ANSYS高级分析技术指南 子结构 使用部分:使用超单元 使用部分可以是任何 ANSYS分析类型( FLOTRAN和显式动力分析除外)。 和普通分析的区别就是一个或几个单元是前面生成的超单元。每个单独的分析指 南中都有做不同分析的详细介绍。在这一部分,我们主要介绍如何将超单元变成 模型的一部分。这个过程有以下几个步骤 清除数据库并指定一个新的工作文件名。 2.建立模型 3.施加边界条件并求解。 第一步:清除数据库并指定一个新的工作文件名 使用部分包含新的模型和新的边界条件。因此,第一步是清除现存的数据 库。这与退出并重新进入 ANSYS的效果是一样的。清除数据库用下列方法 Command: /CLEAR GUI: Utility Menu>File>Clear &Start New 缺省情况下,清除数据库就会重新读入 STARTANS文件。(可以改变这个 设置) 注:如果通过命令行输入来清除数据库时,在( CLEAR命令行中不能有其 他的命令。 新定义的文件名要与生成部分使用的文件名不同。这样,生成部分的文件 就不会被覆盖。用下列方式之一定义新的工作文件名: Command: /FILNAME GUI: Utility Menu> File>Change Jobname 第二步:建立模型 本步是在PREP7中实现的。主要完成以下任务: 1.定义 MATRIX50(超单元)为一种单元。用以下方法: Command ET GUI: Main Menu> Preprocessor>Element Type> Add/Edit/Delete 定义其他非超单元的单元类型。非线性可以使用,取决于进行分析 的类型 3.定义非超单元的单元实参和材料特性。非线性可以使用,取决于进 行分析的类型。 定义非超单元的几何形状。在定义与超单元接触部分时应非常注意 其结点位置要精确重合。(见图4-3) 图4-3超单元与非超单元的接触处结点应与主自由度精确重合 共有三种方法保证结点重合: 4-6
ANSYS 高级分析技术指南 子结构 4-6 使用部分：使用超单元 使用部分可以是任何 ANSYS 分析类型（FLOTRAN 和显式动力分析除外）。 和普通分析的区别就是一个或几个单元是前面生成的超单元。每个单独的分析指 南中都有做不同分析的详细介绍。在这一部分，我们主要介绍如何将超单元变成 模型的一部分。这个过程有以下几个步骤： 1． 清除数据库并指定一个新的工作文件名。 2． 建立模型。 3． 施加边界条件并求解。 第一步：清除数据库并指定一个新的工作文件名。 使用部分包含新的模型和新的边界条件。因此，第一步是清除现存的数据 库。这与退出并重新进入 ANSYS 的效果是一样的。清除数据库用下列方法： Command: /CLEAR GUI: Utility Menu>File>Clear&Start New 缺省情况下，清除数据库就会重新读入 START.ANS 文件。（可以改变这个 设置） 注：如果通过命令行输入来清除数据库时，在/CLEAR 命令行中不能有其 他的命令。 新定义的文件名要与生成部分使用的文件名不同。这样，生成部分的文件 就不会被覆盖。用下列方式之一定义新的工作文件名： Command: /FILNAME GUI: Utility Menu>File>Change Jobname 第二步：建立模型 本步是在 PREP7 中实现的。主要完成以下任务： 1． 定义 MATRIX50（超单元）为一种单元。用以下方法： Command: ET GUI: Main Menu>Preprocessor>Element Type>Add/Edit/Delete 2． 定义其他非超单元的单元类型。非线性可以使用，取决于进行分析 的类型。 3． 定义非超单元的单元实参和材料特性。非线性可以使用，取决于进 行分析的类型。 4． 定义非超单元的几何形状。在定义与超单元接触部分时应非常注意。 其结点位置要精确重合。（见图 4-3） 图 4-3 超单元与非超单元的接触处结点应与主自由度精确重合 共有三种方法保证结点重合：
ANSYS高级分析技术指南 子结构 使用与生成部分同样的结点号码 在生成部分的接触部分结点和使用部分的接触结点使用相同的结点 号码增值(或平移)。(使用 SETRAN,在第五步中说明) ●将这两部分结点所有的自由度固连起来。(用CP系列命令)在不能使 用前两种方法时,这种方法是有效的。定义自由度固连可以用下列方法 Command CP GUI: Main Menu Preprocessor>Coupling/Ceqn>Couple dOFs 如果超单元与其他单元不相连时,在使用部分可以不定义任何单元。 5.用正确的单元类型定义超单元,读入超单元矩阵。 选择正确的单元类型 Command TYPE GUI: Main Menu> Preprocessor>-Modeling-Create>Elements> Elem Attributes 用下列方法读入超单元矩阵(可能要先用其他命令修改矩阵,见后): Command: Se GUI: Main Menu>Preprocessor>Create>Elements>-Superlements-From SUB 如果模型中不包含非超单元,或是包含非超单元但接触处的结点号与 主自由度结点号一致,那么可以用SE命令直接读入超单元: TYPE !