ANSYS命令流学习笔记15-圆柱形shell单元的复合材料分析

（完整版）ANSYS最常用命令流+中文注释（超级大全）ANSYS最常用命令流+中文注释VSBV, NV1, NV2, SEPO, KEEP1, KEEP2 —Subtracts volumes from volumes，用于2个solid相减操作，最终目的是要nv1-nv2=?通过后面的参数设置，可以得到很多种情况：sepo项是2个体的边界情况，当缺省的时候，是表示2个体相减后，其边界是公用的，当为sepo的时候，表示相减后，2个体有各自的独立边界。

keep1与keep2是询问相减后，保留哪个体？当第一个为keep时，保留nv1,都缺省的时候，操作结果最终只有一个体，比如：vsbv,1,2,sepo,,keep,表示执行1-2的操作，结果是保留体2，体1被删除，还有一个1-2的结果体，现在一共是2个体（即1-2与2），且都各自有自己的边界。

如vsbv,1,2,,keep,,则为1-2后，剩下体1和体1-2，且2个体在边界处公用。

同理，将v换成a 及l是对面和线进行减操作！mp,lab, mat, co, c1,…….c4 定义材料号及特性lab: 待定义的特性项目（ex,alpx,reft,prxy,nuxy,gxy,mu,dens）ex: 弹性模量nuxy: 小泊松比alpx: 热膨胀系数reft: 参考温度reft: 参考温度prxy: 主泊松比gxy: 剪切模量mu: 摩擦系数dens: 质量密度mat: 材料编号（缺省为当前材料号）co: 材料特性值，或材料之特性，温度曲线中的常数项c1-c4: 材料的特性-温度曲线中1次项，2次项，3次项，4次项的系数定义DP材料：首先要定义EX和泊松比：MP，EX，MA T，……MP，NUXY，MAT，……定义DP材料单元表（这里不考虑温度）：TB，DP，MA T进入单元表并编辑添加单元表：TBDATA，1，CTBDATA，2，ψTBDATA，3，……如定义：EX=1E8，NUXY=0.3，C=27，ψ=45的命令如下：MP，EX，1，1E8MP，NUXY，1，0.3TB，DP，1TBDATA，1，27TBDATA，2，45这里要注意的是，在前处理的最初，要将角度单位转化到“度”，即命令：*afun,degVSEL, Type, Item, Comp, VMIN, VMAX, VINC, KSWP Type，是选择的方式，有选择（s）,补选（a），不选(u)，全选(all)、反选（inv）等,其余方式不常用Item, Comp 是选取的原则以及下面的子项如volu 就是根据实体编号选择，loc 就是根据坐标选取，它的comp就可以是实体的某方向坐标！其余还有材料类型、实常数等MIN, VMAX, VINC，这个就不必说了吧！,例：vsel,s,volu,,14vsel,a,volu,,17,23,2上面的命令选中了实体编号为14，17，19，21，23的五个实体VDELE, NV1, NV2, NINC, KSWP: 删除未分网格的体nv1:初始体号nv2:最终的体号ninc:体号之间的间隔kswp=0:只删除体kswp=1:删除体及组成关键点,线面如果nv1=all,则nv2,ninc不起作用其后面常常跟着一条显示命令VPLO,或aplo,nplo,这个湿没有参数的命令，输入后直接回车，就可以显示刚刚选择了的体、面或节点，很实用的哦！Nsel, type, item, comp, vmin, vmax, vinc, kabs 选择一组节点为下一步做准备Type: S: 选择一组新节点（缺省）R: 在当前组中再选择A: 再选一组附加于当前组U: 在当前组中不选一部分All: 恢复为选中所有None: 全不选Inve: 反向选择Stat: 显示当前选择状态Item: loc: 坐标node: 节点号Comp: 分量Vmin,vmax,vinc: ITEM范围Kabs: “0” 使用正负号“1”仅用绝对值下面是单元生死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SA VESOLVE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。

第四章复合材料计算实例在有了前几章知识做铺垫，这一章我们来学习两个复合材料分析的例子，加深复合材料分析的理解，也希望读者能从中收获一些经验。

在这里将第二章的流程图再次拿出来，进一步熟悉ANSYS有限元分析的基本过程。

图7 Ansys 结构分析流程图4.1 层合板受压分析4.1.1 问题描述层合板指的是仅仅由FRP层叠而成的复合板材，中间不包含芯材，板材的性能不仅与纤维的弹性模量、剪切模量有关，还与纤维的铺层方向有着密切关系。

本例中的板材有4层厚度为0.025m的单元板复合而成，单元板的铺层方向为0°、90°、90°、0°，见图13所示。

单元板的材料属性见表4.1。

表 4.1 单元板材料属性EX/MP EY/MP EZ/MP GXY/MP GYZ/MP GXZ/MP PRXY PRYZ PRXZ12.5 300 300 50 20 50 0.25 0.25 0.01图13 复合材料板4.1.2 求解步骤根据问题描述，所要分析的问题为壳体结构的复合材料板，可以采用SOLID46单元建立3D有限元模型进行分析。

结合图7的一般步骤进行分析。

步骤一：选取单元类型，设置单元实常数⑴、在开始一个新分析前，需要指定文件保存路径和文件名。

文件保存路径GUI：【Utility Menu】|【File】|【Change Directory】见图14指定新的文件名GUI：【Utility Menu】|【File】|【Change Jobname】见图15所示图14 指定文件保存路径图15 修改文件名⑵、选取单元类型1）选取单元类型的GUI操作：【Main Menu】|【Preprocessor】|【Element Type】|【Add/Edit/Delete】，执行后弹出Element Types对话框。

2）在Element Types对话框点击Add定义新的单元类型，弹出“Library of Element Types”对话框，见图16所示，按图中所示选择，单元类型参考号输入框中输入数字1。

ANSYS结构分析单元功能与特性/可以组成一一些命令，一般是一种总体命令（session),三十也有特殊，比如是处理/POST1! 是注释说明符号，，与其他软件的说明是一样的，ansys不作为命令读取，* 此符号一般是APDL的标识符，也就是ansys的参数化语言，如*do ,,,*enddo等等NSEL的意思是node select，即选择节点。

s就是select，选择。

DIM是定义数组的意思。

array 数组。

MP命令用来定义材料参数。

K是建立关键点命令。

K,关键点编号,x坐标,y坐标，z坐标。

K, NPT, X, Y, Z是定义关键点，K是命令，NPT是关键点编号，XYZ是坐标。

NUMMRG, keypoint 用这个命令，要保证关键点的位置完全一样，只是关键点号不一样的才行。

这个命令对于重复的线面都可以用。

这个很简单，压缩关键。

Ngen 复制节点e,节点号码：这个命令式通过节点来形成单元NUMCMP,ALL：压缩所有编号，这样你所有的线都会按次序重新编号~你要是需要固定的线固定的标号NSUBST,100,500,50：通过指定子步数来设置载荷步的子步LNSRCH线性搜索是求解非线性代数方程组的一种技巧，此法会在一段区间内，以一定的步长逐步搜索根，相比常用的牛顿迭代法所要耗费的计算量大得多，但它可以避免在一些情况下牛顿迭代法出现的跳跃现象。

