三次选项有两个限制： 1）虽然单元采用高阶内插，但是beam188的初始几何按直线处理； 2）因为内节点是不可影响的，所以在这些节点上不允许有边界（或荷载或初始）条件。
一般来说，按“杆梁壳体”单元顺序，只要后一种单元的自由度完全包含前一种单元的自由度，则只要有公共节点即可，不需要约束方程，否则需要耦合自由度与约事方程。例如： （1）杆与梁、壳、体单元有公共节点即可，不需要约束方程。 （2）梁与壳有公共节点怒可，也不需要约束写约束方程；壳梁自由度数目相同，自由度也相同，尽管壳的rotz是虚的自由度，也不妨碍二者之间的关系，这有点类同于梁与杆的关系。 （3）梁与体则要在相同位置建立不同的节点，然后在节点处耦合自由度与施加约束方程。 （4）壳与体则也要相同位置建立不同的节点，然后在节点处耦合自由度与施加约束方程。 上面所述的不同单元之间的接连方法主要是用耦合自由度和约束方程来实现的，有一定的局限性，只适用于小位移，下面介绍一种支持大位移算法的方法，MPC法。 MPC即Multipoint Constraint,多点约束方程，其原理与前面所说的方程的技术几乎一致，将不连续、自由度不协调的单元网格连接起来，不需要连接边界上的节点完全一一对应。 MPC能够连接的模型一般有以下几种。 solid 模型-solid 模型 shell模型-shell模型 solid 模型-shell 模型 solid 模型-beam 模型 shell 模型-beam模型 在 ANSYS中，实现上述MPC技术有三种途径。 （1）通过MPC184单元定义模型的刚性或者二力杆连接关系。定义MPC184单元模型与定义杆的操作完全一致，而MPC单元的作用可以是刚性杆（三个自由度的连接关系）或者刚性梁（六个自由度的连接关系）。 （2）利用约束方程菜单路径Main Menu>preprocessor>Coupling/Ceqn>shell/solid Interface创建壳与实体模型之间的装配关系。 （3）利用ANSYS接触向导功能定义模型之间的装配关系。选择菜单路径Main
1、把体用面分割的时候出现的错误提示： Boolean operation failed. try adjusting the tolerance value on the BTOL commmand to some fraction of the minimum keypoint distance. Model Size (current problem)1.183933e+000,BTOL setting 1.00000e-005,minmum KP T distance 4.308365e-006 先在要分割的地方设置一个工作平面，用布尔运算“divided --volume by working plane”进行分割的时候，出现上述错误，主要原因可能是设置的公差太小， 当时试了几次都么有成功，最后干脆把体重新建立了一个，又画了一个很大的面，终于成功了。 2、一个常见的代表性错误！ 原来我的虚拟内存设置为“无分页文件”，现在改为“系统管理”，就不在出现计算内存不够的情况了。 Error! Element type 1 is Solid95,which can not be used with the AMES command, meshi ng of area 2 aborted. 刚开始学习的人经常出这种错误，这是因为不同单元类型对应不同的划分网格操作。 上面的错误是说单元类型为Solid95（实体类型），不能用AMES命令划分面网格。 3、Meshing of volume 5 has been aborted because of a lack of memory. Closed d own other processes and/or choose a larger element size, then try the VMESH co mmand again. Minimum additional memory required=853MB（by kitty_zoe ） 说你的内存空间不够，可能因为你的计算单元太多，增加mesh尺寸，减少数量或者增加最小内存设定（ansys10中在customization preferences菜单存储栏可以修改） 你划分的网格太细了，内存不足。建议将模型划分为几个部分，分部分进行划分，可以减少内存使用，试一下！ 4、The input volumes do not meet the conditions required for the VGLU operation . No new entities were created . The VOVLAP operation is a possible alternative VGLU 是将两个或多个体粘到一块，体之间的交集应该是面，帮助里的说法，This operati on is only valid if the intersections of the input volumes are areas along the bound aries of those volumes。你粘结glue的体可能有重叠，所以后面提示了一个VOVLAP命令，该命令是将两个或多个体的重叠部分拿出来作为结果 VMESH划分时，精度不同，单元数量差别太大了，如果是自由网格划分，那么尝试几个S MRT等级看看。还有就是单元形状不同，产生的网格质量也差别很大，我前几天才重新划了一次网格，印象很深。shape,0,3d和shape,1,3d就是划分体时控制单元形状的
