ANSYS Kleines Benutzerhandbuch

Fachhochschule Osnabrück

Fakultät Ingenieurwissenschaften und

Informatik

Studiengang Maschinenbau

Prof. Dr. Ing. J. Möhlenkamp

Finite Elemente Methoden

- Anhang B -

ANSYS – Kleines Benutzerhandbuch

Anhang B:ANSYS Einführung - 2 -

Prof. Dr. Ing. J. Möhlenkamp, FH Osnabrück; Lehrveranstaltung "Finite Elemente Methoden"

Anhang B: ANSYS - Kleines Benutzerhandbuch 1 ANSYS Einführung 1.1 Was ist ANSYS ?

ANSYS ist ein Computerprogramm für Berechnungen mit der FE-Methode. An der FH Osnab-rück, FB Maschinenbau, wird es als Lehrwerkzeug im praktischen Teil der Vorlesung „Finite Ele-mente“ zur Lösung von FEM-Aufgaben eingesetzt. 1.2 Der ANSYS Launcher In der ersten Übungsstunde starten Sie Ansys einmalig über den Launcher. Dafür gehen Sie, wie man es von Windows kennt, über Start „Programme“ zu ANSYS 11.0 und dann weiter auf den ANSYS Product Launcher. Im Launcher geben Sie den Pfad zu Ihrem eigenen Arbeitsverzeichnis ein. Dafür gehen Sie auf Durchsuchen und klicken auf Eigene Dateien. Dann starten Sie ANSYS über den Buttom „Ausführen“. In den weiteren Übungsstunden starten sie Ansys über den Ansys-Buttom auf dem Desktop.



1.3 ANSYS-Programm-Organisation

BEGIN LEVEL - Haupteintritt in ANSYS

( Dateispeicherung, Dateiaufruf) PROCESSOR LEVEL - Anwahl verschiedener Prozessoren (Routinen)

Inhalt der für die praktische Ausbildung wichtigen Prozessoren und ihre Aktivierung:

Prozessor Funktion Kommando

PREP7

Preprozessor:

•Eingabe des Modells

•Geometrieerstellung und Materialdaten

/PREP7

SOLUTION

Lösungsprozessor:

•Eingabe der Belastungen und Randbedingungen

•Lösen des FE-Problems

/SOLU

POST1

Postprozessor:

•Sichtung und Aufbereitung der Ergebnisse der

FE-Berechnung

/POST1



1.4 ANSYS-GUI (Graphical User Interface) Das GUI in ANSYS ist speziell für Neueinsteiger und sporadische ANSYS-Nutzer ein übersichtli-ches Arbeitsmittel zum korrekten Eingeben von Befehlen sowie der Eingabe kommandospezifischer Parameter. Nach dem Start von ANSYS erscheint folgende Oberfläche: 1. Utility Menu - beinhaltet programmsteuernde Befehle, die allgemein anwendbar sind.(

Selektierlogik, Grafiksteuerung, Parameter ) 2. Standard Toolbar - beinhaltet grafische Schalter für Ansys Befehle, die öfter benutzt werden 3. ANSYS Input - Eingabefenster für direkt per Tastatur eingetippte Befehle. 4. ANSYS Toolbar - beinhaltet Schnellschalter für den Abruf häufig benutzter Befehlsfolgen. (Abbreviation-Makros). Hier können auch eigene Makros hinzugefügt werden. 5. MAIN MENU beinhaltet die primären Befehle, welche in Prozessoren unterteilt sind. (Mo-

dellerstellung [PREPROCESSOR]; Lösung [SOLUTION] ; Ergebnisdarstellung [GENERAL POSTPROC/TIME HISTORY POSTPROC]; Desingoptimierung; etc.)

6. ANSYS Graphics - grafische Anzeige von Zeichnungs- und Ergebnisdarstellungen. 7. Status und Prompt Area – zeigt den derzeitigen Analysesstand und Statusinformationen 8. Output Window – zeigt die Textausgabe des Programms

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Anhang B:ANSYS Grundkommandos - 5 -


2. ANSYS Grundkommandos

2.1 Preprocessing (PREP7)

2.1.1 Elementtyp (ElemType) E T

Syntax ET,ITYPE,Ename,KOP1,...,KOP6,INOPR Funktion Auswahl eines Elementtyps aus der Elementbibliothek Parameter ITYPE Frei wählbare Referenznummer Ename Elementname (siehe Elementbibliothek: z.B.: LINK1, BEAM3...) KOP1 bis KOP6 Elementspezifische Optionen (siehe Elementbeschreibung) INOPR Wenn = 1: Keine Ergebnisdaten-Ausgabe für diesen Elementtyp Hinweis Ein Modell kann verschiedene Elementtypen enthalten, es ist jedoch auf die Verträglichkeit der Elemente untereinander (gleiche Freiheitsgrade und Ansatzfunktionen) zu achten.