LNSRCH激活线性搜索PRED 激活自由度求解预测NEQIT指定一个荷载步中的最大子步数AUTOTS 自动求解控制打开自动时间步长.KBC -指定阶段状或者用跳板装载里面一个负荷步骤。

SPLINE:P1，P2，P3，P4，P5，P6，XV1，YV1，ZV1，XV6，YV6，ZV6（生成分段样条曲线）*DIM，Par，Type，IMAX，JMAX，KMAX，Var1，Var2，Var3（定义载荷数组的名称）【注】Par: 数组名Type：array 数组，如同fortran,下标最小号为1，可以多达三维（缺省）char 字符串组（每个元素最多8个字符）tableIMAX，JMAX，KMAX各维的最大下标号Var1，Var2，Var3 各维变量名，缺省为row,column,plane(当type为table时)/config是设置ansys配置参数的命令格式为/CONFIG, Lab, V ALUELab为参数名称value为参数值例如：/config，MXEL，10000的意思是最大单元数为10000杆单元:LINK1、8、10、11、180梁单元：BEAM3、4、23、24，44，54，188，189管单元:PIPE16，17，18，20，59，602D实体元:PLANE2，25，42，82，83，145，146，182，1833D实体元:SOLID45，46，64，65，72，73，92，95，147，148，185，186，187，191壳单元:SHELL28，41，43，51，61，63，91，93，99，143，150，181，208，209弹簧单元:COMBIN7，14，37，39，40质量单元:MASS21接触单元:CONTAC12，52，TARGE169，170，CONTA171，172，173，174，175，178矩阵单元:MATRIX27，50表面效应元:SURF153，154粘弹实体元:VISCO88，89，106，107，108， 超弹实体元:HYPER56，58，74，84，86，158耦合场单元:SOLID5，PLANE13，FLUID29，30，38，SOLID62，FLUID79，FLUID80，81， SOLID98，FLUID129，INFIN110，111，FLUID116，130 界面单元:INTER192，193，194，195 显式动力分析单元:LINK160，BEAM161，PLANE162，SHELL163，SOLID164，COMBI16杆单元(Large deflection)，F-大应变(Large strain)或有限应变(Finite strain)，B-单元生死(Birth and dead),G-应力刚化(Stress stiffness)或几何刚度(Geometric stiffening)，A-自适应下降(Adaptive descent )等。

ANSYS中的坐标系及相应的命令2009-06-23 22:01ANSYS中的坐标系坐标系用于定义几何结构的空间位置，规定节点的自由度，定义材料的线性方向，以及改变图形显示和列表。

ANSYS中的坐标系有：总体坐标系，局部坐标系，节点坐标系，单元坐标系，显示坐标系，结果坐标系。

同一时刻只能有一个坐标系被激活。

总体坐标系：用于确定几何结构的空间位置，是绝对参考系。

如：笛卡尔坐标系(CSYS,0)，柱坐标系(CSYS,1)，球坐标系(CSYS,2)。

局部坐标系：由用户自己创建的(坐标系编号从11开始)，原点相对于总体坐标系的原点偏离了一定的距离或各轴相对于总体坐标系偏转了一定的角度。

定义的方法有：在特定位置(笛卡尔坐标系)定义(LOCAL)；通过已有节点定义(CS)；通过已有关键点定义(CSKP)；以当前定义的工作平面的原点为中心定义(CSWPLA)；通过已激活的坐标系定义(CLOCAL)。

删除局部坐标系(CSDELE)。

查看局部坐标系(CSLIST)。

节点坐标系：用于定义节点自由度的方向，需要在不同于总体坐标系的方向施加位移约束时用到。

每个节点都有自己的节点坐标系，默认为平行于总体笛卡尔坐标系。

定义的方法有：定义节点时直接设定(N)；将节点坐标系旋转到当前激活的坐标系的方向(NROTAT,可以批量操作)；按照给定的旋转角度旋转(NMODIF)；通过新坐标系各轴的方向余弦旋转(NANG)。

显示节点坐标系(NLIST)。

此外节点复制(NGEN)时，节点坐标系也一并复制。

单元坐标系：用于规定正交材料特性的方向和面力结果的输出方向。

每个单元均有各自的单元坐标系，默认为：线单元X轴正方向由该单元的I节点指向J节点；壳单元X轴正方向由该单元的I节点指向J节点，Z轴与壳面垂直并且通过I点，其正方向有单元的I、J、K节点按右手准则确定，Y轴垂直于X轴和Z轴；2D实体和3D实体单元的单元坐标系总是平行于总体笛卡尔坐标系。

最新ANSYS命令流学习笔记14-shell单元的铺层复合材料分析! ANSYS命令流学习笔记14-shell单元的铺层复合材料分析!学习重点：!1、熟悉复合材料的材料特点⼯程应⽤中典型的复合材料为纤维增强复合材料。

玻璃纤维增强塑料（玻璃钢）、碳纤维、⽯墨纤维、硼纤维等⾼强度和⾼模量纤维。

复合材料各层为正交各向异性材料（Orthotropic）或者横向各向异性材料（Transversal Isotropic），材料的性能与材料主轴的取向有关。

各向异性Anisotropic，⼀般的各项同性材料需要两个材料参数弹性模量E和泊松⽐v。

⽽各向异性在XYZ有着不同的材料属性，⽽且拉伸⾏为和剪切⾏为互相关联。

定义其⼏何⽅程需要21个参数。

正交各向异性orthotropic，在XYZ有着不同的材料属性，⽽且拉伸⾏为和剪切⾏为⽆关，定义材料需要9个参数：Ex，Ey，Ez，Vxy，Vyz，Vxz，Gxy，Gyz，Gxz。

横向各向异性Transversal Isotropic，属于各向异性材料，但是在某个平⾯上表现出⼆维上的各向同性。

!2、熟悉复合材料分析所⽤的ANSYS单元复合材料单元关键在于能够实现铺层。

不同截⾯属性的梁单元（beam188, beam189, elbow290），2D对称壳单元（shell208, shell209），3D铺层壳单元（shell181, shell281, shell131, shell132），3D铺层实体单元（solid185, solid186, solsh190, solid278, solid279），均能实现复合材料的搭建。

