ANSYS中不同单元之间的连接问题

ANSYS各类型单元连接专题讲解（一）之连接总则一直以来，有不少同学咨询水哥关于ANSYS中杆单元、梁单元、壳单元、实体单元的连接问题。

之所以要用到各单元的连接，主要是由于我们在实际项目中，常常需要各种单元组合模拟，例如框架结构计算中的框架柱、框架梁采用梁单元模拟，楼板采用壳单元模拟，如此便会产生各类型单元之间的连接问题。

为解决部分朋友们的疑问，水哥依自己的理解将从以下几个方面系统讲解下ANSYS中杆单元、梁单元、壳单元、实体单元的连接，其中若有不合理之处，还望各位朋友批评指正。

本系列讲解目录如下：1、单元连接总原则。

2、杆与梁、壳、体单元的连接。

3、梁单元与实体单元铰接。

4、2D梁单元与2D实体单元刚接。

5、3D梁单元与3D实体单元刚接。

6、壳单元与实体单元连接。

7、单元连接综合实例。

本篇推文为该系列文章的首篇，主要说下ANSYS中单元连接总的原则以及简单介绍两个概念。

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束方程。

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）梁与壳有公共节点即可，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。

从上述也可见，ANSYS无非是通过三种方法来实现单元之间的连接：共用节点、耦合、约束方程。

这里简单介绍下耦合与约束方程的基本概念。

一、耦合所谓耦合，其实是一种比较特殊的约束方程，只不过为了区别于普通一般的约束方程，方便用户操作，特定提出来的一个概念。

他具体指当我们需要迫使两个或多个自由度取得相同值（值未知）时，可以将这类自由耦合在一起。

ansys分析出现问题NO.0052some 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.0053Shape 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ansysNO.0055There are 21 small equation solver pivot terms。

；SOLID45 wedges are recommended only in regions of relatively lowstress 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。

ANSYS学习就是遇到错误，解决错误的过程，不要怕错误，遇到错误，慢慢解决，解决多了，水平慢慢就提高了。

下面这是总结的一部分。

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 theminimum keypoint distance.Model Size (current problem)1.183933e+000,BTOL setting1.00000e-005,minmum KPT 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，主要愿意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, meshing 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 down other processes and/or choose a larger element size, then try the VMESH command 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。

论坛里常有人问不同单元之间的连接问题，我自己也一直被这个问题所困绕,最近从ANＳＹＳ工程分析进阶实例上知道了AＮSYS中不同单元之间的连接原则。

感觉收收获不小，现把它上传与大家共享。

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。

ﻫ（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。

ﻫsolid 模型-ｓoｌid模型ﻫsｈelｌ模型-ｓheｌｌ模型ｓolｉｄ模型-shell 模型ｓolｉd 模型-beaｍ模型shelｌ模型-bｅam模型ﻫ在ＡNSＹS中,实现上述MPC技术有三种途径。

ﻫ(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(2）利用约束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)。

ﻫ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。

ansys常见错误ansys分析出现问题NO.0052some 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.0053Shape 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ansysNO.0055There are 21 small equation solver pivot terms.; SOLID45 wedges are recommended only in regions of relatively lowstress 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。

论坛里常有人问不同单元之间的连接问题，我自己也一直被这个问题所困绕，最近从ANSYS工程分析进阶实例上知道了ANSYS中不同单元之间的连接原则。

感觉收收获不小，现把它上传与大家共享。

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。

问题：如下图所示的网格，其左右的密度不同，怎么连接在一起呢？先看例子吧。

fini/clear,nostart/prep7et,1,63r,1,0.1mp,prxy,1,0.3mp,ex,1,2e10 !以上为定义材料，单元类型rect,0,1,0,0.4rect,1,2,0,0.4 !建立两个矩形模型aesize,1,0.1aesize,2,0.05amesh,all !划分网格asel,s,,,2 !选择编号为2的面esla !选择此面上的单元nsle !选择单元上的所有节点nsel,r,loc,x,1-1e-6,1+1e-6!在刚才选取的节点中选择1-1e-6和1+1e-6之间的节点。