2.1.2 Elementgeometrie (RealCons) R

Syntax R,NSET,R1,R2,...R6 Funktion Eingabe der Elementgeometrie (maximal sechs Real-Constants, z.B. Dicke, Querschnittsfläche) und weiterer elementspezifischer Größen wie Vordehnung, Kontaktbedingungen, Feder- und Dämpfereigenschaften. Parameter NSET Frei wählbare Referenznummer R1 bis R6 Real Constants je nach Elementtyp (siehe Elementbeschreibung) Hinweis Die Reihenfolge der Real Constants bei der Dateneingabe ist für jeden Elementtyp festgelegt. Für mehr als sechs Real-Constants benötigt man das RMORE-Kommando, das direkt auf den R-Befehl folgen muß!



2.1.3 Materialdaten (Material) MP

Syntax MP, Lab,MAT,CO,C1,...,C4 Funktion Eingabe linearer Materialeigenschaften Parameter Label EX E-Modul in X-Richtung GXY Schubmodul in der X-Y-Ebene NUXY Poisson-Zahl in der X-Y-Ebene DENS Dichte u.s.w. Mat Materialnummer C0 Konst. Wert für temperaturunabhängige Materialkennwerte C1 bis C4 Konstanten für temperaturabhängige Materialien

UIMP

Syntax UIMP, MAT,Lab1, Lab2, Lab3, VAL1, VAL2, VAL3 Funktion Eingabe konstanter Materialeigenschaften über den GUI Parameter MAT Materialnummer Lab1,Lab2,Lab3 EX E-Modul in X-Richtung GXY Schubmodul in der X-Y-Ebene NUXY Poisson-Zahl in der X-Y-Ebene DENS Dichte VAL1,VAL2,VAL3 Werte Zu den jeweiligen Material-Labels gehörende Werte

2.1.4 Mehrfache Elementmerkmale MAT

Syntax MAT,MAT Funktion Setzt den Materialdaten-Zeiger, der für das Element, das anschließend definiert wird, steht. Parameter MAT Materialnummer (Defaultwert = 1)



REAL

Syntax REAL,NSET Funktion Setzt den Real Constants-Zeiger, der für das Element, das anschließend definiert wird, steht. Parameter NSET Zuvor mit dem R-Kommando gewählte Referenznummer (Defaultwert = 1)

TYPE

Syntax TYPE,ITYPE Funktion Setzt den Elementtyp-Zeiger, der für das Element, das anschließend definiert wird, steht. Parameter ITYPE Zuvor mit dem ET-Kommando gewählte Referenznummer (Defaultwert = 1)

2.1.5 Knoten und Elemente (DirecGen) N

Syntax N,NODE,X,Y,Z,THXY,THYZ,THZX Funktion Eingabe eines Knotens im aktiven Koordinatensystem Parameter NODE Knotennummer X,Y,Z Knotenkoordinaten im aktiven Koordinatensystem THXY Winkel des Knotenkoordinatensystems THYZ (siehe "Knoten- und Elementkoordinatensysteme") THZX

FILL

Syntax FILL,NODE1,NODE2,NFILL,... Funktion Füllt den Abschnitt zwischen zwei bestehenden Knoten mit weiteren Knoten auf. Parameter NODE1 Nummer des Anfangsknotens NODE2 Nummer des Endknotens NFILL Anzahl der Knoten, die zwischen NODE1 und NODE2 eingefügt werden. Hinweis Sofern nur die Parameter NODE1 und NODE2 spezifiziert werden, füllt ANSYS die fehlenden Knoten äquidistant auf.



NGEN

Syntax NGEN,ITIME,INC,NODE1,NODE2,NINC,DX,DY,DZ,SPACE Funktion Generiert weitere Knoten von einem gegebenen Knotensatz durch kopieren und versetzen. Parameter ITIME Anzahl der Vervielfältigungen incl. bestehendem Satz INC Inkrement der erzeugten Knoten NODE1 Nummer des ersten Knotens, der vervielfältigt wird NODE2 Nummer des letzten Knotens, der vervielfältigt wird NINC Inkrement zwischen NODE1 und NODE2 DX Versetzen um Delta-x DY Delta-y DZ Delta-z SPACE Verdichtungsfaktor

E

Syntax E,I,J,K,L,M,N,O,P Funktion Definiert ein Element zwischen bestehenden Knoten Parameter I,...P Knotennummern, mit denen ein Element beschrieben wird. Die Knotenanzahl ist ab-

hängig vom verwendeten Elementtyp. Reihenfolge der Knoten beachten! (z.B. Ge-genuhrzeigersinn)

Hinweis Die Ausrichtung von 3D-Balkenelementen (wichtig für die Definition der Trägheitsmomente) er-folgt durch Angabe eines dritten Knotens. Die drei Knoten i, j, k spannen eine Ebene auf, die die Lage des Elementkoordinatensystems festlegen.