其中Beam单元和2D对称壳单元很少使⽤。

SHELL91、SHELL99、SOLID46、SOLID191⽤于⼀些以前的分析教程中，但是现在这些单元已经被淘汰，最好选择下列单元区替代他们。

⽤越来越少的单元做越来越多的事情也是趋势。

Shell208和shell209，2D对称壳单元前者为2节点3⾃由度单元，后者为3节点3⾃由度单元，均能⽤于薄板和中厚板结构（L/h > 5-8）。

《史上最全的ANSYS命令流查询与解释》【1】*************************************************************************************对ansys主要命令的解释1，/PREP7 ! 加载前处理模块2，/CLEAR,NOSTART ! 清除已有的数据, 不读入启动文件的设置(不加载初始化文件)初始化文件是用于记录用户和系统选项设置的文本文件/CLEAR, START !清除系统中的所有数据,读入启动文件的设置/FILENAME, EX10.5 ! 定义工程文件名称/TITLE, EX10.5 SOLID MODEL OF AN AXIAL BEARING ! 指定标题4，F,2,FY,-1000 ! 在2号节点上施加沿着-Y方向大小为1000N的集中力6，FINISH ! 退出模块命令7，/POST1 ! 加载后处理模块8，PLDISP,2 ! 显示结构变形图,参数“2”表示用虚线绘制出原来结构的轮廓9，ETABLE,STRS,LS,1 ! 用轴向应力SAXL的编号”LS,1”定义单元表STRSETABLE, MFORX,SMISC,1 ! 以杆单元的轴力为内容, 建立单元表MFORXETABLE, SAXL, LS, 1 ! 以杆单元的轴向应力为内容, 建立单元表SAXLETABLE, EPELAXL, LEPEL, 1 ! 以杆单元的轴向应变为内容, 建立单元表EPELAXLETABLE,STRS_ST,LS,1 !以杆件的轴向应力“LS,1”为内容定义单元表STRS_STETABLE, STRS_CO, LS,1 !以杆件的轴向应力“LS,1”定义单元表STRS_COETABLE,STRSX,S,X ! 定义X方向的应力为单元表STRSXETABLE,STRSY,S,Y ! 定义Y方向的应力为单元表STRSY*GET,STRSS_ST,ELEM,STEEL_E, ETAB, STRS_ST !从单元表STRS_ST中提取STEEL_E单元的应力结果，存入变量STRSS_ST;*GET, STRSS_CO,ELEM,COPPER_E,ETAB,STRS_CO”从单元表STRS_CO中提取COPPER_E单元的应力结果，存入变量STRSS_CO10 FINISH !退出以前的模块11, /CLEAR, START ! 清除系统中的所有数据,读入启动文件的设置12 /UNITS, SI !申明采用国际单位制14 /NUMBER, 2 !只显示编号, 不使用彩色/NUMBER, 0 ! 显示编号, 并使用彩色15 /SOLU ! 进入求解模块:定义力和位移边界条件,并求解ANTYPE, STATIC ! 申明分析类型是静力分析(STA TIC或者0)OUTPR, BASIC, ALL ! 在输出结果中, 列出所有荷载步的基本计算结果OUTPR,BASIC,ALL !指定输出所有节点的基本数据OUTPR,BASIC,LAST ! 选择基本输出选项,直到最后一个荷载步OUTPR,,1 ! 输出第1个荷载步的基本计算结果OUTPR,BASIC,1 ! 选择第1荷载步的基本输出项目OUTPR,NLOAD,1 ! 指定输出第1荷载步的内容OUTRES,ALL,0 !设置将所有数据不记录到数据库。

ANSYS分析实例与工程应用命令流学习笔记1大纲静力分析：2杆、3梁、5薄膜和板壳、4实体单元梁单元：简化计算，结构总体受力情况实体单元：较复杂的结构，局部细节的受力情况稳定性分析：6振动、模态分析：7简单振动和梁的振动、8膜板和实体振动2杆系结构的静力分析2.1铰接杆在外力作用下的变形二维杆单元LINK1*AFUN,DEG：三角函数默认为弧度，改为角度后处理：结构变形图、显示节点位移和杆件应力2.2人字形屋架的静力分析后处理：杆单元的轴力、轴向应力、轴向应变2.3超静定拉压杆的反力计算后处理：节点反力2.4平行杆件与刚性梁连接的热应力问题定义3点的UY为耦合自由度，即三者的UY位移相等温度（增量）后处理：寻找特定位置的节点和单元，并从单元表中提取它们的内力2.5端部有间隙的杆的热膨胀二维带厚度的平面应力单元PLANE42、二维接触单元CONTACT26温度（始、末）后处理：定义水平应力和铅直应力单元表，并提取3号单元的应力结果*Status,ParmFINISH定义数组变量，将计算结果通过数组变量输出到文件3梁的弯曲静力分析3.1单跨等截面超静定梁的平面弯曲二维弹性梁单元BEAM3后处理：定义以两端弯矩和剪力的单元表，并列出单元表数据并用单元表数据绘制剪力图和弯矩图更细的节点划分方案，更精细3.2四跨连续梁的内力计算体素建模：keypoint, line, area, volume便于细分单元3.3七层框架结构计算3.4工字形截面外伸梁的平面弯曲3.5矩形截面梁的纵横弯曲分析考虑应力强化效应后处理：迭代过程3.6空间刚架静力分析三维梁单元BEAM43.7悬臂梁的双向弯曲三维8节点耦合场实体单元SOLID5三维20节点固体单元SOLID92三维10节点耦合场实体单元SOLID98三维结构实体自适应单元SOLID147定义宏程序，对应四种工况，各种结果差别不大3.8圆形截面悬臂杆的弯扭组合变形三维直管单元PIPE16（只定义外直径，不定义内直径）3.9悬臂等强度梁的弯曲四边形壳单元SHELL63（这里用退化的三角形单元，并使用节点耦合自由度保证模型的对称变形）三维非对称锥形梁单元BEAM44（定义横截面主轴，单元宽度线性变化）计算结果都很好，但壳体单元更能模拟出等强度梁的实际几何形状，更直观，截面定义更简单。