当一个结构构件的一个方向尺寸远远大于另外两个方向的尺寸时，3D构件就可以理想化为1D构件以提高计算效率。这样的单元有两类：以承受轴向拉压作用为主的杆单元，和承受弯曲作用为主的梁单元。 ANSYS提供的单元类型中共有9种梁单元，分别为BEAM3, BEAM4, BEAM23, BEAM24, BEAM44, BEAM54, BEAM161, BEAM188, BEAM189。在结构分析中常用的是BEAM4和BEAM188或BEAM189这三中梁单元。 BEAM4单元 1.BEAM4单元是一种具有拉压弯扭能力的3D弹性单元。每节点6个自由度。 2.BEAM4单元的定义包括：几何位置的确定，单元坐标系的确定，截面特性 的输入。 BEAM4单元包含两个节点(i，j)或三个节点(i，j，k)，k为单元的方向节点；单元的截面特性用实常数(REAL)给出，主要包括截面(area)，两个 方向的截面惯性矩(IZZ)和(IYY)，两个方向的厚度(TKY和TKZ)，相对单元坐标系x轴的方向角(THETA)，扭转惯性矩(IXX)。其中惯性矩，厚度，方向角都是在单元坐标系下给出的。 3.BEAM4单元坐标系的方向确定如下：单元坐标系X轴由节点i，j连线方 向确定由i指向 j；对于两节点确定的BEAM4单元，若方向角theta=0，则单元坐标系y轴默认平行于整体坐标系的x-y平面；若单元坐标系x 轴与整体坐标系z轴平行，则单元坐标系y轴默认平行整体坐标系的y 轴，z轴由右手法则判定；若用户希望自己来控制单元绕单元坐标系x轴的转动角，则可以通过方向角theta或第三个节点k来实现，i，j，k 确定一个平面，单元坐标系的Z轴就在该平面内。 可以用下列命令查看单元坐标系及截面： /ESHAPE, 1 /PSYMB, ESYS 说明：在指定网格划分属性时，可将某一关键点作为方向点属性赋予所需划分的线，这样就生成包含3个节点的梁单元。(具体见后面) 4.单元压力荷载(pressure)的施加比较特殊。只能用SFBEAM命令来实现， 通过其他方式施加荷载都是无效的，其中LKEY为荷载方向号。 5.beam4单元应力输出：包括轴向正应力，弯曲应力，两者的合应力。 命令：PRESOL，ELEM GUI：LIST RESULT〉ELEM SOLUT〉LINEELEM RESULT
ansys单元类型种类统计 单元名称种类单元号 LINK (共12种) 1,8,10,11,31,32,33,34,68,160,167,180 PLANE (共20种)2,13,25,35,42,53,55,67,75,77,78,82,83,121,145,146,162,182,183,223 BEAM (共09种)3,4,23,24,44,54,161,188,189 SOLID (共30 种)5,45,46,62,64,65,69,70,87,90,92,95,96,97,98,117,122,123,127,128,147,148,164,168, 185,186,187,191,226,227 COMBIN (共05种)7,14,37,39,40 INFIN (共04种)9,47,110,111 CONTAC (共05种)12,26,48,49,52 PIPE (共06种)16,17,18,20,59,60 MASS (共03种)21,71,166 MATRIX (共02种)27,50 SHELL (共19种)28,41,43,51,57,61,63,91,93,99,131,132,143,150,157,163,181,208,209 FLUID (共14种)29,30,38,79,80,81,116,129,130,136,138,139,141,142 SOURC (共01种)36 HYPER (共06种)56,58,74,84,86,158 VISCO (共05种)88,89,106,107,108 CIRCU (共03种)94,124,125 TRANS (共02种)109,126 INTER (共05种)115,192,193,194,195 HF (共03种)118,119,120 ROM (共01种)144 SURF (共04种)151,152,153,154 COMBI (共01种)165 TARGE (共02种)169,170 CONTA (共06种)171,172,173,174,175,178 PRETS (共01种)179 MPC (共01种)184 MESH (共01种)20