E GEN

Syntax EGEN,ITIME,NINC,IEL1,IEL2,IEINC,... EGEN,ITIME,NINC,-N Funktion Generiert weitere Elemente von einem gegebenen Elementmuster Parameter ITIME Anzahl der Vervielfältigungen incl. bestehendem Satz NINC Knoteninkrement für folgende Elemente IEL1 Erstes Element, das vervielfältigt wird IEL2 Letztes Element, das vervielfältigt wird IEINC Inkrement zwischen IEL1 und IEL2 N Vervielfältigt das Muster der N zuletzt erzeugten Elemente



2.1.6 Solid Modeling 2.1.6.1 Working-Plane Die Working-Plane ist eine ebene, beliebig im Raum ausgerichtete Fläche, die unter anderem als Bezugssystem für die Eingabe der Primitives dient. Sofern nicht anders definiert, entspricht die Working-Plane der xy-Ebene des globalen Koordinatensystems. WPCSYS

Syntax WPCSYS,WN,KCN Funktion Definition der Working-Plane über ein lokales Koordinatensystem. Parameter WN Nummer des Fensters KCN Koordinatensystem-Nummer. KCN kann 0, 1, 2 oder die Nummer eines zu-vor definierten lokalen Koordinatensystems annehmen.

WPLANE

Syntax WPLANE,WN,XORIG,YORIG,ZORIG,XXAX,YXAX,ZXAX,XPLAN,YPLAN,ZPLAN Funktion Definition der Working-Plane über die Koordinaten dreier Punkte im Raum Parameter WN Nummer des Fensters XORIG,YORIG,ZORIG globale kartesische Ursprungskoordinaten des Working-Plane- Koordinatensystems XXAX,YXAX,ZXAX globale kartesische Koordinaten eines Punktes, der die Orientierung der x-Achse definiert. Die x-Achse richtet sich vom Orientierungs - punkt zum Ursprung aus. XPLAN,YPLAN,ZPLAN globale kartesische Koordinaten eines dritten Punktes, der die Working-Plane definiert. Dieser Punkt definiert ferner die Lage des positiven xy-Sektors des Working-Plane-Koordinatensystems.

KWPLAN

Syntax KWPLAN,WN,KORIG,KXAX,KPLAN Funktion Definition der Working-Plane über drei vorhandene Keypoints Parameter WN Nummer des Fensters KORIG Keypoint-Nummer, die den Ursprung der Working-Plane-Koordinatensys - tems definiert. KXAX Keypoint-Nummer, um die Orientierung der x-Achse zu definieren. (Standardeinstellung: x-Achse ist parallel zur globalen X-Achse) KPLAN Keypoint-Nummer, um die Working-Plane zu definieren.



WPOFFS

Syntax WPOFFS,XOFF,YOFF,ZOFF Funktion Verschieben der Working-Plane entlang einer Achse Parameter XOFF;YOFF,ZOFF OFFSET-Inkremente. Wird nur ZOFF angegeben, wird die Working- Plane parallel zur gegenwärtigen Plane verschoben.

WPROTA

Syntax WPROTA,THXY,THYZ,THZX Funktion Verdrehen der Working-Plane Parameter THXY erste Rotation um die Working-Plane z-Achse THYZ zweite Rotation um die Working-Plane x-Achse THZX dritte Rotation um die Working-Plane y-Achse

2.1.6.2 Keypoints K

Syntax K,NPT,X,Y,Z Funktion Definition von Geometriepunkten Parameter NPT Nummer X,Y,Z Koordinaten

KFILL

Syntax KFILL,NP1,NP2,NFILL, ... Funktion Füllt den Abschnitt zwischen zwei gegebenen Keypoints mit weiteren Keypoints auf. Parameter NP1 Nummer des ersten Keypoints NP2 Nummer des zweiten Keypoints NFILL Anzahl der Keypoints, die zwischen NP1 und NP2 aufgefüllt werden.



2.1.6.3 Linien L

Syntax L,P1,P2, .... Funktion Definiert eine Linie von P1 nach P2 Parameter P1,P2 Keypointnummern

L DIV

Syntax LDIV,NL1,RATIO,PDIV,NDIV,KEEP Funktion Teilt eine Linie in zwei oder mehrere Linien. Parameter NL1 Nummer der zu teilenden Linie RATIO Längenverhältnis der Teile (Defaultwert = 0.5) PDIV Nummer des neuen Keypoints NDIV Anzahl der erzeugten Teile (Defaultwert = 2)

LFILLT

Syntax LFILLT,NL1,NL2,RAD, PCENT Funktion Erzeugt einen Kreisbogen zwischen zwei sich schneidenden Linien Parameter NL1 Nummer der ersten sich schneidenden Linie NL2 Nummer der zweiten Linie RAD Radius des generierten Bogens, wobei der Radius kleiner als die Länge der Linien

sein muss, die mit NL1 und NL2 definiert wurden PCENT Nummer eines neu erzeugten Keypoints im Kreisbogenmittelpunkt, falls PCENT = 0,

dann wird kein neuer Keypoint im Bogenmittelpunkt erzeugt

L ARC

Syntax LARC,P1,P2,PC,RAD Funktion Definiert einen Kreisbogen



Parameter P1 Anfangspunkt des Kreisbogens P2 Endpunkt des Kreisbogens PC Keypoint, der die Ebene des Bogens und die Seite des Krümmungsmittelpunktes (positiver Radius) definiert. PC muß nicht im Krümmungsmittelpunkt liegen. RAD Radius