《史上最全的ANSYS命令流查询与解释》【1】*************************************************************************************对ansys主要命令的解释1，/PREP7 ! 加载前处理模块2，/CLEAR,NOSTART ! 清除已有的数据, 不读入启动文件的设置(不加载初始化文件)初始化文件是用于记录用户和系统选项设置的文本文件/CLEAR, START !清除系统中的所有数据,读入启动文件的设置/FILENAME, EX10.5 ! 定义工程文件名称/TITLE, EX10.5 SOLID MODEL OF AN AXIAL BEARING ! 指定标题4，F,2,FY,-1000 ! 在2号节点上施加沿着-Y方向大小为1000N的集中力6，FINISH ! 退出模块命令7，/POST1 ! 加载后处理模块8，PLDISP,2 ! 显示结构变形图,参数“2”表示用虚线绘制出原来结构的轮廓9，ETABLE,STRS,LS,1 ! 用轴向应力SAXL的编号”LS,1”定义单元表STRSETABLE, MFORX,SMISC,1 ! 以杆单元的轴力为内容, 建立单元表MFORXETABLE, SAXL, LS, 1 ! 以杆单元的轴向应力为内容, 建立单元表SAXLETABLE, EPELAXL, LEPEL, 1 ! 以杆单元的轴向应变为内容, 建立单元表EPELAXLETABLE,STRS_ST,LS,1 !以杆件的轴向应力“LS,1”为内容定义单元表STRS_STETABLE, STRS_CO, LS,1 !以杆件的轴向应力“LS,1”定义单元表STRS_COETABLE,STRSX,S,X ! 定义X方向的应力为单元表STRSXETABLE,STRSY,S,Y ! 定义Y方向的应力为单元表STRSY*GET,STRSS_ST,ELEM,STEEL_E, ETAB, STRS_ST !从单元表STRS_ST中提取STEEL_E单元的应力结果，存入变量STRSS_ST;*GET, STRSS_CO,ELEM,COPPER_E,ETAB,STRS_CO”从单元表STRS_CO中提取COPPER_E单元的应力结果，存入变量STRSS_CO10 FINISH !退出以前的模块11, /CLEAR, START ! 清除系统中的所有数据,读入启动文件的设置12 /UNITS, SI !申明采用国际单位制14 /NUMBER, 2 !只显示编号, 不使用彩色/NUMBER, 0 ! 显示编号, 并使用彩色15 /SOLU ! 进入求解模块:定义力和位移边界条件,并求解ANTYPE, STATIC ! 申明分析类型是静力分析(STA TIC或者0)OUTPR, BASIC, ALL ! 在输出结果中, 列出所有荷载步的基本计算结果OUTPR,BASIC,ALL !指定输出所有节点的基本数据OUTPR,BASIC,LAST ! 选择基本输出选项,直到最后一个荷载步OUTPR,,1 ! 输出第1个荷载步的基本计算结果OUTPR,BASIC,1 ! 选择第1荷载步的基本输出项目OUTPR,NLOAD,1 ! 指定输出第1荷载步的内容OUTRES,ALL,0 !设置将所有数据不记录到数据库。

最新Ansys复合材料结构分析总结汇总A n s y s复合材料结构分析总结Ansys复合材料结构分析总结说明：整理自Simwe论坛，复合材料版块，原创fea_stud，大家要感谢他呀目录1# 复合材料结构分析总结（一）——概述篇5# 复合材料结构分析总结（二）——建模篇10# 复合材料结构分析总结（三）——分析篇13# 复合材料结构分析总结（四）——优化篇做了一年多的复合材料压力容器的分析工作，也积累了一些分析经验，到了总结的时候了，回想起来，总最初采用I-deas，到MSC.Patran、Nastran，到最后选定Ansys为自己的分析工具，确实有一些东西值得和大家分享，与从事复合材料结构分析的朋友门共同探讨。

（一）概述篇复合材料是由一种以上具有不同性质的材料构成，其主要优点是具有优异的材料性能，在工程应用中典型的一种复合材料为纤维增强复合材料，这种材料的特性表现为正交各向异性，对于这种材料的模拟，很多的程序都提供了一些处理方法，在I-Deas、Nastran、Ansys 中都有相应的处理方法。

笔者最初是用I-Deas下建立各项异性材料结合三维实体结构单元来模拟（由于研究对象是厚壁容器，不宜采用壳单元），分析结果还是非常好的，而且I-Deas强大的建模功能，但由于课题要求要进行压力容器的优化分析，而且必须要自己写优化程序，I-Deas的二次开发功能开放性不是很强，所以改为MSC.Patran，Patran提供了一种非常好的二次开发编程语言PCL（以后在MSC的版中专门给大家贴出这部分内容），采用Patran结合Nastran的分析环境，建立了基于正交各项异性和各项异性两种分析模型，但最终发现，在得到的最后结果中，复合材料层之间的应力结果始终不合理，而模型是没有问题的（因为在I-Deas中，相同的模型结果是合理的），于是最后转向Ansys，刚开始接触Ansys，真有相见恨晚的感觉，丰富的单元库，开放的二次开发环境（APDL语言），下面就重点写Ansys的内容。

Ansys复合材料结构分析操作指导书Ansys10.0 复合材料结构分析操作指导书第⼀章概述复合材料是两种或两种以上物理或化学性质不同的材料复合在⼀起⽽形成的⼀种多相固体材料，具有很⾼的⽐刚度和⽐强度（刚度和强度与密度的⽐值），因⽽应⽤相当⼴泛，其应⽤即涉及航空、航天等⾼科技领域，也包括游艇、风电叶⽚等诸多民⽤领域。

由于复合材料结构复杂，材料性质特殊，对其结构进⾏分析需要借助数值模拟的⽅法，众多数值模拟软件中Ansys是个不错的选择。

Ansys软件由美国ANSYS公司开发，是⽬前世界上唯⼀⼀款通过ISO9001质量体系认证的分析设计软件，有着近40年的发展历史，经过多次升级和收购其它CAE(Computer Aided Engineering )软件，⽬前已经发展成集结构⼒学、流体⼒学、电磁学、声学和热学分析于⼀体的⼤型通⽤有限元分析软件，是⼀款不可多得的⼯程分析软件。

Ansys在做复合材料结构分析⽅⾯也有不俗的表现，此书将介绍如何使⽤该款软件进⾏复合材料结构分析。

在开始之前有以下⼏点需要说明，希望⼤家能对有限元法有⼤体的认识，以及Ansys软件有哪些改进，最后给出⼀些学习Ansys软件的建议。

1、有限元分析⽅法应⽤简介有限元法(Finite Element Method，简称FEM)是建⽴在严格数学分析理论上的⼀种数值分析⽅法。

该⽅法的基本思想是离散化模型，将求解⽬标离散成有限个单元(Element)，并在每个单元上指定有限个节点(Node)，单元通过节点相连构成整个有限元模型，⽤该模型代替实际结构进⾏结构分析。

在对结构离散后，要求解的基本未知量就转变为各个节点位移(Ansys中称之为DOF(Degree Of Freedom)，试想⼀下，节点的位移包括沿x,y,z轴的平动和转动，也就是节点的⾃由度)，节点位移通过求解⼀系列代数⽅程组得到，在求得节点位移后，利⽤节点位移和应⼒、应变之间的关系矩阵就可以求出各个节点上的应⼒、应变，应⽤线性插值便可以获得单元内任意位置的位移、应⼒、应变等信息。