!也就是疏密网格交界处的节点。

注意，选择的是网格比较密的!那一侧的面上的节点。

因为一会要把这些节点和左侧面上的单!元连接在一起。

cm,node_temp,node !给这些节点起个名字，以备后用。

alls, !全选asel,s,,,1 !选择左侧的网格较疏的面esla !选择此面上的单元nsle !选择单元上的所有节点nsel,r,loc,x,1-1e-6,1+1e-6 !同上注释。

esln,r !选择贴附在以上节点上的单元。

cm,elem_temp,elem ! 给这些单元起个名字，以备后用。

alls,nsel,noneesel,none !在开始连接操作之前，不要选中任何节点和单元cmsel,s,elem_tempcmsel,s,node_temp !选中刚才定义的单元集合和节点集合。

ceintf,0.25,all !仅此一句命令即搞定了疏密网格之间的接合。

此命令可以在接合面处生成约束方程。

All代表全部自由度。

alls,/solulsel,s,,,4nsll,s,1d,all,all !定义边界条件lsel,s,,,6nsll,s,1d,all,uz,0.01 !定义边界条件alls,solve !求解之。

ANSYS中杆单元、壳单元的单元耦合问题关键词：单元耦合ANSYS在比较复杂的结构的有限元分析中，不同的结构部件通常使用不同类型的单元来模拟。

通常情况下，不同类型的单元的各个节点的自由度数目是不同的，不同类型单元的连接节点处的自由度的耦合问题，是一个比较令人头疼的问题。

在ANSYS中通常可以用耦合命令CP来耦合不同类型单元在连接节点处的自由度(DOF)。

也可以用CE命令来认为添加自由度之间的约束方程来达到耦合的目的。

下面是一个简单的算例，使用了CE命令来耦合连接节点处的自由度。

模型是航天器的机翼的一个Section的某一个隔框。

上下表皮是薄壳结构，用Shell63单元来模拟，在上下表皮之间有起支撑作用的杆件，用link8单元来模拟。

建模的时候，link8单元和shell63单元在连接有各自独立的节点。

即：link8单元和shell63单元的节点在连接处是重合的，但是，节点编号是各自独立的。

link8单元在每个节点有ux,uy,uz3个平动自由度；shell63在每个节点有ux,uy,uz这3个平动自由度和rotx,roty,rotz这3个转个自由，共6个自由度。

在耦合节点处，两个耦合节点的ux,uy,uz自由度应该是相等的。

这个等式可以用CE命令来描述。

完整的命令流如下：finish/clear,start/prep7!定义第一种材料属性；mp,ex,1,30e6mp,prxy,1,0.3!定义shell63单元和实常数；et,1,shell63r,1,1e-3!建立几何模型；rectng,31.8,33.2,0,0.3556agen,2,1,1,1,0,0,1a,1,4,8,5a,6,7,3,2KL,7,0.5, ,KL,3,0.5, ,在关键点处生成节点；nkpt,100,4 !与编号为117的节点耦合nkpt,101,9 !与编号为169的节点耦合nkpt,102,10 !与编号为120的节点耦合nkpt,103,7 !与编号为160的节点耦合mat,1type,1real,1lesize,1,,,6lesize,3,,,6lesize,5,,,6lesize,7,,,6lesize,9,,,6lesize,10,,,6lesize,11,,,6lesize,12,,,6lesize,2,,,6lesize,4,,,6lesize,6,,,6lesize,8,,,6MSHAPE, 0, 2DMSHKEY, 1allselamesh,all!定义第二种材料属性；mp,ex,2,30e4mp,prxy,2,0.3!定义link8单元和实常数；et,2,link8r,2,28.26e-6mat,2type,2real,2e,101,102e,100,101e,102,103!CE, NEQN, CONST, NODE1, Lab1, C1, NODE2, Lab2, C2, NODE3, !Lab3, C3ce,1,0,100,ux,1,117,ux,-1 !节点100的ux＝节点117的ux;ce,2,0,100,uy,1,117,uy,-1 !节点100的uy＝节点117的uy;ce,3,0,100,uz,1,117,uz,-1 !节点100的uz＝节点117的uz;ce,4,0,101,ux,1,169,ux,-1 !同上；ce,5,0,101,uy,1,169,uy,-1ce,6,0,101,uz,1,169,uz,-1ce,7,0,102,ux,1,120,ux,-1ce,8,0,102,uy,1,120,uy,-1ce,9,0,102,uz,1,120,uz,-1ce,10,0,103,ux,1,160,ux,-1ce,11,0,103,uy,1,160,uy,-1ce,12,0,103,uz,1,160,uz,-1!施加约束，底面约束所有的自由度；DA,1,all!施加分布载荷；SFA,2,1,PRES,-1e4finish/solusolve !求解；finish/post1PLNSOL, S,X, 0,1.0finishPLNSOL, S,X, 0,1.0 对应的结果云图PLNSOL, S,EQV, 0,1.0对应的结果云图。