C IRCLE

Syntax CIRCLE,PCENT,RAD,PAXIS,PZERO,ARC,NSEG Funktion Definiert einen Kreis bzw. einen Kreisbogen. Parameter PCENT Mittelpunkt RAD Radius PAXIS Punkt, der die Achse beschreibt, um die der Kreis gezogen wird PZERO Keypoint, der (zusammen mit PCENT und PAXIS) die Nullage des Kreises definiert. Er muß nicht in der Ebene des Kreises liegen. ARC Winkelmaß des Kreises (Defaultwert = 360) NSEG Anzahl der Kreissegmente (Defaultwert = 4)

2.1.6.4 Flächen A

Syntax A,P1,P2,P3,P4,...,P18 Funktion Definiert eine Fläche durch maximal 18 Keypoints. Parameter P1,...,P18 Keypointnummern

A L

Syntax AL,L1,...,L10 Funktion Definiert eine Fläche zwischen Linien. Parameter L1,...,L10 Liniennummern



2.1.6.5 Primitives PCIRC

Syntax PCIRC,RAD1,RAD2,THETA1,THETA2 Funktion Definiert einen Kreissektor bezgl. der aktuellen Working-Plane. Parameter RAD1,RAD2 Innerer und äußerer Radius des Kreissektors. Bei der Angabe nur ei-nes Wertes wird ein kompletter Kreissektor definiert. THETA1,THETA2 Anfangs- und Endwinkel des Kreissektors (Default: THETA1 = 0.0°, THETA2 = 360.0°)

RECTNG

Syntax RECTNG,X1,X2,Y1,Y2 Funktion Definiert ein Rechteck bezgl. der aktuellen Working-Plane. Parameter X1,X2 X-Koordinaten des Rechtecks in der aktuellen Working-Plane. Y1,Y2 Y-Koordinaten des Rechtecks in der aktuellen Working-Plane

2.1.6.6 Boolesche Operationen AADD

Syntax AADD,NA1,NA2,...,NA9 Funktion Addiert koplanar liegende Flächen zu einer einzigen Fläche. Die urprünglichen Flächen werden standardmäßig gelöscht. Parameter NA1,...,NA9 Nummern der Flächen, die addiert werden sollen. Es werden alle selektierten Flächen addiert, falls NA1 = ALL.

ASBA

Syntax ASBA,NA1,NA2, SEPO, KEEP1, KEEP2 Funktion Subtraktion einer Fläche von einer Fläche (NA2 von NA1). Parameter NA1 Nummer der Fläche, von der subrahiert wird NA2 Nummer der Fläche, die subrahiert wird



SEPO Verhalten, wenn sich die Flächen NA1 und NA2 in Linien schneiden -- die resultierenden Flächen teilen sich Linien (eine Linie), die sich be-

rühren SEPO die resultierenden Flächen haben separate, aber übereinstimmenden

Linien (Linie), die sich berühren KEEP1 Gibt an, ob die Fläche NA1 gelöscht wird DELETE die Fläche NA1 wird nach der ASBA-Operation gelöscht KEEP die Fläche NA1 wird nach der ASBA-Opersation behalten KEEP2 Gibt an, ob die Fläche NA2 gelöscht wird DELETE die Fläche NA2 wird nach der ASBA-Operation gelöscht KEEP die Fläche NA2 wird nach der ASBA-Opersation behalten

A GLUE

Syntax AGLUE,NA1,NA2,...,NA9 Funktion Generiert neue Flächen, indem die angegebenen Flächen verbunden werden. AGLUE bewirkt eine Umstrukturierung der spezifizierten Flächen derart, daß sie durch eine gemeinsame Linie verbunden sind. Parameter NA1,...,NA9 Nummern der Flächen, die verbunden werden sollen. Falls NA1 = ALL, so werden alle selektierten Flächen verbunden.

L GLUE

Syntax LGLUE,NL1,...,NL9 Funktion Generiert neue Linien, indem die angegebenen Linien verbunden werden. LGLUE bewirkt eine Umstrukturierung der spezifizierten Linien derart, daß sie durch einen gemeinsamen Punkt ver-bunden sind. Parameter NL1,...,NL9 Nummern der Linien, die verbunden werden sollen. Falls NL1 = ALL,so werden alle selektierten Linien verbunden.



