ANSYS的Follw201（随动荷载）单元的简单应用

ANSYS的Follw201单元的简单应用

ANSYS的Follw201单元是ansys的几个特殊单元（比如mesh200）之一，称为随动荷载单元。都知道在ansys里面施加压力载荷pressure时，其实载荷是可以随动的，也就是能够一直保持着面的法线方向，而施加集中了或者力矩时则不能保证。Follw201单元便能解决这个问题。

Follw201单元是一个单节点的3D单元，具有六个自由度，只能够覆盖在既有单元节点上，而且节点必须具有3个平移自由度和3个转动自由度，也即是只能用在梁单元和壳单元上，实体单元仅有三个自由度。

Follw201单元主要用于几何非线性分析问题中，在这类问题的分析过程中几何会发生比较大的变形，面或线的法线方向可能发生比较大的变化，施加的载荷的方向是否随动对结果的影响非常大。也就是用到此单元时会配对使用Nlgeon,on命令以打开大变形开关。如下图所示为单元示意图。

图1

每个单元有两个面，面1用于设定集中力的大小，面2用于设置力矩的大小，面的方向在应用时是通过单元的实常数进行定义的。

另外还需要注意，有限元求解的时候大部分是求解对称矩阵，但随动荷载单元的应用则包括了随动荷载刚化效应，使刚度矩阵为非对称的，因此需要采用非对称求解器进行计算。

下面是具体应用，建一根梁单元，在梁的端部施加随动集中力。

/prep7

 

!定义参数

EE=207E3

B=10

LCD=300

AA=B*B

IZ=B**4/12

PHZ=EE*IZ/LCD/LCD

 

!定义单元和材料

!201单元不需要定义材料

et,1,beam4

et,2,follw201

mp,ex,1,ee

mp,prxy,1,0.3

 

!定义实常数，实常数1设置梁单元的参数

r,1,aa,iz,iz,b,b

r,2,,1.0

 

!划分梁单元

k,1

k,2,LCD

L,1,2

Lesize,all,,,20

Lmesh,all

 

!在端部节点处建立follw201单元，并得到该单元号

n1=node(Lcd,0,0)

type,2

real,2

e,n1

e1=elmiqr(0,14)

 

!定义约束和载荷

dk,1,all

d,all,uz

sfe,e1,1,pres,,-8*PHZ

 

/solu

antype,0

nlgeon,1

nsubst,50,,20

outres,all,all

solve

 

以上命令流是一个完整的应用，其中几个命令稍作解释。

r,2,,1.0

该命令定义follw201单元实常数，用于设置后续集中力所施加的方向，如下图所示，此处表示沿着y轴施加集中力。

图2

e,n1

e1=elmiqr(0,14)

以上两行分别在节点n1处建立follw201单元，并通过函数elmiqr获取建立的单元号。

function elmiqr (ielem,key)

函数用于获取单元的信息，函数参数可取值较多，此处14表示获取最大的单元号，对应的第一个参数需为0，更多用法如下图所示。

图3

经过上面命令流的计算，位移云图如下所示；

图4

上图为真实比例，可以看到变形很大。