ansys中如何进行刚性连接一般来说，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）梁与壳有公共节点即可，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。

举例：有一长为100mm的矩形截面梁，截面为10X1mm，与一规格为20mmX7mmX10mm的实体连接，约束实体的端面，在梁端施加大小为3N的y方向的压力，梁与实体都为一材料，弹性模量为30Gpa，泊松比为0.3。

本例主要讲解梁与实体连接处如何利用耦合及约束方程进行处理。

命令流如下：FINI/CLE/FILNAME,BEAM_AND_SOLID_ELEMENTS_CONNECTION !定义工作文件名/TITLE,COUPLE_AND_CONSTRAINT_EQUATION !定义工作名/PREP7ET,1,SOLID95 !定义实体单元类型为SOLID95ET,2,BEAM4 !定义梁单元类型为BEAM4MP,EX,1,3E4 !定义材料的弹性模量MP,PRXY,1,0.3 !定义泊松比R,1 !定义实体单元实常数R,2,10.0,10/12.0,1000/12.0,10.0,1.0 !定义梁单元实常数BLC4,,,20,7,10 !创建矩形块为实体模型WPOFFS,0,3.5 !将工作平面向Y方向移动3.5WPROTA,0,90 !将工作平面绕X轴旋转90度VSBW,ALL !将实体沿工作平面剖开WPOFFS,0,5 !将工作平面向Y方向移动5WPROTA,0,90 !将工作平面绕X轴旋转90度VSBW,ALL !将实体沿工作平面剖开WPCSYS,-1 !将工作平面设为与总体笛卡儿坐标一致K,100,20,3.5,5 !创建关键点K,101,120,3.5,5 !创建关键点L,100,101 !连接关键点生成梁的线实体LSEL,S,LOC,X,21,130 !选择梁线LATT,1,2,2 !指定梁的单元属性LESIZE,ALL,,,10 !指定梁上的单元份数LMESH,ALL !划分梁单元VSEL,ALL !选择所有实体VATT,1,1,1 !设置实体的单元属性ESIZE,1 !指定实体单元尺寸MSHAPE,0,2D !设置实体单元为2DMSHKEY,1 !设置为映射网格划分方法VMESH,ALL !划分实体单元ALLS !全选FINI !退出前处理!------------------------/SOLU !进入求解器ASEL,S,LOC,X,0 !选择实体的端面DA,ALL,ALL !约束实体端面ALLS !全选FK,101,FY,-3.0 !在两端施加Y向压力CP,1,UX,1,21 !耦合节点1和节点21X方向自由度CP,2,UY,1,21 !耦合节点1和节点21Y方向自由度CP,3,UZ,1,21 !耦合节点1和节点21Z方向自由度CE,1,0,626,UX,1,2328,UX,-1,1,ROTY,-ABS(NZ(626)-NZ(2328)) !设置约束方程CE,2,0,67,UX,1,4283,UX,-1,1,ROTZ,-ABS(NY(67)-NY(4283)) !设置约束方程CE,3,0,67,UZ,1,4283,UZ,-1,1,ROTX,-ABS(NY(67)-NY(4283)) !设置约束方程ALLS !全选SOLVE !保存FINI !退出求解器!------------------------/POST1 !进入通用后处理PLNSOL, U,Y, 0,1.0 !显示Y方向位移PLNSOL, S,EQV, 0,1.0 !显示等效应力ETABLE,ZL1,SMISC,1 !读取梁单元上I节点X方向的力ETABLE,ZL2,SMISC,7 !读取梁单元上J节点X方向的力ETABLE,MZ1,SMISC,6 !读取梁单元上I节点Z方向的力矩ETABLE,MZ2,SMISC,12 !读取梁单元上J节点Z方向的力矩PLETAB,ZL1 !显示梁单元X方向的力PLETAB,MZ1 !显示梁单元Z方向力矩!**********************************************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。

