ANSYS 中杆单元和壳单元的单元耦合问题
在比较复杂的结构的有限元分析中，不同的结构部件通常使用不同类型的单元来模拟。
通常情况下，不同类型的单元的各个节点的自由度数目是不同的，不同类型单元的连接节点处的自由度的耦合问题，是一个比较令人头疼的问题。
在ANSYS 中通常可以用耦合命令CP 来耦合不同类型单元在连接节点处的自由度(DOF)。 也可以用CE 命令来认为添加自由度之间的约束方程来达到耦合的目的。
下面是一个简单的算例，使用了CE 命令来耦合连接节点处的自由度。
模型是航天器的机翼的一个Section 的某一个隔框。上下表皮是薄壳结构，用Shell63单元来模拟，在上下表皮之间有起支撑作用的杆件，用link8单元来模拟。
建模的时候，link8单元和shell63单元在连接有各自独立的节点。即：link8单元和shell63单元的节点在连接处是重合的，但是，节点编号是各自独立的。
link8单元在每个节点有 ux,uy,uz3个平动自由度；
shell63在每个节点有ux,uy,uz 这3个平动自由度和rotx,roty,rotz 这3个转个自由，共6个自由度。
在耦合节点处，两个耦合节点的ux,uy,uz 自由度应该是相等的。
这个等式可以用CE 命令来描述。
完整的命令流如下：
finish
/clear,start
/prep7
! 定义第一种材料属性；
mp,ex,1,30e6
mp,prxy,1,0.3
! 定义shell63单元和实常数；
et,1,shell63
r,1,1e-3
! 建立几何模型；
rectng,31.8,33.2,0,0.3556
agen,2,1,1,1,0,0,1
a,1,4,8,5
a,6,7,3,2
KL,7,0.5, ,
KL,3,0.5, ,
在关键点处生成节点；
nkpt,100,4 !与编号为117的节点耦合
nkpt,101,9 !与编号为169的节点耦合
nkpt,102,10 !与编号为120的节点耦合
nkpt,103,7 !与编号为160的节点耦合
mat,1
type,1
real,1
lesize,1,,,6
lesize,3,,,6
lesize,5,,,6
lesize,7,,,6
lesize,9,,,6
lesize,10,,,6
lesize,11,,,6
lesize,12,,,6
lesize,2,,,6
lesize,4,,,6
lesize,6,,,6
lesize,8,,,6
MSHAPE, 0, 2D
MSHKEY, 1
allsel
amesh,all
! 定义第二种材料属性；
mp,ex,2,30e4
mp,prxy,2,0.3
! 定义link8单元和实常数；
et,2,link8
r,2,28.26e-6
mat,2
type,2
real,2
e,101,102
e,100,101
e,102,103
!CE, NEQN, CONST, NODE1, Lab1, C1, NODE2, Lab2, C2, NODE3, !Lab3, C3
ce,1,0,100,ux,1,117,ux,-1 !节点100的ux ＝节点117的ux;
ce,2,0,100,uy,1,117,uy,-1 !节点100的uy ＝节点117的uy;
ce,3,0,100,uz,1,117,uz,-1 !节点100的uz ＝节点117的uz;
ce,4,0,101,ux,1,169,ux,-1 !同上；
ce,5,0,101,uy,1,169,uy,-1 ce,6,0,101,uz,1,169,uz,-1
ce,7,0,102,ux,1,120,ux,-1
ce,8,0,102,uy,1,120,uy,-1 ce,9,0,102,uz,1,120,uz,-1
ce,10,0,103,ux,1,160,ux,-1
ce,11,0,103,uy,1,160,uy,-1
ce,12,0,103,uz,1,160,uz,-1
! 施加约束，底面约束所有的自由度； DA,1,all
! 施加分布载荷；
SFA,2,1,PRES,-1e4
finish
/solu
solve !求解；
finish
/post1
PLNSOL, S,X, 0,1.0
finish
PLNSOL, S,X, 0,1.0 对应的结果云图