单元类型号 SE, GEN !从文件 GEN SUB中读入超单元 SE命令的文件名域表示超单元矩阵的文件名。扩展名SUB是给定的,因 此整个文件名就是 Sename SUB( GEN SUB如上例)。超单元就给定下一个可用的 单元号。 b.如果模型中有非超单元存在,并且接触处的结点号与主自由度的结点 号是有一个偏移量的话,就必须先用新的结点号生成一个新的超单元矩阵,然后 读入新的矩阵 用下列方法生成新的超单元矩阵: Command: SETRAN GUI: Main Menu>Preprocessor>Create>Elements-Superelements-By CS Main Menu> Preprocessor>Create>Elements>-Superelements-By Geom Offset 用下列方法读入新的矩阵 Command: SE GUI: Main Menu>Preprocessor>Create>Elements>-Supree lements-From SUB File 例如,给出超单元矩阵文件 GEN SUB和新的结点偏移量为2000,命令如下: SETTRAN GEN,2000GEN2,SUB生成新的超单元GEN2SUB,偏移 量为2000 TYPE !单元类型号 SE GEN2 !读入新的超单元文件GEN2SUB c.如果模型中包含非超单元而且接触处结点与主自由度结点无任何关系 (一般是结点自由生成的情况),那么先看下面的注意事项 注意:生成部分的主自由度的结点号往往会覆盖使用部分的模型结点号。 这样,读入超单元将覆盖使用部分的模型结点。为了避免这种覆盖,在读入超单 4-7
ANSYS 高级分析技术指南 子结构 4-7 ⚫ 使用与生成部分同样的结点号码。 ⚫ 在生成部分的接触部分结点和使用部分的接触结点使用相同的结点 号码增值（或平移）。（使用 SETRAN，在第五步中说明） ⚫ 将这两部分结点所有的自由度固连起来。（用 CP 系列命令）在不能使 用前两种方法时，这种方法是有效的。定义自由度固连可以用下列方法： Command: CP GUI: Main Menu>Preprocessor>Coupling/Ceqn>Couple DOFs 如果超单元与其他单元不相连时，在使用部分可以不定义任何单元。 5． 用正确的单元类型定义超单元，读入超单元矩阵。 选择正确的单元类型： Command: TYPE GUI: Main Menu>Preprocessor>-Modeling-Create>Elements>Elem Attributes 用下列方法读入超单元矩阵(可能要先用其他命令修改矩阵，见后)： Command: SE GUI: Main Menu>Preprocessor>Create>Elements>-Superlements->From .SUB File a． 如果模型中不包含非超单元，或是包含非超单元但接触处的结点号与 主自由度结点号一致，那么可以用 SE 命令直接读入超单元： TYPE,… ！单元类型号 SE，GEN ！从文件 GEN.SUB 中读入超单元 SE 命令的文件名域表示超单元矩阵的文件名。扩展名.SUB 是给定的，因 此整个文件名就是 Sename.SUB(GEN.SUB 如上例)。超单元就给定下一个可用的 单元号。 b． 如果模型中有非超单元存在，并且接触处的结点号与主自由度的结点 号是有一个偏移量的话，就必须先用新的结点号生成一个新的超单元矩阵，然后 读入新的矩阵。 用下列方法生成新的超单元矩阵： Command: SETRAN GUI: Main Menu>Preprocessor>Create>Elements>-Superelements-By CS Transfer Main Menu>Preprocessor>Create>Elements>-Superelements-By Geom Offset 用下列方法读入新的矩阵： Command: SE GUI: Main Menu>Preprocessor>Create>Elements>-Supreelements-From .SUB File 例如，给出超单元矩阵文件 GEN.SUB 和新的结点偏移量为 2000，命令如下： SETTRAN,GEN,,2000,GEN2,SUB !生成新的超单元 GEN2.SUB，偏移 量为 2000 TYPE,… !单元类型号 SE,GEN2 !读入新的超单元文件 GEN2.SUB c． 如果模型中包含非超单元而且接触处结点与主自由度结点无任何关系 （一般是结点自由生成的情况），那么先看下面的注意事项： 注意：生成部分的主自由度的结点号往往会覆盖使用部分的模型结点号。 这样，读入超单元将覆盖使用部分的模型结点。为了避免这种覆盖，在读入超单
