热应力分析结果有错误，求教知情高手

zongdao

使用生死单元，每一步激活一部分焊缝。但在第一步结束时，系统就提示错误，说部分单元变形严重。问怎么会产生这么奇怪的变形呢。

zongdao

察看了一下帮助文件，可能是生死单元带来的系数矩阵突变造成的。我按帮助说的，减少了步长和激活单元的速度，可是还是不行。要挂了，兄弟们谁有类似经验，可千万要在某有生之年不吝赐教啊。

frogfish

单元生死应用实例（命令行格式）
问题描述
等截面杆两端固定，承受均匀的温度载荷时将其中间1/3段移去。过程是将其应变自由化并移去均匀温度。分析其热应力和应变情况。
  

1.    /PREP7   
   
2. 
   
3.    /TITLE, ELEMENT BIRTH/DEATH IN A FIXED BAR WITH THERMAL LOADING
   
4. 
   
5.    ET,1,LINK1          !二维杆单元
   
6. 
   
7.    MP,EX,1,30E6        !材料特性
   
8. 
   
9.    MP,ALPX,1,.00005
   
10. 
    
11.    MP,EX,2,30E6
    
12. 
    
13.    MP,ALPX,2,.00005    !重新‘出生’单元的特性
    
14. 
    
15.    MP,REFT,2,100       !单元出生的参考温度
    
16. 
    
17.    R,1,1.0
    
18. 
    
19.    N,1  
    
20. 
    
21.    N,4,10   
    
22. 
    
23.    FILL
    
24. 
    
25.    E,1,2     
    
26. 
    
27.    EGEN,3,1,-1         !生成三个单元
    
28. 
    
29.    FINISH   
    
30. 
    
31.    
    
32. 
    
33.    /SOLU   
    
34. 
    
35.    ANTYPE,STATIC
    
36. 
    
37.    D,1,ALL,,,4,3       !固定杆的两端
    
38. 
    
39.    TREF,0              !参考温度0度
    
40. 
    
41.    TUNIF,100           !均匀温度载荷
    
42. 
    
43.    NROPT,FULL
    
44. 
    
45.    OUTPR,BASIC,ALL
    
46. 
    
47.    SOLVE   
    
48. 
    
49.    EKILL,2             !‘杀死’中间的单元
    
50. 
    
51.    SOLVE
    
52. 
    
53.    EALIVE,2            !重新激活中间单元
    
54. 
    
55.    MPCHG,2,2           !将材料特性改为2以生成自由应变单元
    
56. 
    
57.    SOLVE
    
58. 
    
59.    TUNIF,0             !删除温度载荷
    
60. 
    
61.    SOLVE

复制代码

   

frogfish

1. !下面的命令流进行的是一个简单的二维焊接分析, 利用ANSYS单元生死和热-结构耦合分析功能进
   
2. 
   
3. !行焊接过程仿真, 计算焊接过程中的温度分布和应力分布以及冷却后的焊缝残余应力。  
   
4. 
   
5.   
   
6. 
   
7. /title,Weld Analysis by "Element Birth and Death"  
   
8. 
   
9. /prep7  
   
10. 
    
11. /unit,si ! 采用国际单位制  
    
12. 
    
13. !  
    
14. 
    
15. et,1,13,4 ! 13号二维耦合单元, 同时具有温度和位移自由度  
    
16. 
    
17. et,2,13,4  
    
18. 
    
19. !  
    
20. 
    
21. ! 1号材料是钢  
    
22. 
    
23. ! 2号材料是铝  
    
24. 
    
25. ! 3号材料是铜  
    
26. 
    
27. ! 铝是本次分析中的焊料, 它将钢结构部分和铜结构部分焊接起来  
    
28. 
    
29. ! 下面是在几个温度点下, 各材料的弹性模量  
    
30. 
    
31. mptemp,1,20,500,1000,1500,2000  
    
32. 
    
33. mpdata,ex,1,1,1.93e11,1.50e11,0.70e11,0.10e11,0.01e11  
    
34. 
    