第五章复合材料5.1 复合材料的相关概念复合材料作为结构应用已有相当长的历史。

在现代，复合材料构件已被大量应用于飞行器结构、汽车、体育器材及许多消费产品中。

复合材料由一种以上具有不同结构性质的材料构成，它的主要优点是具有很高的比刚度(刚度与重量之比)。

在工程应用中，典型复合材料有纤维和叠层型材料，如玻璃纤维、玻璃环氧树脂、石墨环氧树脂、硼环氧树脂等。

ANSYS程序中提供一种特殊单元--层单元来模拟复合材料。

利用这些单元就可以作任意的结构分析了(包括非线性如大挠度和应力刚化等问题)。

对于热、磁、电场分析，目前尚未提供层单元。

5.2 建立复合材料模型与铁或钢等各向同性材料相比，建立复合材料的模型要复杂一些。

由于各层材料性能为任意正交各向异性，材料性能与材料主轴取向有关，在定义各层材料的材料性能和方向时要特别注意。

本节主要探讨如下问题：选择合适的单元类型；定义材料层；确定失效准则；应遵循的建模和后处理规则。

5.2.1 选择合适的单元类型用于建立复合材料模型的单元类型有SHELL99、SHELL91、SHELL181、SOLID46和SOLID191 五种单元。

但 ANSYS/Professional 只能使用 SHELL99 和SHELL46 单元。

具体应选择哪一类单元要根据具体应用和所需计算结果类型等来确定。

所有的层单元允许失效准则计算。

1、SHELL99--线性层状结构壳单元SHELL99 是一种八节点三维壳单元，每个节点有六个自由度。

该单元主要适用于薄到中等厚度的板和壳结构，一般要求宽厚比应大于10。

对于宽厚比小于10的结构，则应考虑选用 SOLID46 来建立模型。

SHELL99 允许有多达 250 层的等厚材料层，或者 125 层厚度在单元面内呈现双线性变化的不等材料层。

如果材料层大于 250，用户可通过输入自己的材料矩阵形式来建立模型。

还可以通过一个选项将单元节点偏置到结构的表层或底层。

2、SHELL91--非线性层状结构壳单元SHELL91 与 SHELL99 有些类似，只是它允许复合材料最多只有 100 层，而且用户不能输入自己的材料性能矩阵。

ansys命令流语法ANSYS命令流语法是使用ANSYS软件进行仿真分析的关键部分。

它是一种将命令以特定顺序组合在一起的方式，以实现特定的分析目标。

本文将介绍ANSYS命令流语法的基本语法规则和常用命令，以及如何使用它们进行仿真分析。

一、ANSYS命令流语法的基本语法规则1. 命令的基本格式：命令[选项] [参数1, 参数2, ...]2. 命令的执行顺序：ANSYS命令流是按照命令的顺序逐条执行的。

如果需要改变执行顺序，可以使用条件语句、循环语句等控制结构。

3. 注释：可以在命令流中添加注释，以"!"开头。

注释部分不会被执行，可以用于解释命令的用途或添加说明。

4. 变量和参数：可以使用变量和参数来存储和传递数据。

变量以"$"开头，参数以"%"开头。

二、常用命令1. Preprocessor命令：用于定义和准备分析模型的预处理操作。

- /PREP7：进入预处理器界面。

- ET，MP，REAL等：定义单元类型、材料属性、实数等。

- K，L，A等：创建节点、单元、区域等。

2. Solution命令：用于设置和运行分析求解器。

- /SOLU：进入求解器界面。

- SOLVE，ANTYPE等：设置分析类型、求解选项等。

- D，S等：定义边界条件、加载条件等。

3. Postprocessor命令：用于后处理和分析结果的可视化。

- /POST1：进入后处理器界面。

- PLOT，PDEF等：绘制图形、定义图形属性等。

- PRINT，*VWRITE等：输出结果数据。

三、使用ANSYS命令流语法进行仿真分析使用ANSYS命令流语法进行仿真分析的一般步骤如下：1. 导入几何模型：使用CAD软件创建几何模型，并将其导入ANSYS 中。

2. 定义材料属性：根据实际材料的物理特性，使用MP命令定义材料属性。

3. 网格划分：使用网格划分命令划分几何模型，生成有限元网格。

Ansys 有限元分析一维框架（线模型）一、CAD画图，以 iges 格式输出。

二、导入 iges 文件三、输入Ansys 命令流/ PREP7 !进入前处理ET,1,beam3 !选择单元类型R,1,6.5e-7,6.8e-4 !给出实常数(横截面积、惯性矩)MP,EX,1,3e11 !给出材料的弹性模量划分单元LSEL,ALL !选择所有的线LESIZE,all, , ,10, , , , ,1 !将所选择的线划分成 10 段lmesh,all手动加载d,1,all !1号节点施加全约束 (X,Y方向都有约束不包含力偶) F,2,FY,-3000 !在 2 号节点处施加 Y 方向的力(-3000)FINISH !结束前处理状态/SOLU !进入求解模块SOLVE !求解FINISH !结束求解状态/POST1 !进入后处理PLDISP,1 !显示变形状况FINISH !结束后处理二维平面（面模型）一、CAD画图，以 iges 格式输出。

二、导入 iges 文件三、输入Ansys 命令流/PREP7 !进入前处理模块/TITLE, NMEHZANTYPE,STATIC !设置静态分析ET,1, PLANE182 !设置1号单元(用于平面)MP,EX,1,3E7 !设置1号材料的弹模MP,NUXY,1,0.3 !设置1号材料的泊松比MP,DENS,1,7800 !设置1号材料的密度MP,ALPX,1,1E-5 !设置1号材料的热膨胀率R,1,6.5e-7,6.8e-4 !给出实常数(横截面积、惯性矩) 划分单元LSEL,ALL !选择所有的线LESIZE,all, , ,10, , , , ,1 !将所选择的线划分成 10 段! MSHAPE,1,2D !设置三角形单元MSHAPE,0,2D !设置四边形单元MSHKEY,1 !设置映射划分AMESH,1 !对面 No.1 进行网格划分ALLSEL,ALL !选择所有的对象手动加载ACEL,0,9.8,0, !在Y方向施加重力加速度Allsel !选择所有内容Outres,all,all !输出所有内容FINISH !结束前处理状态/SOLU !进入求解模块SOLVE !求解FINISH !结束求解状态SAVE/POST1 !进入后处理器PLDISP,1 !绘制变形和未变形图PLNSOL,U,X,0,1 !绘制X方向位移图PLNSOL,S,X,0,1 !绘制X方向应力图PLNSOL,U,Y,0,1 !绘制Y方向位移图PLNSOL,S,Y,0,1 !绘制Y方向应力图PLNSOL,S,1,0,1 !绘制第一主应力图PLNSOL,S,3,0,1 !绘制第三主应力图plnsol,s,eqv,0,1 !显示等效应力云图PLLS, ISHEAR, JSHEAR ! 结构剪力分布图PLLS, IMOMENT, JMOMENT ! 结构弯矩分布图将画图区域背景设置为白色/RGB,INDEX,100,100,100, 0/RGB,INDEX, 80, 80, 80,13/RGB,INDEX, 60, 60, 60,14/RGB,INDEX, 0, 0, 0,15/REPLOT。