[转载]ansys中实体单元与壳单元的连接处理⽅法原⽂地址：ansys中实体单元与壳单元的连接处理⽅法作者：埃及⽂字2010为简化模型，在有些模型中采⽤壳和实体混合的单元类型，由于壳单元节点表⽰的是⼀个截⾯，因此除平动⾃由度外，⼀般具有转动⾃由度；⽽实体单元节点表⽰的是⼀个点，因此只有平动⾃由度。

因此在这些模型中，壳单元与实体单元过渡处的节点由于⾃由度的不同，不能单纯的进⾏节点耦合。

⽬前实体单元与壳单元连接常⽤的处理使⽤MPC⽅法(SHSD命令)定义两者之间的装配关系，这种⽅法⼀般可理解为绑定接触形式。

尽管采⽤了接触模块，采⽤MPC⽅法在⼩变形时不需要平衡迭代，在⼤变形中在每个平衡迭代中不断进⾏更新，⼜克服了传统约束⽅程只适⽤于⼩应变的限制。

该⽅法是处理节点⾃由度耦合较为理想的形式。

本⽂分别采⽤混合单元与纯实体单元两种⽅式进⾏建模，分析，结果及命令流如下：采⽤混合单元进⾏分析时的应⼒分布云图（第三应⼒强度理论）：单纯采⽤实体单元进⾏分析时应⼒分布云图（第三应⼒强度理论）：采⽤混合单元分析的命令流如下：/CLEAR/FILNAME, EXAMPLE26/PREP7ET, 1, SOLID95ET, 2, SHELL63ET, 3, TARGE170KEYOPT, 3, 5, 1ET, 4, CONTA175KEYOPT, 4, 2, 2KEYOPT, 4, 12, 5R, 1, 0.02R, 2R, 3R, 4R, 5MP, EX, 1, 2E11MP, PRXY, 1, 0.3/VIEW, 1, 1, 1, 1BLOCK, -0.14, 0.14, -0.14, 0.14, 0,0.98VDELE, 1,,,0ADELE, 1, 2, 1, 1BLOCK, -0.15, 0.15, -0.15, 0.15, 0.98, 1K, 20, 0, 0, 0.98K, 21, 0, 0.1, 0.98K, 22, 0, 0.1, 1K, 23, 0, 0.075, 1K, 24, 0, 0.075, 1.3 K, 25, 0, 0, 1.3 LSEL, NONEL, 20, 21L, 21, 22L, 22, 23L, 23, 24L, 24, 25L, 25, 20LFILLT, 27, 28, 0.025 AL, ALL VROTAT, 11,,,,,,20, 25 ALLS VOVLAP, ALL AATT, 1, 1, 2 ESIZE, 0.02 MSHAPE, 0 MSHKEY, 1 AMESH, 3, 6, 1 VATT, 1, 1, 1 ESIZE, 0.0175 SMRTSIZE, 5 MSHAPE, 1 MSHKEY, 0 VMESH, ALLALLSASEL, S,,,47 NSLA, S, 1TYPE, 3REAL, 2ESURFALLSLSEL, S,,,5ESURF ALLS ASEL, S,,,47 NSLA, S, 1 TYPE, 3 REAL, 3 ESURF ALLS LSEL, S,,,6 NSLL, S, 1 TYPE, 4 REAL,3 ESURF ALLS ASEL, S,,,47 NSLA, S, 1 TYPE, 3 REAL, 4 ESURF ALLS LSEL, S,,,7 NSLL, S, 1 TYPE, 4 REAL, 4 ESURF ALLS ASEL, S,,,47 NSLA, S, 1 TYPE, 3 REAL, 5 ESURF ALLSREAL, 5ESURFALLSSHSD, 2, CREATE SHSD, 3, CREATESHSD, 4, CREATESHSD, 5, CREATEFINISH/SOLUASEL, S,,,21, 27, 6ASEL,A,,,15,33,18NSLA, S, 1D, ALL, ALLALLSNSEL, S, LOC, Z, 0D, ALL, UZALLSSFA, 4,2, PRES, -1E6*3/2.804 SFA, 8, 1, PRES, -1E6*3/2.804 SOLVEFINISH/POST1PLNSOL, S, EQV, 0, 1 FINISH。