35. mpdata,ex,2,1,1.02e11,0.50e11,0.08e11,0.001e11,0.0001e11  
    
36. 
    
37. mpdata,ex,3,1,1.17e11,0.90e11,0.30e11,0.05e11,0.005e11  
    
38. 
    
39. !  
    
40. 
    
41. ! 假设各材料都是双线性随动硬化弹塑性本构关系  
    
42. 
    
43. ! 下面是各材料在各温度点下的屈服应力和屈服后的弹性模量  
    
44. 
    
45. tb,bkin,1,5  
    
46. 
    
47. tbtemp,20,1  
    
48. 
    
49. tbdata,1,1200e6,0.193e11  
    
50. 
    
51. tbtemp,500,2  
    
52. 
    
53. tbdata,1, 933e6,0.150e11  
    
54. 
    
55. tbtemp,1000,3  
    
56. 
    
57. tbdata,1, 435e6,0.070e11  
    
58. 
    
59. tbtemp,1500,4  
    
60. 
    
61. tbdata,1, 70e6,0.010e11  
    
62. 
    
63. tbtemp,2000,5  
    
64. 
    
65. tbdata,1, 7e6,0.001e11  
    
66. 
    
67. !  
    
68. 
    
69. tb,bkin,2,5  
    
70. 
    
71. tbtemp,20,1  
    
72. 
    
73. tbdata,1,800e6,0.102e11  
    
74. 
    
75. tbtemp,500,2  
    
76. 
    
77. tbdata,1,400e6,0.050e11  
    
78. 
    
79. tbtemp,1000,3  
    
80. 
    
81. tbdata,1, 70e6,0.008e11  
    
82. 
    
83. tbtemp,1500,4  
    
84. 
    
85. tbdata,1, 1e6,0.0001e11  
    
86. 
    
87. tbtemp,2000,5  
    
88. 
    
89. tbdata,1,0.1e6,0.00001e11  
    
90. 
    
91. !  
    
92. 
    
93. tb,bkin,3,5  
    
94. 
    
95. tbtemp,20,1  
    
96. 
    
97. tbdata,1,900e6,0.117e11  
    
98. 
    
99. tbtemp,500,2  
    
100. 
     
101. tbdata,1,700e6,0.090e11  
     
102. 
     
103. tbtemp,1000,3  
     
104. 
     
105. tbdata,1,230e6,0.030e11  
     
106. 
     
107. tbtemp,1500,4  
     
108. 
     
109. tbdata,1, 40e6,0.005e11  
     
110. 
     
111. tbtemp,2000,5  
     
112. 
     
113. tbdata,1, 4e6,0.0005e11  
     
114. 
     
115. !  
     
116. 
     
117. ! 材料密度(假设为常值)  
     
118. 
     
119. mp,dens,1,8030  
     
120. 
     
121. mp,dens,2,4850  
     
122. 
     
123. mp,dens,3,8900  
     
124. 
     
125. ! 热膨胀系数(假设为常值)  
     
126. 
     
127. mp,alpx,1,1.78e-5  
     
128. 
     
129. mp,alpx,2,9.36e-6  
     
130. 
     
131. mp,alpx,3,1.66e-5  
     
132. 
     
133. ! 泊松比(假设为常值)  
     
134. 
     
135. mp,nuxy,1,0.29  
     
136. 
     
137. mp,nuxy,2,0.30  
     
138. 
     
139. mp,nuxy,3,0.30  
     
140. 
     
141. ! 热传导系数(假设为常值)  
     
142. 
     
143. mp,kxx,1,16.3  
     
144. 
     
145. mp,kxx,2,7.44  
     
146. 
     
147. mp,kxx,3,393  
     
148. 
     
149. ! 比热(假设为常值)  
     
150. 
     
151. mp,c,1,502  
     
152. 
     
153. mp,c,2,544  
     
154. 
     
155. mp,c,3,385  
     
156. 
     