!注参数命名：h（高度），w（宽度），t（厚度），sec（代表截面信息）!单位：mm!柱截面尺寸HW300(截面高度)*300(翼缘宽度)*10(腹板厚度)*15(翼缘厚度) hw_sec_h = 300hw_sec_w = 300hw_sec_t1 = 10hw_sec_t2 = 15!梁截面尺寸HN250*125*6*9hn_sec_h = 250hn_sec_w = 125hn_sec_t1 = 6hn_sec_t2 = 9!T型肋加强板尺寸HT75*125*6*9ht_sec_h = 75ht_sec_w = 125ht_sec_t1 = 6ht_sec_t2 = 9ht_l = 1000 !长度!混凝土板厚度尺寸con_sec_t = 120 !(修改）!模型整体尺寸mod_h = 3000 !模型的高mod_w1 = 640 !模型横向宽度原3000mod_w2 = 5100 !模型纵向宽度!其他参数rebar_vr = 0.014 !体积率（配筋率）为1.4％（修改）!横向钢筋？？？6@200??nail_dis = 100 !栓钉间距为100mm （修改）gridding = 100 !网格steelbar = 200 !钢筋间隔concrete.mac!-------------------------------------------------------------------!model1,钢筋全部由实常数定义的配筋率!先运行参数定义命令define.mac/FILNAME,model,0/prep7!定义属性et,1,solid65,,,,,,3 !定义混凝土板单元KEYOPT(6) 混凝土非线性解输出控制:3 -- 同时还给出积分点的解et,2,SHELL181 !定义钢梁单元et,3,combin39,,,0 !定义弹簧单元combin39et,4,solid45 !定义垫板单元(增加垫块以消除混凝土单元的应力集中)et,5,link8 !定义link8单元mp,ex,1,3E4 !定义混凝土板的弹性模量N/mm2mp,prxy,1,0.2 !定义混凝土板的泊松比mp,dens,1,2.6e-9 !定义混凝土板的密度mp,ex,2,2.06E5 !定义钢梁的弹性模量mp,prxy,2,0.3 !定义钢梁的泊松比mp,dens,2,7.8e-9mp,ex,3,2.0E5 !定义钢筋的弹性模量mp,prxy,3,0.3 !定义钢筋的泊松比mp,dens,3,7.85e-9mp,ex,4,2.02E5 !定义垫板材料特性mp,prxy,4,0.3tb,miso,1 !混凝土屈服准则*do,i,1,17,1*if,i,LE,7,THENx=0.0001*2*iy=(2.07*(x/1.58e-3)+(3-2*2.07)*(x/1.58e-3)*(x/1.58e-3)+0.07*(x/1.58e-3)*(x/1.58e-3)*(x/1.58e-3))*26.1*ELSExtemp=0.0001*2*i/1.58e-3x=0.0001*2*iy=xtemp*26.1/(1.13*(xtemp-1)*(xtemp-1)+xtemp)*ENDIFtbpt,,x,y*enddotbpt,,0.0002,6!该处将0.0033改为了0.0035tbpl,miso,1tb,concr,1 !混凝土破坏准则tbdata,,0.6,1.0,2.61,-1!混凝土材料的前四个实常数的含义!1 裂缝张开剪力传递系数.!2 裂缝闭合剪力传递系数!3 单轴抗拉强度!4 单轴抗压强度! 当变量3（4）被设为-1时表示混凝土无开裂（无压碎）tb,bkin,2,1,2 !激活钢梁的温度特性？？？mkintbdata,,235,2000tbpl,bkin,2tb,bkin,3,1,2 !激活钢筋的温度特性tbdata,,335,2000 !320屈服应力，10代表屈服后的切线模量tbpl,bkin,3r,1,3,rebar_vr,0,0,0,0 !体积率，方向角3是什么意思？!r,1,3,0.0089,90,90,3,0.007819rmore,0,0 !定义混凝土板实常数（三个方向的钢筋）!定义钢梁腹板厚度r,2,hw_sec_t1,hw_sec_t1,hw_sec_t1,hw_sec_t1 !定义钢梁腹板厚度(柱子)r,3,hn_sec_t1,hn_sec_t1,hn_sec_t1,hn_sec_t1 !定义钢梁腹板厚度(水平梁)!定义钢梁上下翼缘的厚度r,4,hw_sec_t2,hw_sec_t2,hw_sec_t2,hw_sec_t2 !定义钢梁上下翼缘的厚度(柱子) r,5,hn_sec_t2,hn_sec_t2,hn_sec_t2,hn_sec_t2 !定义钢梁上下翼缘的厚度(水平梁)r,6,0,0,0.02,4607.0,0.04,6765.5 !定义弹簧的荷载变形曲线rmore,0.05,7651.1,0.06,8457.1,0.07,9201.7rmore,0.08,9896.9,0.09,10551.2,0.1,11170.8rmore,0.2,16154.6,0.3,19890.4,0.4,22932.2rmore,0.5,25506.4,0.6,27734.7,0.7,29692.3rmore,0.8,31430.3,0.9,32985.4,1,34385.1rmore,2,43095.0,4,100000,!3,46937.7,4,50000,r,7,12 !定义link8单元的面积!*KEYOPT,3,1,0KEYOPT,3,2,0KEYOPT,3,3,2KEYOPT,3,4,0KEYOPT,3,6,0!*!********************************************************************** !开始建立几何模型!********************************************************************** !先建柱子!********************************************************************** wpcsys,-1,0csys,4 !在局部坐标系中建立柱子模型wpoffs,-(mod_w1+hw_sec_w*0.5),-mod_w2*0.5,0wprota,,90 !(positive Y toward Z)wpoffs,,,-hw_sec_h*0.5blc4,0,0,hw_sec_w,mod_h+con_sec_twpoffs,,,hw_sec_hblc4,0,0,hw_sec_w,mod_h+con_sec_twprota,,,90 !(positive Z toward X)wpoffs,,,hw_sec_w*0.5blc4,0,0,hw_sec_h,mod_h+con_sec_taptn,allasel,allwpcsys,-1,0wpoffs,,,mod_h-hn_sec_t2*0.5asbw,allwpoffs,,,-hn_sec_hasbw,all!!!!!纵梁wpcsys,-1,0csys,4 !在局部坐标系中建立纵梁模型asel,invert !反选wpoffs,-mod_w1,-mod_w2*0.5,mod_h-hn_sec_t2*0.5blc4,-hn_sec_w*0.5,-hw_sec_h*0.5,hn_sec_w,(mod_w2+hw_sec_h)*0.5wpoffs,,,-hn_sec_hblc4,-hn_sec_w*0.5,-hw_sec_h*0.5,hn_sec_w,(mod_w2+hw_sec_h)*0.5 wprota,,,-90 !(positive Z toward X)blc4,0,-hw_sec_h*0.5,hn_sec_h,(mod_w2+hw_sec_h)*0.5cm,hn_temp,areawpcsys,-1,0!agen,3,hn_temp,,,mod_w1aptn,allasel,all!!切割梁wpcsys,-1,0wpoffs,-mod_w1,-(mod_w2+hn_sec_w)*0.5,mod_h-hn_sec_t2*0.5 wpro,,90wpro,,,90wpoffs,,,-hn_sec_w*0.5asbw,allwpoffs,,,hn_sec_wasbw,allaptn,all!混凝土板wpcsys,-1,0csys,4 !在局部坐标系中建立柱子模型wpoffs,-mod_w1,-(mod_w2+hw_sec_h)*0.5,mod_hblc4,-mod_w1*0.5,0,mod_w1,(mod_w2+hw_sec_h)*0.5,con_sec_t!切体wpcsys,-1,0wpoffs,-mod_w1,-mod_w2*0.5,mod_h-hn_sec_t2*0.5wpro,,90!vsbw,all!wpoffs,,,-hw_sec_h*0.5!vsbw,allwpro,,,90vsbw,allwpoffs,,,-hn_sec_w*0.5vsbw,allwpoffs,,,hn_sec_wvsbw,all!!!