在ansys 中，有专门的接触单元用于解决各种不同的接触问题。

对于点对点接触问题有二维点对点接触单元CONTAC12 、三维点对点接触单元CONTAC52 和CONTAC178 。

为了能够使用这些点对点接触单元，需要预先知道明确的接触位置，即使在几何非线性的情况下，接触面之间也只能允许有较小的相对滑动。

对于面对点接触问题，常用的有用来模拟柔性点对刚性面接触单元CONTAC26 、二维点对面接触单元CONTAC48 、三维点对面接触单元CONTAC49 、CONTAC175. 这类接触单元，不需要预先知道确切的接触位置，二期接触面之间也不需要保持一致的网格，同时允许有大的变形和相对滑动。

对于面对面接触问题，有二维 2 节点的低阶线接触单元CONTAC171 、3 节点的高阶抛物线接触单元CONTAC172 、三维4 节点的缔结四边形接触单元CONTAC173 、8 节点的高阶四边形接触单元CONTAC174. 由于面跟面之间的相互接触，有一个目标面和接触面的问题，因此使用这些接触单元必须同时使用配对单元(用来模拟目标面和目标单元)。

同CONTAC171 和CONTAC172 配对的是二维目标单元TARGET169 ，同CONTAC173 和CONTAC174 配对的是三维目标单元TARGET170. 面对面单元比点对面单元具有更好的性能、对接触的位置、范围要求更宽，但是接触的求解结果却更好。

三大类接触单元的使用并不是限制的很死，只要对问题的本质理解清楚，就能灵活运用。

比如两个面上的节点一一对应，相对滑动又可忽略不计，两个面的挠度、转动保持小量，那么就可以用点对点接触单元来模拟面对面的接触问题。

又如能通过一组节点来定义接触面，生成多个单元，那么就可以用点对面的对接触单元来模拟面对面的接触问题。

接触单元就像皮肤一样覆盖在下面的有限元模型上，会自动跟踪整个变形过程。

对于点对点的接触情况，只要对节点赋予点对点接触单元即可。

ANSYS MPC方法连接shell单元和beam单元详细教程2010-05-21 22:12:04 作者：zhz2004 来源：机械CADl论坛浏览次数：621 网友评论 0 条近日在论坛看到些用ansys的坛友问及beam单元和shell单元、beam单元和solid单元、shell单元和solid单元的连接问题。

其实解决此类问题的方法不只一种，耦合约束方程、绑定接触都是有效的方法。

其中耦合约束方程适用于小变形，而绑定接触即可用于小变形，也可用于大变形的几何非线性分析。

下面，我将本人所做的用MPC方法连接shell单元和b eam单元的详细步骤提供给大家，与各位共勉。

添加shell单元(略)添加beam单元(略)添加shell实常数添加shell实常数：shell厚度0.005添加beam截面：圆钢经、外径及网格密度预览网格开始建模：转动工作平面工作平面z轴向上建立圆面继续：将面拉伸成体定义拉伸高度：0.5m删除体，留面显示面删除空圆柱的顶面和底面创建点：用于建立梁单元的第一个点。