157. ! 热膨胀系数(假设为常值)  
     
158. 
     
159. ! 由于该13号单元还有磁自由度, 此处假设一磁特性, 但并不影响我们所关心的结果  
     
160. 
     
161. mp,murx,1,1  
     
162. 
     
163. mp,murx,2,1  
     
164. 
     
165. mp,murx,3,1  
     
166. 
     
167. ! 假设焊料(铝)焊上去后的初始温度是1500℃  
     
168. 
     
169. mp,reft,1,20  
     
170. 
     
171. mp,reft,2,1500  
     
172. 
     
173. mp,reft,3,20  
     
174. 
     
175. !  
     
176. 
     
177. ! 下面建立几何模型  
     
178. 
     
179. csys,0  
     
180. 
     
181. k,1,0,0,0  
     
182. 
     
183. k,2,0.5,0,0  
     
184. 
     
185. k,3,1,0,0  
     
186. 
     
187. k,4,0,0.3,0  
     
188. 
     
189. k,5,0.35,0.3,0  
     
190. 
     
191. k,6,0.65,0.3,0  
     
192. 
     
193. k,7,1,0.3,0  
     
194. 
     
195. a,1,2,5,4  
     
196. 
     
197. a,2,6,5  
     
198. 
     
199. a,2,3,7,6  
     
200. 
     
201. ! 划分单元  
     
202. 
     
203. esize,0.025  
     
204. 
     
205. type,2  
     
206. 
     
207. mat,2  
     
208. 
     
209. amesh,2  
     
210. 
     
211. esize,0.05  
     
212. 
     
213. type,1  
     
214. 
     
215. mat,1  
     
216. 
     
217. amesh,1  
     
218. 
     
219. mat,3  
     
220. 
     
221. amesh,3  
     
222. 
     
223. eplot  
     
224. 
     
225. !  
     
226. 
     
227. /solu  
     
228. 
     
229. antype,4 ! 瞬态分析  
     
230. 
     
231. trnopt,full  
     
232. 
     
233. !  
     
234. 
     
235. ! 在模型的左边界加位移约束  
     
236. 
     
237. nsel,all  
     
238. 
     
239. *get,minx,node,,mnloc,x  
     
240. 
     
241. nsel,s,loc,x,minx  
     
242. 
     
243. d,all,ux,0  
     
244. 
     
245. *get,miny,node,,mnloc,y  
     
246. 
     
247. nsel,r,loc,y,miny  
     
248. 
     
249. d,all,uy,0  
     
250. 
     
251. !  
     
252. 
     
253. ! 假设在模型的左右边界处温度始终保持在20℃, 其它边界条件如对流、辐射等都可  
     
254. 
     
255. ! 施加，此处因只是示意而已，故只施加恒温边界条件。  
     
256. 
     
257. nsel,all  
     
258. 
     
259. *get,minx,node,,mnloc,x  
     
260. 
     
261. nsel,s,loc,x,minx  
     
262. 
     
263. d,all,temp,20  
     
264. 
     
265. nsel,all  
     
266. 
     
267. *get,maxx,node,,mxloc,x  
     
268. 
     
269. nsel,s,loc,x,maxx  
     
270. 
     
271. d,all,temp,20  
     
272. 
     
273. !  
     
274. 
     
275. ! 由于第二个面是焊料所在区域，因此，首先将该区域的单元"死"掉  
     
276. 
     
277. nna=2  
     
278. 
     
279. esel,all  
     
280. 
     
281. *get,emax,elem,,num,max  
     
282. 
     
283. asel,s,area,,nna  
     
284. 
     
285. esla  
     
286. 
     
287. *get,nse,elem,,count  
     
288. 
     
289. *dim,ne,,nse  
     
290. 
     
291. *dim,nex,,nse  
     
292. 
     
293. *dim,ney,,nse  
     
294. 
     
295. *dim,neorder,,nse  
     
296. 
     
297. mine=0  
     
298. 
     