ANSYS常见运行错误及其解决办法 ESYS is not valid for line element. 原因：是因为我使用LATT的时候，把“--”的那个不小心填成了“1”。经过ANSY S的命令手册里说那是没有用的项目，但是根据我的理解，这些所谓的没有用的项目实际上都是ANSYS在为后续的版本留接口。对于LATT，实际上那个项目可能就是单元坐标系的设置。当我发现原因后，把1改成0——即使用全局直角坐标系，就没有WARNING了。当然，直接空白也没有问题。 使用*TREAD的时候，有的时候明明看文件好好的，可是却出现*TREAD end-of-file in data read. 后来仔细检查，发现我TXT的数据文件里，分隔是采用TAB键分隔的。但是在最后一列后面，如果把鼠标点上去，发现数据后面还有一个空格键。于是，我把每个列最后多的空格键删除，然后发现上面的信息就没有了。 Coefficient ratio exceeds - Check results.？ 这个大概是跟收敛有关，但是我找不到具体的原因。我建立的一个桥梁分析模型，尽管我分析的结果完全符合我的力学概念判断，规律完全符合基本规律，数据也基本符合实际观测，但是却还是不断出现这个警告信息。 ？ *TREAD end-of-file in data read
txt中的表格数据不完整！ ？ No *CREATE for *END.The *END command is ignored 忘了写*END了吧，呵呵 ？ Keypoint 1 is referenced by only one line.Improperly connected lineset fo r AL command 两条线不共点,尝试nummrg命令。 L1 is not a recognized PREP7 command, abbreviation, or macro.This co mmand will be ignored 还没有进入prep7，先：/prep7 Keypoint 2 belongs to line 4 and cannot be moved 关键点2属于线4，移动低级体素时先移动高级体素！ Shape testing revealed that 32 of the 640 new or modified elements？violate shape warning limits.To review test results, please see the？
ANSYS中有七八种梁单元，它们的特点和适用范围各不相同。了解这些单元之间的异同，有助于正确选择单元类型和得到较为理想的计算结果。 梁是一种几何上一维而空间上二维或三维的单元，主要用于模拟一个方向长度大于其它两方向的结构形式。也就是说，主要指那些细长、像柱子一样的结构，只要横截面的尺寸小于长度尺寸，就可以选用梁单元来模拟（这在一定意义上和壳单元在一个方向上比另外两个方向都薄原理相似）。通常来讲，横截面尺寸需要小于长度的1/20或1/30，这里的长度是指两支撑点间的物理意义上的距离。梁单元本身可以进行任意的网格划分，且不支配梁理论的适用性；反过来，就像刚才提到的那样，物理尺寸和特性将决定选择哪种单元更为合适。 有两种基本的梁单元理论：铁木辛格（剪切变形）理论和欧拉-伯努力理论。ANSYS 中的如下单元是基于欧拉-伯努力梁理论： 1.2D/3D elastic BEAM3/4 2.2D plastic BEAM23 3.2D/3D offset tapered,unsymmetric BEAM54/44 4.3D thin-walled,plastic BEAM24 欧拉-伯努力梁理论建立在如下假定的基础上： 1.单元形函数为Hermitian多项式，挠度是三次函数； 2.弯矩可以线性改变； 3.不考虑横截面剪切变形； 4.扭转时截面不发生翘曲； 5.只具有线性材料能力（部分单元BEAM23/24具有有限的非线性材料能力）； 6.非常有限的前后处理能力（除了BEAM44）。 ANSYS中有两种梁单元（BEAM188和BEAM189）是基于铁木辛格（剪切变形）理论，这种梁理论主要建立在如下假定基础上： 1.单元形函数为拉格朗日插值多项式，具有线性或二次的位移函数； 2.横向剪应力沿厚度方向为常数（一阶剪切变形梁单元）； 3.可以模拟自由或约束扭转效应； 4.支持丰富的模型特性（塑性和蠕变）； 5.强大的前生处理能力。 使用中需要注意： （1）铁木辛格（剪切变形）理论是基于一阶剪切变形理论的，它不能准确地求解短粗梁，因此，ANSYS在帮助里指出该类型梁的适用范围是：GAl2/EI>30，对于那些高跨比较大的梁应选用实体单元求解； （2）ANSYS中2结点的铁木辛格（剪切变形）单元BEAM188对网格密度的依赖性较强，选用时单根构件单元数应不小于5或不小于3，并且打开KEYOPT(3)，否则误差会较大。