2.1.6.7 Netzgenerierung a .) MSHKEY

Syntax MSHKEY,Key

Funktion Definition der Vernetzungsart ("mapped" oder "free")

Parameter Key 0 freie, unstrukturierte Vernetzung ("free"), Voreinstellung 1 strukturierte Vernetzung, nur Vierecke bzw. Hexaeder, oder nur Dreiecke

2 wie 2, schaltet jedoch auf Dreiecke um, wenn Vierecke nicht möglich sind (die automatische Elementgrößeneinstellung SMRTSIZE ist ausgeschaltet)

b .) MSHAPE

Syntax MSHAPE,KEY,Dimension

Funktion Definition der Elementform

Parameter KEY 0 Vernetzung mit vierseitigen Elementen wenn Dimension=2D, mit quaderförmigen, sechsflächigen Elementen wenn Dimension=3D 1 Vernetzung mit dreiseitigen Elementen wenn Dimension=2D, mit pyramidenförmigen, vierseitigen Elementen wenn Dimension=3D Dimension 2D 2D-Modell, Flächenvernetzung 3D 3D-Modell, Volumenvernetzung

c .) DESIZE

Syntax DESIZE,MINL,MINH,MXEL, ANGL,ANGH,EDGMN,EDGMX,ADJF,ADJM

Funktion Definition und Kontrolle der voreingestellten Elementgröße

Parameter MINL kleinste Anzahl von Elementen niedriger Ordnung die mit einer Linie verknüpft sind MINH kleinste Anzahl von Elementen höherer Ordnung, die mit einer Linie verknüpft sind MXEL größte Anzahl von Elementen, die mit einer Linie verknüpft sind ANGL größter sich erstreckender Winkel für Kurvenlinien (El. niedriger Ordnung) ANGH größter sich erstreckender Winkel für Kurvenlinien (El. höherer Ordnung) EDGMN kleinste Elementkantenlänge EDGMX größte Elementkantenlänge ADJF Zielunterteilung für angrenzende Linien, free meshing ADJM Zielunterteilung für angrenzende Linien, mapped meshing

Hinweis



DESIZE wird für "mapped meshing" angewandt. Für "free meshing" muß SMRTSIZE,OFF ge-setzt werden. Voreinstellung werden nur genutzt, wenn keine anderen Elementbedingungen für die Linien definiert sind (LESIZE etc.).

d .) LATT

Syntax LATT;MAT,REAL,TYPE,--,KB,KE,SECNUM Funktion Ordnet selektierten, nicht vernetzten Linien Elementeigenschaften zu Parameter MAT ordent den selektierten Linien die Materialnummer zu REAL ordent den selektierten Linien die Realkonstantenlnummer zu TYPE ordent den selektierten Linien den Elementtyp zu -- undefiniertes Feld KB,KE beginnender und endender Orientierungs-Keypoint. ANSYS benötigt

die Koordinaten dieser Keypoints bei der Vernetzung von (Beam-) Balkenelementen zur Orientierung im Elementkoordinatensystem (Hauptachsensystem)

SECNUM Zuordnung der Sektionskennzeichnung der selektierten, unvernetzten Linien. (mehr Information dazu unter SECTYPE und SECNUM)

Bemerkung

Die Elementeigenschaften, die mit dem Befehl LATT erstellt wurden, werden bei der Vernet-zung der Linien übertragen. Wurde der Befehlt LATT vorher nicht ausgeführt, erhalten die Li-nien bei der Vernetzung automatisch die Elementeigenschaften, die vorher mit den Befehlen MAT, REAL, TYPE und SECNUM gesetzt wurden.

e .) AATT

Syntax AATT;MAT,REAL,TYPE,ESYS,SECN Funktion Ordnet selektierten, nicht vernetzten Flächen Elementeigenschaften zu Parameter MAT ordent den selektierten Flächen die Materialnummer zu REAL ordent den selektierten Flächen die Realkonstantenlnummer zu TYPE ordent den selektierten Flächen den Elementtyp zu ESYS ordent den selektierten Flächen die Koordinatensystemnummer zu SECN Zuordnung der Sektionskennzeichnung der selektierten, unvernetzten

Flächen. (mehr Information dazu unter SECTYPE und SECNUM) f .) AMAP



Syntax AMAP,AREA,KP1,KP2,KP3,KP4 Funktion Erzeugt ein 2D-Strukturiertes (mapped) Netz, definiert durch angegebene Flächenecken Parameter AREA Flächennummer KP1,KP2,KP3,KP4 Keypoints, welche die Ecken des Netzes bilden

g .) ESIZE

Syntax ESIZE,SIZE,NDIV Funktion Definition der globalen Netzdichte Parameter SIZE Elementkantenlänge NDIV Anzahl der Elemente entlang einer Linie

h .) LESIZE

Syntax LESIZE,NL1,SIZE,ANGSIZ,NDIV,SPACE,KFORC Funktion Definition der lokalen Netzdichte entlang einzelner Linien und Vorgabe örtlicher Netzverdich-tung. Parameter NL1 Liniennummer SIZE Elementkantenlänge ANGSIZE Max. Elementkantenlänge im Winkelmaß (bei Kreisbögen) NDIV Anzahl von Elementen pro Linie SPACE Längenverhältnis zwischen letztem Element und erstem Element der Linie KFORC Schalter, welche selektierten Linien betroffen sind; nur in Zusammenhang mit NL1 = ALL Hinweis Welches das erste und welches das letzte Element einer Linie ist, ist abhängig von der Linien-richtung. Diese kann mit /PSYM,LDIR,1 angezeigt werden. Ein negativer Wert für SPACE be-wirkt eine Verfeinerung in beide Richtungen. Der eingegebene Wert ist dann das Längenver-hältnis des mittleren Elementes zu den beiden äußeren.