两点之间创建（正中）。

复制点：用于建立梁单元的第二个点。

复制：Y方向0.5m连接两点，用于创建梁单元。

继续定义材料属性，有点晚^_^准备划分壳单元划分壳，映射方法准备划分梁单元划分梁单元选中要划分梁单元的线完成，定义mpc接触ＧＵＩ:ＭａｉｎＭｅｎｕ→Ｐｒｅ-ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ→Ｍｏｄｅｌｉｎｇ→Ｃｒｅａｔｅ→ＣｏｎｔａｃｔＰａｉｒ,进入接触向导,然后按照提示与帮助说明进行选择目标面接触面等操作[4]。

在创建接触对前,单击Ｏｐｔｉｏｎａｌｓｅｔｔｉｎｇ按钮弹出Ｃｏｔａｃｔｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ对话框,将Ｂａｓｉｃ选项卡中的Ｃｏｎｔａｃｔａｌｇｏｒｉｔｈｍ即接触算法设置为ＭＰＣａｌｇｏｒｉｔｈｍ即可。

操作完成后,ＡＮＳＹＳ自动定义目标单元与接触单元类型,并生成接触对。

定义主控点选择梁单元的下面一个关键点（当然也可以选择梁单元的最下一个node，相应选项要选pick existing node...）选择梁单元的下面一个关键点?继续下一个：施加集中力x方向10000n计算结果，位移云图显示梁截面的位移云图显示梁单元形状显示梁单元形状应力云图（整体）应力云图（梁壳连接处放大显示）全为壳单元的计算结果的位移云图全为壳单元的计算结果的应力云图这只是shell单元和beam单元连接的示例，beam和solid、shell和solid小异。

•如果没有建立初始接触状态，静力分析时会发生刚体运动。

•静力分析中的刚体运动会造成系统刚度矩阵的奇异，因此导致求解失败。

•上图中，存在初始间隙，施加力载荷，在最初的时间步，由于接触体可以无抵抗的自由运动，所以发生刚体运动。

接触面•对于线性接触（绑定（Bonded）或无分离（No Separation）），设置足够大的球体半径（Pinball Radius），就可以忽略在接触面和目标面之间存在初始间隙。

•对于非线性接触（摩擦（Frictional）、粗糙（Rough）或无摩擦（Frictionless）），不能够自动的忽略初始间隙。

•当接触面和目标面存在间隙时，在界面处理（Interface Treatment）中有两个选项用于偏移接触面，并封闭该间隙。

•左下图所示为初始网格，红色网格表示接触面，蓝色网格表示目标面。

•在计算中，可以将接触面偏移一定距离，如下图绿色所示。

这个调整可以有效的闭合间隙并且将接触对的初始状态变成闭合。

•界面处理时需要注意：•该方法仅是数学上的调整，仅对接触单元进行调整。

网格（节点和单元）和几何不发生改变。

通过接触检测算法，将该操作简单地解释为接触面的位置偏移。

•然而，本功能只在接触面的几何上添加了一个变化，即在真实的网格和偏移得到的接触面之间，添加了一个小的“刚性”区域。

•对计算结果产生的影响可以忽略不计。

•本功能用于在静力分析中创建初始接触，而且不需要修改CAD 几何体。

•调整到接触使Mechanical 决定并添加偏移，使间隙闭合，并且将接触区域修改为“刚刚接触”的状态。

注意，接触状态必须为近场分离（即，球形区域必须覆盖间隙）才有效果。

如果所有接触单元都处于远场分离状态，不•添加偏移允许用户指定接触面的偏移距离，该值可以为正值或负值。

正值表示减小间隙，负值表示增大间隙。

•该方法可以用于对初始的过盈配合进行建模，此方法不需要修改几何体：模型中的几何体处于刚刚接触的状态，使用一个正的偏移量，可以实现过盈配合。