付属性ALLSEL,BELOW,VOLUasel,invertcm,gangjiegou,areawpcsys,-1,0wpoffs,-mod_w1,-(mod_w2+hn_sec_h)*0.5,mod_h-hn_sec_t2*0.5 asel,r,loc,z,wpoffs,,,-hn_sec_hasel,a,loc,z,cm,hnsect2,areaAA TT, 2, 5, 2, 0, !!!!梁翼缘cmsel,s,gangjiegou,areacmsel,u,hnsect2,areawpcsys,-1,0wpoffs,-mod_w1,-mod_w2*0.5,mod_h-hn_sec_t2*0.5asel,r,loc,y,hw_sec_w*0.5+0.001,mod_w2cm,hnsect1,areaAA TT, 2, 3, 2, 0, !!!!!梁腹板cmsel,s,gangjiegou,areacmsel,u,hnsect2,areacmsel,u,hnsect1,areacm,hwall,areaasel,r,loc,x,cm,hwsect1,areaAA TT, 2, 2, 2, 0, !!!!!柱子腹板cmsel,s,hwall,areacmsel,u,hwsect1,areaAA TT, 2, 4, 2, 0, !!!!!柱子翼缘!!!!钢结构网格cmsel,s,gangjiegou,areaESIZE,gridding,0,AMESH,allnummrg,all!!!!!!!选钢筋切体wpcsys,-1,0allsel,allKWPA VE, 33wpoffs,,,-20vsbw,allwpcsys,-1,0KWPA VE, 33wpoffs,20,wpro,,,90vsbw,all*do,i,1,mod_w1/steelbar,1 wpoffs,,,steelbar !!!!!!改了vsbw,all*enddo!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!体模型save.amesh!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!选钢筋的线wpcsys,-1,0allsel,allKWPA VE, 33wpoffs,20,,-20lsel,r,loc,zcm,ltemp,line !选出那一层的线lsel,r,loc,x,0cm,ltemp1,linecmsel,s,ltemp,line*do,i,1,mod_w1/steelbar,1lsel,r,loc,x,i*steelbarcmsel,a,ltemp1,linecm,ltemp1,linecmsel,s,ltemp,line*enddocmsel,s,ltemp1,lineLATT,3,7,5, , , ,ESIZE,gridding,0,LMESH,all!!!!!!!!!!!!!!!!!体单元allsel,allESIZE,gridding,0,V ATT, 1, 1, 1, 0 !体属性vmesh,all!**************************************************** !加弹簧、耦合!上混泥土板!***************************type,3 !设定弹簧单元real,6wpcsys,-1,0wpoffs,-mod_w1,nsel,s,loc,xnsel,r,loc,y,0,-(mod_w2-hw_sec_w)*0.5 !!1400nsel,r,loc,z,mod_h-0.001,mod_h+0.001cm,enod,node*get,max0,node,0,count !max1=15*dim,ojd0,,max0*dim,jd0,,max0*get,nod0,node,0,num,minojd0(1)=nod0*do,i,2,max0ojd0(i)=ndnext(ojd0(i-1))*enddoallsel,allnsel,allcmsel,u,enod*do,i,1,max0nod0=ojd0(i)j0=nnear(nod0)jd0(i)=j0*enddonsel,all*do,i,1,max0e,ojd0(i),jd0(i)*enddoallsel,all!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!node(x,y,z) !返回最近节点的编号!nnear(n) !返回最接近n的节点编号!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!耦合纵梁节点wpcsys,-1,0wpoffs,-mod_w1,!nsel,r,loc,y,0,-2400 !!1400nsel,r,loc,z,mod_h-0.001,mod_h+0.001nsel,r,loc,x,-hn_sec_w*0.5,hn_sec_w*0.5cm,cmljnod,node*get,max1,node,0,count !max1=15*dim,ojd,,max1*dim,jd,,max1*get,nod1,node,0,num,minojd(1)=nod1*do,i,2,max1ojd(i)=ndnext(ojd(i-1))*enddoallsel,allnsel,allcmsel,u,cmljnod*do,i,1,max1nod1=ojd(i)j=nnear(nod1)jd(i)=j*enddonsel,allji = 1*do,i,1,max1cp,ji,ux,ojd(i),jd(i)cp,ji+1,uz,ojd(i),jd(i)ji=ji+2*enddoallsel,all!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!node(x,y,z) !返回最近节点的编号!nnear(n) !返回最接近n的节点编号!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!耦合端部节点wpcsys,-1,0wpoffs,-mod_w1,nsel,s,loc,x,-hn_sec_w*0.5,hn_sec_w*0.5nsel,r,loc,y,-(mod_w2+hw_sec_w)*0.5 ,-(mod_w2-hw_sec_w)*0.5 !!1400nsel,r,loc,z,mod_h-0.001,mod_h+0.001cm,egnod,node*get,max2,node,0,count !max1=15*dim,ojd2,,max2*dim,jd2,,max2*get,nod2,node,0,num,minojd2(1)=nod2*do,i,2,max2ojd2(i)=ndnext(ojd2(i-1))*enddoallsel,allnsel,allcmsel,u,egnod*do,i,1,max2nod2=ojd2(i)j2=nnear(nod2)jd2(i)=j2*enddonsel,allji2 = ji + 1*do,i,1,max2cp,ji2,uy,ojd2(i),jd2(i)ji2=ji2+1*enddoallsel,all!!!!!!!!!!!载荷wpcsys,-1,0nsel,s,loc,z,D,all, , , , , ,ALL, , , , ,!ACEL,0,0,0,nsel,s,loc,y,D,all, , , , , ,UY, , , , ,allsel,allwpcsys,-1,0wpoffs,-mod_w1,-(mod_w2-hw_sec_h)*0.5,mod_h-hn_sec_t2*0.5 nsel,r,loc,z,nsel,r,loc,x,nsel,r,loc,y,0,mod_h-hn_sec_t2*0.5cm,N_load,nodeallsel,allwpcsys,-1,0!cmsel,s,N_load,node!*get,Nnod,node,0,count!*Dim,Nodes,array,Nnod!*get,Nd,node,0,num,min!*do,I,1,Nnod,1! Nodes(I)=Nd! F,Nd,FZ,-11000 !!!!!2000-20000 ! Nd=NDNEXT(Nd)!*ENDDO!!SFTRAN!allsel,all!wpcsys,-1,0!!/sol!cnvtol,f,,0.05,2 !定义收敛条件,使用缺省的V ALUE!!nsubst,50 !定义子步数!outres,all,all !输出每一子步的结果!autots,1 !打开自动时间步控制!lnsrch,1 !打开线性搜索!ncnv,2 !如果不收敛时结束而不退出!!neqit,50 !每一子步中方程的迭代次数限值!pred,on !打开预测器!!ANTYPE,0!NLGEOM,1!NSUBST,100,0,0!OUTRES,ERASE!OUTRES,ALL,LAST!AUTOTS,-1.0!PSTRES,1!TIME,20。