i .) LMESH

Syntax



LMESH,NL1,NL2,NINC Funktion Vernetzen von Linien mit Linienelementen Parameter NL1 Erste zu vernetzende Linie NL2 Letzte zu vernetzende Linie NINC Inkrement zwischen NL1 und NL2

j .) AMESH

Syntax AMESH,NA1,NA2,NINC Funktion Vernetzen von Flächen mit Flächenelementen Parameter NA1 Erste zu vernetzende Fläche NA2 Letzte zu vernetzende Fläche NINC Inkrement zwischen NA1 und NA2 Hinweis: Bereits vernetzte Linien (Flächen) werden nicht neu vernetzt. Soll eine Linie (Fläche) neu ver-netzt werden, sind zunächst mit LCLEAR (ACLEAR) alle Elemente und Knoten der Linie (Fläche) zu löschen.

k.) MODMSH

Syntax MODMSH,LAB Funktion Steuert die Verknüpfungen zwischen Solid-Modell und FE-Modell.

Parameter LAB

NOCHECK Deaktiviert die Überprüfung des Solid-Modells und des FE-Modells, so dass

Elemente und Knoten, die mit dem Mesh-Kommando erzeugt wurden, direkt

(mit emodif, nmodif, ndel, edel) geändert werden können. Es deaktiviert auch

die hierarchische Überprüfung des Solid-Modells, so dass Flächen, die zu

Volumen gehören, gelöscht werden können. Dieses Kommando wirklich nur

benutzen, wenn man sich ganz sicher ist.

CHECK Aktiviert wiederum die Überprüfung des Solid-Modells.



DETACH Gibt alle Verknüpfungen zwischen dem gegenwärtigen Solid-Modell und

dem FE-Modell frei. ANSYS löscht alle Element-Attribute, die durch das So-

lid-Modell standardmäßig erzeugt worden sind (wie TYPE; REAL; MAT,

SECNUM und ESYS). Element-Attribute, die mit Solid-Modell-Befehlen wie

AATT, LATT... entstanden sind, werden nicht gelöscht. Vorsicht, einmal

verwendet, ist es nicht mehr möglich Einzelheiten aus dem FE-Modell, die

sich auf das gelöste Solid-Modell beziehen, zu definieren oder zu selektieren

oder das Netz zu löschen.

2.1.7 Kopplung mehrerer Knoten CP

Syntax CP, NSET, Lab, NODE1, NODE2, NODE3, NODE4, ……, NODE15, NODE16, NODE17 Funktion Definiert (oder modifiziert) einen Satz von gekoppelten Knotenfreiheitsgraden Parameter NSET Frei wählbare Referenznummer Lab Freiheitsgrad der gekoppelten Knoten. In der Strukturmechanik: ux, uy, uz-

Verschiebungen, rotx, roty, rotz- Verdrehungen NODE1,… NODE17 Liste der Knoten, die miteinander gekoppelt werden sollen.

2.1.8 Verschmelzen von Eigenschaften NUMMRG

Syntax NUMMRG,Label,Toler,Gtoler,Action,Switch Funktion Verschmilzt übereinstimmende oder äquivalente Items. Parameter Label

Node Knoten Elem Elemente KP Keypoints (verschmilzt zusätzlich Linien, Flächen und Volumen MAT Material Type Elementtyp Real Realkonstante CP gekoppelte Sets CE gleiche Randbedingungen



ALL alle Items

Toler Wertebereich der Übereinstimmung. Für Label = Node und KP liegt der Standardwert bei 1.0E-4 (das beruht auf der maximalen Differenz der Kartesischen Koordinaten zwischen Knoten und Keypoints). Für Label = MAT, Real und Ce ist der Standardwert 1.0E-7 (das beruht auf der Differenz der genormten Werte zu den tatsächlichen Werten). Nur Items in-nerhalb des Wertebereiches werden verschmolzen. (Für Keypoints, die zu einer Linie gehö-ren gibt es weitere Einschränkungen. Siehe Gtoler.

Gtoler Globale Solid Model Toleranz – wird nur benutzt, wenn Keypoints zu Linien gehören. Falls Gtoler bestimmt wird, werden die internen relativen Solid Model Toleranzen überschrieben.

Action

SELE Selektiert übereinstimmende Items, verschmilzt sie nicht. Action = SELE ist nur möglich für Label = Node

-- Die übereinstimmenden Items werden verschmolzen (Standard). Switch

Low der niedrigst numerierteste übereinstimmende Item wird nach dem Verschmelzen beibehalten.

High der höchst numerierteste übereinstimmende Item wird nach dem Verschmelzen bei-behalten.