ANSYS高级分析技术指南 子结构 元前使用结点号偏移。在这种情况下,在使用SE命令前先存储数据库文件。 因此,应该先存储数据库文件SAVE],再用 SETRAN命令用新的结点偏移 量生成新的超单元矩阵,最后用SE命令读入新的矩阵。用 CRINTF命令(Main Menu> Preprocessor> Coupling/Ceqn> Coincident Nodes)将接触处的结点连接。例 如,给出超单元矩阵文件 GEN SU GETMAXNOD,NODE, NUMMAX MAXNOD=最大结点号 SETRAN GEN, MAXNOD GEN2,SUB!生成新的超单元,结点偏移量为 MAXNOD,文件名为GEN2SUB SE GEN2 !读入新的超单元 NSEL !选择接触处的所有结点 CPINTEALL !固连所有结点的所有自由度 NSELALL d.如果要对超单元进行移动或拷贝到不同的位置,或进行镜向操作,必 须用 SETRAN命令 SESYMM命令( Main menu> Preprocessor>Create>Elements By Reflection),并给出正确的结点偏移量,生成新的超单元矩阵文件,然后用 SE命令读入新的矩阵。连接超单元与非超单元同样用上面的方法一一用相同的 结点号,结点偏移量,或用 CPINTE命令。 注一一如果用 SETRAN命令将超单元传递到不同的坐标系中,缺省是超单 元的主自由度随之旋转。这一点在初始的超单元主自由度发生旋转时很有用,比 如旋转到柱坐标系中。(在这种情况下,传递不影响超单元刚度矩阵。)如果初始 超单元没有结点发生旋转,那么传递的超单元也无须旋转结点。用户可以通过设 定 SETRAN命令的 NOROT域为1来防止结点旋转。(在这种传递中,超单元的 刚度矩阵和载荷向量由程序自动修改)。 用图形显示和列表功能验证超单元的位置是否正确。超单元用轮廓 线表示,数据在生成部分写到矩阵文件中。 要生成图形显示,用下列命令 Command EPLOt GUI: Utility Menu>Plot>Elements 要生成列表,用下列命令: Command: SELIST GUI: Utility Menu>List>Other>Superelem Data 7.存储整个模型文件: Command: SAVE GUI: Utility menu>File>Save as Jobname db 退出PREP7: Command FINISH GUI: Main Menu> Finish 第三步:施加边界条件并求解。 本步在求解器中完成。取得使用部分结果的过程取决于所做的分析类型。 以上提到,可以在绝大多数分析中使用超单元。用户应当有相应的通过生成部分 生成的矩阵。例如,如果要做结构动力学分析,必须有质量矩阵。具体过程如下: 进入SOLU∏ON Command: /SOLU 4-8
ANSYS 高级分析技术指南 子结构 4-8 元前使用结点号偏移。在这种情况下，在使用 SE 命令前先存储数据库文件。 因此，应该先存储数据库文件[SAVE]，再用 SETRAN 命令用新的结点偏移 量生成新的超单元矩阵，最后用 SE 命令读入新的矩阵。用 CRINTF 命令（Main Menu>Preprocessor>Coupling/Ceqn>Coincident Nodes）将接触处的结点连接。例 如，给出超单元矩阵文件 GEN.SUB： *GET,MAXNOD,NODE,,NUM,MAX !MAXNOD=最大结点号 SETRAN,GEN,,MAXNOD,GEN2,SUB!生成新的超单元，结点偏移量为 MAXNOD，文件名为 GEN2.SUB SE,GEN2 !读入新的超单元 NSEL,… !选择接触处的所有结点 CPINTF,ALL !固连所有结点的所有自由度 NSEL,ALL d． 如果要对超单元进行移动或拷贝到不同的位置，或进行镜向操作，必 须用 SETRAN 命令 SESYMM 命令（Main Menu>Preprocessor>Create>Elements> By Reflection），并给出正确的结点偏移量，生成新的超单元矩阵文件，然后用 SE 命令读入新的矩阵。连接超单元与非超单元同样用上面的方法——用相同的 结点号，结点偏移量，或用 CPINTF 命令。 注——如果用 SETRAN 命令将超单元传递到不同的坐标系中，缺省是超单 元的主自由度随之旋转。这一点在初始的超单元主自由度发生旋转时很有用，比 如旋转到柱坐标系中。（在这种情况下，传递不影响超单元刚度矩阵。）如果初始 超单元没有结点发生旋转，那么传递的超单元也无须旋转结点。用户可以通过设 定 SETRAN 命令的 NOROT 域为 1 来防止结点旋转。（在这种传递中，超单元的 刚度矩阵和载荷向量由程序自动修改）。 6． 用图形显示和列表功能验证超单元的位置是否正确。超单元用轮廓 线表示，数据在生成部分写到矩阵文件中。 要生成图形显示，用下列命令： Command: EPLOT GUI: Utility Menu>Plot>Elements 要生成列表，用下列命令： Command: SELIST GUI: Utility Menu>List>Other>Superelem Data 7． 存储整个模型文件： Command: SAVE GUI: Utility Menu>File>Save as Jobname.db 退出 PREP7： Command: FINISH GUI: Main Menu>Finish 第三步：施加边界条件并求解。 本步在求解器中完成。取得使用部分结果的过程取决于所做的分析类型。 以上提到，可以在绝大多数分析中使用超单元。用户应当有相应的通过生成部分 生成的矩阵。例如，如果要做结构动力学分析，必须有质量矩阵。具体过程如下： 1． 进入 SOLUTION。 Command: /SOLU