299. ! 下面的DO循环用于将焊料区的单元按其形心Y坐标排序，以便后面  
     
300. 
     
301. ! 模拟焊料由下向上逐步"生长"的过程  
     
302. 
     
303. *do,i1,1,nse  
     
304. 
     
305. esel,u,elem,,mine  
     
306. 
     
307. *get,nse1,elem,,count  
     
308. 
     
309. ii=0  
     
310. 
     
311. *do,i,1,emax  
     
312. 
     
313. *if,esel(i),eq,1,then  
     
314. 
     
315. ii=ii+1  
     
316. 
     
317. ne(ii)=i  
     
318. 
     
319. *endif  
     
320. 
     
321. *enddo  
     
322. 
     
323. *do,i,1,nse1  
     
324. 
     
325. *get,ney(i),elem,ne(i),cent,y  
     
326. 
     
327. *get,nex(i),elem,ne(i),cent,x  
     
328. 
     
329. *enddo  
     
330. 
     
331. miny=1e20  
     
332. 
     
333. minx=1e20  
     
334. 
     
335. *do,i,1,nse1  
     
336. 
     
337. *if,ney(i),lt,miny,then  
     
338. 
     
339. miny=ney(i)  
     
340. 
     
341. minx=nex(i)  
     
342. 
     
343. mine=ne(i)  
     
344. 
     
345. *else  
     
346. 
     
347. *if,ney(i),eq,miny,then  
     
348. 
     
349. *if,nex(i),lt,minx,then  
     
350. 
     
351. miny=ney(i)  
     
352. 
     
353. minx=nex(i)  
     
354. 
     
355. mine=ne(i)  
     
356. 
     
357. *endif  
     
358. 
     
359. *endif  
     
360. 
     
361. *endif  
     
362. 
     
363. *enddo  
     
364. 
     
365. neorder(i1)=mine  
     
366. 
     
367. *enddo  
     
368. 
     
369. !  
     
370. 
     
371. max_tem=1500 ! 按照前面假设，焊料的初始温度为1500℃  
     
372. 
     
373. dt1=1e-3 ! 用于建立初始条件的一个很小的时间段  
     
374. 
     
375. dt=5 ! 焊接一个单元所需的时间  
     
376. 
     
377. t=0 ! 起始时间  
     
378. 
     
379. esel,all  
     
380. 
     
381. eplot  
     
382. 
     
383. /auto,1  
     
384. 
     
385. /replot  
     
386. 
     
387. *do,i,1,nse  
     
388. 
     
389. ekill,neorder(i)  
     
390. 
     
391. esel,s,live  
     
392. 
     
393. eplot  
     
394. 
     
395. *enddo  
     
396. 
     
397. allsel,all  
     
398. 
     
399. outres,all,all  
     
400. 
     
401. ic,all,temp,20  
     
402. 
     
403. kbc,1  
     
404. 
     
405. timint,0,struct  
     
406. 
     
407. timint,1,therm  
     
408. 
     
409. timint,0,mag  
     
410. 
     
411. tintp,0.005,,,1,0.5,0.2  
     
412. 
     
413. !  
     
414. 
     
415. !  
     
416. 
     
417. nsub1=2  
     
418. 
     
419. nsub2=40  
     
420. 
     
421. *do,i,1,nse  
     
422. 
     
423. ealive,neorder(i)  
     
424. 
     
425. esel,s,live  
     
426. 
     
427. eplot  
     
428. 
     
429. esel,all  
     
430. 
     
431. ! 下面的求解用于建立温度的初始条件  
     
432. 
     
433. t=t+dt1  
     
434. 
     
435. time,t  
     
436. 
     
437. nsubst,1  
     
438. 
     
439. *do,j,1,4  
     
440. 
     
441. d,nelem(neorder(i),j),temp,max_tem  
     
442. 
     
443. *enddo  
     
444. 
     
445. solve  
     
446. 
     
447. ! 下面的求解用于保证初始的升温速度为零  
     
448. 
     