2.2 Definition der Randbedingungen und Belastungen (SOLU)

2.2.1 An Knoten D

Syntax D,NODE,Lab, VALUE,VALUE2,NEND,NINC,Lab2,...,Lab6 Funktion Definiert Verschiebungen und Rotationen an einem Knoten (z.B. Los- und Festlager vorgeben, indem die entsprechenden Freiheitsgrade der Verschiebungen und Rotationen zu Null gesetzt werden) Parameter NODE Knotennummer Lab UX, UY, UZ-Verschiebungen, ROTX, ROTY, ROTZ-Rotationen (Werte im Bogenmaß) VALUE Wert der Verschiebungen oder Rotationen VALUE2 Zweiter Wert ( = Imaginäranteil bei komplexer Eingabe) NEND An allen Knoten von NODE bis NEND werden die gleichen Verschiebun- gen /Rotationen aufgebracht NINC Inkrement zwischen NODE und NEND Lab2 Zusätzliche Verschiebungen / Rotationen ... Lab6 Hinweis Zur Vorgabe einfacher Symmetrie- und Antisymmetriebedingungen steht dem Anwender das DSYM-Kommando zur Verfügung, welches automatisch die entsprechenden Freiheitsgrade un-terdrückt.

F

Syntax F,NODE,Lab,VALUE,VALUE2,NEND,NINC Funktion Definiert eine diskrete Kraft an einem Knoten Parameter

NODE Knotennummer Label FX, FY, FZ: Kraft in X, Y, Z-Richtung

MX, MY, MZ: Moment um X, Y, Z-Achse VALUE Wert der Kraft / Moment NEND An allen Knoten von NODE bis NEND wirken die gleichen Kräfte bzw.

Momente NINC Inkrement zwischen NODE und NEND



SF

Syntax SF,NLIST,Lab,VALUE,VALUE2 Funktion Definiert Oberflächenlasten (Druck, Konvektion etc.) an Knoten. Parameter NLIST Knotenmenge, wo die Last aufgebracht wird: ALL (default), P (picking) Lab Oberflächenlasten: PRES (Druck), CONV (Konvektion), etc. VALUE Wert der Belastung VALUE2 Zweiter Wert wird für bestimmte Lasten benötigt (wird z.B. bei Lab = CONV für die Umgebungstemperatur benötigt), wird nicht genutzt bei anderen Oberflächenlasten.

2.2.2 An Keypoints DK

Syntax DK,KPOI,Lab,VALUE,VALUE2,KEXPND,Lab2,...,Lab6 Funktion Definiert Verschiebungen und Rotationen an einem Keypoint. Parameter KPOI Keypointnummer (ALL) Lab UX,UY,UZ Verschiebungen ROTX,ROTY,ROTZ Rotationen etc. VALUE Wert der Verschiebung oder Rotation VALUE2 Imaginärteil (nur bei komplexer Eingabe) KEXPND = 0 Die Randbedingung wird nur auf dem Knoten am Keypoint übertragen. = 1 Die Randbedingungen werden auf alle Knoten interpoliert, die zwischen zwei mit DK spezifizierten Keypoints liegen.

FK

Syntax FK,KPOI,Lab,VALUE, VALUE2 Funktion Definiert eine Kraft oder ein Moment an einem Keypoint. Parameter KPOI Keypointnummer Lab FX,FY,FZ Kräfte MX,MY,MZ Momente VALUE Wert der Kraft oder des Momentes VALUE2 Imaginäranteil (nur bei komplexer Eingabe)

2.2.3 An Elementen



S FE

Syntax SFE,ELEM,LKEY,Lab,KVAL,VAL1,VAL2,VAL3,VAL4 Funktion Definiert eine Streckenlast auf selektierte Elemente Parameter ELEM Elementnummer (auch ALL oder P) LKEY Load key ist abhängig vom Elementtyp (Standardeinstellung: 1). Andere Lo-ad Keys sind in den jeweiligen Input Data jeder Elementbeschreibung festgelegt. Lab PRES (Druck) ist der Wert für Label bei Strukturanalysen. KVAL Wird nur verwendet, wenn die Streckenlast als Konvektion ausgelegt ist. VAL1 Erster Streckenlastwert, normalerweise am ersten Knoten der Oberfläche. VAL2,3,4 Streckenlastwerte am 2.,3., 4. Knoten. Bei Null konstante Last wie VAL1 oder ganz Null.

S FBEAM

Syntax SFBEAM,ELEM,LKEY,Lab,VALI,VALJ,VAL2I,VAL2J,IOFFST,JOFFST Funktion Definiert eine Streckenlast auf selektierte Balkenelemente Parameter ELEM Elementnummer LKEY Load key ist abhängig vom Elementtyp (Standardeinstellung: 1). Beim Balkenelement (beam) definiert LKEY die Belastungsrichtung. (siehe Elementbeschreibung) Lab PRES (Druck) ist der einzig mögliche Wert für Label. VALI,VALJ: Werte für die Streckenlast am Knoten I und J. Die Streckenlast wird beim Balkenelement als Kraft pro Längeneinheit eingegeben. Ist VALJ leer, nimmt er den Wert von VALI an. Ist VALJ Null, nimmt er den Wert Null an. VAL2I,VAL2J Zweiter Wert (z.B. bei Konvektion die Umgebungstemperatur), meist nicht genutzt. IOFFST OFFSET-Abstand vom Knoten I (in Richtung Knoten J), ab dem VALI auf- getragen ist. JOFFST OFFSET-Abstand vom Knoten J (in Richtung Knoten I), ab dem VALJ auf- getragen ist.