[整理]shell单元厚度复合材料.6.1 复合材料结构分析基本过程6.1.1 概述复合材料是由两种或两种以上物理或化学性质不同的材料复合在一起而形成的一种多相固体材料，其主要优点是具有很高的比刚度(刚度与密度之比)。

复合材料作为结构材料应用已有很长的历史。

目前，复合材料的应用已非常普遍，其应用范围涉及航空、航天、军事、民用等诸多领域。

ANSYS程序提供了一种特殊的单元、层单元来模拟复合材料，利用这些单元就可以进行任意的复合材料结构分析。

复合材料结构分析也包括建模、加载求解及后处理3个基本步骤，其中加载求解及后处理基本同于一般的结构分析过程，建模部分具有其特殊性，下面主要对其建模部分进行详细讨论。

6.1.2 建立复合材料模型与一般的各向同性材料相比，复合材料的建模过程要相对复杂。

由于各层材料性能为任意正交各向异性，材料性能与材料主轴取向有关，所以在定义各层材料性能和方向时要特别注意。

在本节中，主要探讨以下4个问题。

1.选择适当的单元类型用于建立复合材料模型的单元有SHELL99、SHELL91、SHELL181、SOLSH190、SOLID46、SOLID186和SOLID191 7种单元。

单元类型的选择主要根据具体的应用和所需计算的结果类型来确定。

(1)SHELL99单元SHELL99是一种8节点3D壳单元，每个节点有6个自由度。

该类单元主要适用于薄到中等厚度的板和壳结构，一般要求结构宽厚比大于10。

对于宽厚比小于10的结构，则应考虑选择SOLID46单元建模。

SHELL99允许有多达250层的等厚度材料层，或者是125层的厚度在单元面内成双线性变化的不等厚度材料层。

如果材料层大于250，用户可通过输入自定义的材料矩阵来建立模型。

SHELL99单元可进行失效分析。

另外，该类型单元可以将单元节点偏置到结构的表层或底层。

(2)SHELL91单元SHELL91和SHELL99相类似，只是它允许的复合材料最多有100层，而且用户不能输入自定义的材料性能矩阵。

ansys命令流学习笔记5-圆柱形shell单元的复合材料分析! ANSYS命令流学习笔记15-圆柱形shell单元的复合材料分析!学习重点：!1、熟悉单元坐标系下的铺层当零件形状为规则圆筒时，如何进行铺层？建立局部的柱坐标系，将需要铺层单元坐标设置为局部坐标系，进行铺层即可。

譬如圆筒铺层的单元坐标系要建立局部圆柱坐标系。

如果还使用笛卡尔坐标系，铺层也能进行，但是铺层方向有很大不同，求解结果也会异常。

所以划分网格时，确认单元坐标系选择，划分网格之后，检查单元坐标系情况。

确认铺层方向符合预期要求。

本例中要特别注意横向（即Y向）是否符合要求。

!2、熟悉圆面的建模和局部坐标系建立不解释!3、熟悉利用MPC施加扭矩APDL如何对一个圆周施加扭矩？在圆心处建立一个节点，然后用MPC单元连接圆心节点和圆周节点，然后在圆心节点上施加一个扭矩即可。

注意将MPC单元的属性改为刚性梁。

注意这里MPC单元的利用，也是自己的一些理解。

很多细节也不知道如何在APDL实现。

!问题描述! 传动轴长度为1m，壁厚0.003m，直径0.08m，铺层共十层，角度为-45/45/-45/45/-45/45/-45/45/-45/45。

一端固定，一端圆周施加扭矩M=2000N·m。

复合材料为横向正交各向异性Ex，Ey，Ez，Vxy，Vyz，Vxz，Gxy，Gyz，Gxz分别为195e9Pa, 35e9Pa, 35e9Pa,0.28, 0.3, 0.3, 15e9Pa, 3.78e9Pa, 15e9Pa。

应力失效参数：+X:767E6Pa; -X:392E6Pa; +Y:20E6Pa; -Y:70E6Pa; +Z:30E6Pa; -Z:55E6Pa; Sxy: 41E6Pa; Syz: 30E6Pa; Sxz:41E6Pa。

应变失效参数：+X:0.05; -X:0.045; +Y:0.08; -Y:0.06; +Z:0.04; -Z:0.045; Sxy: 0.035; Syz: 0.042; Sxz:0.025。