ansys分析出现问题 NO.0052 some contact elements overlap with the other contact element which can cause over constraint. 这是由于在同一实体上，即有绑定接触（MPC）的定义，又有刚性区或远场载荷（MPC）的定义，操作中注意在定义刚性区或远场载荷时避免选择不必要的DOF自由度，以消除过约束 NO.0053 Shape testing revealed that 450 of the 1500 new or modified elements violate shape warning limits. 是什么原因造成的呢？ 单元网格质量不够好 尽量，用规则化网格，或者再较为细密一点 NO.0054 在用Area Fillet对两空间曲面进行倒角时出现以下错误：Area 6 offset could not fully converge to offset distance 10. Maximum error between the two surfaces is 1% of offset distance.请问这是什么错误？怎么解决？其中一个是圆柱接管表面，一个是碟形封头表面。 ansys的布尔操作能力比较弱。 如果一定要在ansys里面做的话，那么你试试看先对线进行倒角，然后由倒角后的线形成倒角的面。 建议最好用UG、PRO/E这类软件生成实体模型然后导入到ansys NO.0055 There are 21 small equation solver pivot terms.; SOLID45 wedges are recommended only in regions of relatively low stress gradients. 第一个问题我自己觉得是在建立contact时出现的错误，但自己还没有改正过来；第二个也不知道是什么原因。 还有一个：initial penetration 4.44089×10E-6 was detacted between contact element 53928 and target element 53616;也是建立接触是出现的，也还没有接近。 第一个问题：There are 21 small equation solver pivot terms.; 不是建立接触对的错误，一般是单元形状质量太差（例如有i接近零度的锐角或者接近180度的钝角）造成small equation solver pivot terms 第二个问题:SOLID45 wedges are recommended only in regions of relatively low stress gradients. 这只是一个警告，它告诉你：推荐SOLID45单元只用在应力梯度较低的区域。 它只是告诉你注意这个问题，如果应力梯度较高，则可能计算结果不可信。 NO.0056 ansys向adams导的过程中，出现如下问题 There is not enough memory for the Sparse Matrix Solver to proceed.Please shut down other applications that may be running or increase the virtual memory on your system and return ANSYS.Memory currently allocated for the Sparse Matrix Solver=50MB.Memory currently required for the Sparse Matrix Solver to continue=25MB 可是我的内存不小呀，512MB应该够了吧，我设的虚拟内存4072MB，也应该够了吧。不清楚你ansys导入adams过程中怎么还需要使用Sparse Matrix Solver（稀疏矩阵求解器）。估计是scrach memery太低了， 从ansys product launcher 进入设置内存，
ANSYS单元类型选择方法 最近在学习ANSYS，收集到一些资料，跟大家分享一下：还有心得体会将在后面写出来跟同行们交流！ 下面是有关ANSYS分析中的单元选择方法： 一、单元类型选择概述： ANSYS的单元库提供了100多种单元类型，单元类型选择的工作就是将单元的选择范围缩小到少数几个单元上； 单元类型选择方法： 1.设定物理场过滤菜单，将单元全集缩小到该物理场涉及的单元； 二、单元类型选择方法（续一） 2.根据模型的几何形状选定单元的大类，如线性结构则只能用“Plane、Shell”这种单元去模拟； 3.根据模型结构的空间维数细化单元的类别，如确定为“Beam”单元大类之后，在对话框的右栏中，有2D和3D的单元分类，则根据结构的维数继续缩小单元类型选择的范围； 三、单元类型选择方法（续二） 4.确定单元的大类之后，又是也可以根据单元的阶次来细分单元的小类，如确定为“Solid-Quad”，此时有四种单元类型： Quad 4node 42 Quad 4node 183 Quad 8node 82 Quad 8node 183 前两组即为低阶单元，后两组为高阶单元； 四、单元类型选择方法（续三） 5.根据单元的形状细分单元的小类，如对三维实体，此时则可以根据单元形状是“六面体”还是“四面体”，确定单元类型为“Brick”还是“Tet”； 五、单元类型选择方法（续四） 6.根据分析问题的性质选择单元类型，如确定为2D的Beam单元后，此时有三种单元类型可供选择，如下：2D elastic 3 2Dplastic 23 2D tapered 54，根据分析问题是弹性还是塑性确定为“Beam3”或“Beam4”，若是变截面的非对称的问题则用“Beam54”。 六、单元类型选择方法（续五）