PLNSOL, S,EQV, 0,1.0对应的结果云图
ANSYS 中杆单元和壳单元的单元耦合问题
在比较复杂的结构的有限元分析中，不同的结构部件通常使用不同类型的单元来模拟。
通常情况下，不同类型的单元的各个节点的自由度数目是不同的，不同类型单元的连接节点处的自由度的耦合问题，是一个比较令人头疼的问题。
在ANSYS 中通常可以用耦合命令CP 来耦合不同类型单元在连接节点处的自由度(DOF)。 也可以用CE 命令来认为添加自由度之间的约束方程来达到耦合的目的。
下面是一个简单的算例，使用了CE 命令来耦合连接节点处的自由度。
模型是航天器的机翼的一个Section 的某一个隔框。上下表皮是薄壳结构，用Shell63单元来模拟，在上下表皮之间有起支撑作用的杆件，用link8单元来模拟。
建模的时候，link8单元和shell63单元在连接有各自独立的节点。即：link8单元和shell63单元的节点在连接处是重合的，但是，节点编号是各自独立的。
link8单元在每个节点有 ux,uy,uz3个平动自由度；
shell63在每个节点有ux,uy,uz 这3个平动自由度和rotx,roty,rotz 这3个转个自由，共6个自由度。
在耦合节点处，两个耦合节点的ux,uy,uz 自由度应该是相等的。
这个等式可以用CE 命令来描述。
完整的命令流如下：
finish
/clear,start
/prep7
! 定义第一种材料属性；
mp,ex,1,30e6
mp,prxy,1,0.3
! 定义shell63单元和实常数；
et,1,shell63
r,1,1e-3
! 建立几何模型；
rectng,31.8,33.2,0,0.3556
agen,2,1,1,1,0,0,1
a,1,4,8,5
a,6,7,3,2
KL,7,0.5, ,
KL,3,0.5, ,
在关键点处生成节点；
nkpt,100,4 !与编号为117的节点耦合
nkpt,101,9 !与编号为169的节点耦合
nkpt,102,10 !与编号为120的节点耦合
nkpt,103,7 !与编号为160的节点耦合
mat,1
type,1
real,1
lesize,1,,,6
lesize,3,,,6
lesize,5,,,6
lesize,7,,,6
lesize,9,,,6
lesize,10,,,6
lesize,11,,,6
lesize,12,,,6
lesize,2,,,6
lesize,4,,,6
lesize,6,,,6
lesize,8,,,6
MSHAPE, 0, 2D
MSHKEY, 1
allsel
amesh,all
! 定义第二种材料属性；
mp,ex,2,30e4
mp,prxy,2,0.3
! 定义link8单元和实常数；
et,2,link8
r,2,28.26e-6
mat,2
type,2
real,2
e,101,102
e,100,101
e,102,103
!CE, NEQN, CONST, NODE1, Lab1, C1, NODE2, Lab2, C2, NODE3, !Lab3, C3
ce,1,0,100,ux,1,117,ux,-1 !节点100的ux ＝节点117的ux;
ce,2,0,100,uy,1,117,uy,-1 !节点100的uy ＝节点117的uy;
ce,3,0,100,uz,1,117,uz,-1 !节点100的uz ＝节点117的uz;
ce,4,0,101,ux,1,169,ux,-1 !同上；
ce,5,0,101,uy,1,169,uy,-1 ce,6,0,101,uz,1,169,uz,-1
ce,7,0,102,ux,1,120,ux,-1
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! 施加约束，底面约束所有的自由度； DA,1,all
! 施加分布载荷；
SFA,2,1,PRES,-1e4
finish
/solu
solve !求解；
finish
/post1
PLNSOL, S,X, 0,1.0
finish
PLNSOL, S,X, 0,1.0 对应的结果云图
PLNSOL, S,EQV, 0,1.0对应的结果云图