449. t=t+dt1  
     
450. 
     
451. time,t  
     
452. 
     
453. solve  
     
454. 
     
455. ! 下面的步骤用于求解温度分布  
     
456. 
     
457. *do,j,1,4  
     
458. 
     
459. ddele,nelem(neorder(i),j),temp  
     
460. 
     
461. *enddo  
     
462. 
     
463. t=t+dt-2*dt1  
     
464. 
     
465. time,t  
     
466. 
     
467. nsubst,nsub1  
     
468. 
     
469. solve  
     
470. 
     
471. *enddo  
     
472. 
     
473. t=t+50000  
     
474. 
     
475. time,t  
     
476. 
     
477. nsubst,nsub2  
     
478. 
     
479. solve  
     
480. 
     
481. finish  
     
482. 
     
483.   
     
484. 
     
485. /post1  
     
486. 
     
487.   
     
488. 
     
489. ! 下面的一系列命令用于生成应力的动画文件  
     
490. 
     
491.   
     
492. 
     
493. /seg,dele  
     
494. 
     
495. /cont,1,15,0,1200e6/16,1200e6  
     
496. 
     
497. /dscale,1,1.0  
     
498. 
     
499. avprin,0,0  
     
500. 
     
501. avres,1  
     
502. 
     
503. /seg,multi,stress,0.1  
     
504. 
     
505. esel,all  
     
506. 
     
507. *do,i,1,nse  
     
508. 
     
509. esel,u,elem,,neorder(i)  
     
510. 
     
511. *enddo  
     
512. 
     
513. *do,i,1,nse  
     
514. 
     
515. esel,a,elem,,neorder(i)  
     
516. 
     
517. set,(i-1)*3+1,1  
     
518. 
     
519. plnsol,s,eqv  
     
520. 
     
521. *do,j,1,nsub1  
     
522. 
     
523. set,(i-1)*3+3,j  
     
524. 
     
525. plnsol,s,eqv  
     
526. 
     
527. *enddo  
     
528. 
     
529. *enddo  
     
530. 
     
531. *do,i,1,nsub2  
     
532. 
     
533. set,(nse-1)*3+4,i  
     
534. 
     
535. plnsol,s,eqv  
     
536. 
     
537. *enddo  
     
538. 
     
539. /seg,off,stress,0.1  
     
540. 
     
541. /anfile,save,stress,avi  
     
542. 
     
543.   
     
544. 
     
545. ! 下面的一系列命令用于生成温度的动画文件  
     
546. 
     
547.   
     
548. 
     
549. /seg,dele  
     
550. 
     
551. /cont,1,15,0,1500/16,1500  
     
552. 
     
553. /dscale,1,1.0  
     
554. 
     
555. avprin,0,0  
     
556. 
     
557. avres,1  
     
558. 
     
559. /seg,multi,temp,0.1  
     
560. 
     
561. esel,all  
     
562. 
     
563. *do,i,1,nse  
     
564. 
     
565. esel,u,elem,,neorder(i)  
     
566. 
     
567. *enddo  
     
568. 
     
569. *do,i,1,nse  
     
570. 
     
571. esel,a,elem,,neorder(i)  
     
572. 
     
573. set,(i-1)*3+1,1  
     
574. 
     
575. plnsol,temp  
     
576. 
     
577. *do,j,1,nsub1  
     
578. 
     
579. set,(i-1)*3+3,j  
     
580. 
     
581. plnsol,temp  
     
582. 
     
583. *enddo  
     
584. 
     
585. *enddo  
     
586. 
     
587. *do,i,1,nsub2  
     
588. 
     
589. set,(nse-1)*3+4,i  
     
590. 
     
591. plnsol,temp  
     
592. 
     
593. *enddo  
     
594. 
     
595. /seg,off,temp,0.1  
     
596. 
     
597. /anfile,save,temp,avi  
     
598. 
     
599.   
     
600. 
     
601. finish

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