ANSYS命令流学习笔记圆柱形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，直径，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,, , , 15e9Pa, , 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:; -X:; +Y:; -Y:; +Z:; -Z:; Sxy: ; Syz: ; Sxz:。 !APDL命令： finish /clear

/title, composite shaft /prep7

et,1,shell181 !选择单元181 keyopt,1,8,1 !保存每一层的数据 et,2,184

keyopt,2,1,1 !定义MPC184单元，利用其施加扭矩。将其属性定义为刚性梁

mptemp,1,0 mpdata,ex,1,,195e9 mpdata,ey,1,,35e9 mpdata,ez,1,,35e9 mpdata,prxy,1,, mpdata,pryz,1,, mpdata,prxz,1,, mpdata,gxy,1,,15e9 mpdata,gyz,1,,

mpdata,gxz,1,,15e9 !定义各向同性材料 fc,1,s,xten,767e6 fc,1,s,yten,20e6 fc,1,s,zten,30e6 fc,1,s,xcmp,-392e6 fc,1,s,ycmp,-70e6 fc,1,s,zcmp,-55e6 fc,1,s,xy,41e6 fc,1,s,yz,30e6

fc,1,s,xz,41e6 !定义应力失效准则 fc,1,epel,xten, fc,1,epel,yten, fc,1,epel,zten, fc,1,epel,xcmp, fc,1,epel,ycmp, fc,1,epel,zcmp, fc,1,epel,xy, fc,1,epel,yz,

fc,1,epel,xz, !定义应变失效准则

!用到Tasi-Wu失效准则还需定义应力耦合系数，默认为-1，-1，-1。实际值需要通过双轴试验测定，较难得到。

sectype,1,shell,, !sectype, secID,type,subtype,name,refinekey,定义截面类型

secdata, 3e-4,1,-45,3 !积分点为3个 secdata, 3e-4,1,45,3 secdata, 3e-4,1,-45,3 secdata, 3e-4,1,45,3 secdata, 3e-4,1,-45,3 secdata, 3e-4,1,45,3 secdata, 3e-4,1,-45,3 secdata, 3e-4,1,45,3 secdata, 3e-4,1,-45,3

secdata, 3e-4,1,45,3 !定义铺层 secplot,1 !查看ID为1的section n,1,0,0,1 !建立一个node，为MPC做准备 cylind,, ,0,1,0,360 !在坐标原点，创建一个圆柱体 vdele,all, , ,0 asel,s,loc,z,0,1 asel,u,loc,z,

adele,all, , ,1

allsel !通过加减乘除，得到最终的面

local,11,1,0,0,0 !定义局部圆柱坐标系，原点000，ID=11 type, 1 mat, 1 esys, 11 secnum, 1 esize,

amesh,all !网格划分属性设置，主要选择单元坐标系。 csys,0 type,2 mat,2 e,1,21 *do,i,1,18 e,1,163+i *enddo *do,i,1,17 e,1,2754+i *enddo

!不知道怎么设置MPC连接。。。出此下策。。。。

!如果直接GUI操作，不需要指定MPC单元，直接用contact manage中的contact wizard生成约束方程，约束自由度即可。

f,1,mz,2000 nsel,s,loc,z,0 d,all,all allsel finish

!##################------------------------ /solu

solve !会提示两个警告，一个说是没开大变形，一个说是没定义

MPC单元材料属性，可忽略

finish !求解完成

!##################------------------------ /post1

asel,s,loc,z,, , ,1 !仅仅查看面部分，不看MPC单元。 layer,0 plnsol,u,sum

plnsol,s,eqv !查看整体结构 layer,2 !查看第2层结果 plnsol,s,eqv

layer,0 !切换回查看整体结果 plnsol,fail,emax plnsol,fail,smax

plnsol,fail,twsr !校核三种准则下的危险系数，均小于1，则合格。 finish