2.2.4 An Linien D L

Syntax DL,LINE,AREA,Lab, Funktion Definiert symmetrische und asymetrische Lagerbedingungen an einer Linie Parameter LINE Liniennummer AREA Nummer der Fläche, deren Seite die Linie begrenzt Lab SYMM symmetrische Lagerbedingungen ASYM asymmetrische Lagerbedingungen

S FL

Syntax SFL,Line,Lab,VALI,VALJ,VAL2I,VAL2J Funktion Definiert eine Druckverteilung entlang einer Linie von Flächen Parameter LINE Liniennummer Lab Oberflächenlasten: PRES (Druck), CONV (Konvektion), etc. VALI,VALJ Werte am Anfangs- und Endpunkt VAL2I,VAL2J Zweiter Wert (z.B. bei Konvektion die Umgebungstemperatur)

2.2.5 An Flächen SFA

Syntax SFA,AREA,LKEY,Lab,VALUE,VALUE2 Funktion Definiert Oberflächenlasten auf selektierte Flächen Parameter AREA Flächennummer LKEY Load key ist abhängig vom Elementtyp (siehe Elementbeschreibung). LKEY wird ignoriert, wenn die Oberfläche zu einem Volumenbereich gehört, der mit Volumen elementen vernetzt ist Lab Oberflächenlasten: PRES (Druck), CONV (Konvektion), etc. VALUE Wert der Belastung VALUE2 Zweiter Wert wird für bestimmte Lasten benötigt (wird z.B. bei Lab = CONV für die Umgebungstemperatur benötigt)

2.2.6 Beschleunigung



ACEL

Syntax ACEL,ACELX,ACELY,ACELZ Funktion Vorgabe einer Beschleunigung Parameter ACELX Beschleunigung in globaler x-Richtung ACELY " " " y-Richtung ACELZ " " " z-Richtung Hinweis Zur Berechnung einer Struktur unter Eigengewicht ist die Erdbeschleunigung als positiver Wert in vertikaler Richtung einzugeben. Es muß dann aber auch die Dichte des Materials vorgegeben werden.

2.2.7 Berechnung SOLVE

Syntax SOLVE Funktion Startet Berechnung des aktuellen Lastfalls in Abh. des Analysetyps sowie def. Analyseoptionen.



2.3. Ergebnisdarstellung (Postproc)

2.3.1 Tabellarische Ausgabe und Plots

P RRSOL

Syntax PRRSOL,Lab Funktion Tabellarische Ausgabe der Reaktionskräfte und -momente Parameter Lab FX, FY, FZ - Reaktionskräfte MX, MY, MZ - Reaktionsmomente

P RNSOL

Syntax PRNSOL,ITEM,COMP Funktion Tabellarische Ausgabe der Ergebnisse an den selektierten Knoten Parameter ITEM z.B. U Verschiebungen ROT Verdrehung TEMP Temperatur S Spannung EPEL elastische Dehnung COMP z.B. X, Y, Z Richtung EQV Wert nach von Mises ...

P LNSOL

Syntax PLNSOL,ITEM,COMP Funktion Darstellung von Knotenergebnissen als Konturplots

Parameter

entsprechen dem PRNSOL-Kommando



P LDISP

Syntax PLDISP,KUND Funktion Darstellung der Struktur-Verformungen als Displacement-Plots

Parameter KUND = 0 Nur die verformte Struktur = 1 Verformte und unverformte Struktur = 2 Verformte und Umriß der unverformten Struktur

S HELL

Syntax SHELL,LOC Funktion Wählt die Position im Schalenelement für die Ergebnisausgabe; Lage im Schalenelement für Spannungen Parameter LOC = TOP Oberseite des Schalenelementes (Default) = MID Mitte des Schalenelementes = BOT Unterseite (Boden) des Schalenelementes

2.3.2 Pfadoperationen P ATH

Syntax PATH, NAME, nPts, nSets, nDiv Funktion Definiert Pfadnamen und richtet Parameter ein für den Pfad Parameter NAME Name für den Pfad nPts Anzahl der Punkte für diesen Pfad (2-1000) nSets Anzahl der Datensätze die an dem Pfad dargestellt werden (Default 30) nDiv Anzahl der Unterteilung zw. 2 Punkten (Default 20)



P PATH

Syntax PPATH,POINT,NODE,X,Y,Z,CS Funktion Definiert einen Pfad durch Knotenangabe, spezielle Angaben in der aktiven Arbeitsebene oder Koordinatenangabe (Geometrische Pfaderzeugung) Parameter POINT Punktnummer (>0 sowie <= nPts bei PATH) NODE Knotennummer die den Punkt definiert (bei 0 Koordinatennutzung) X,Y,Z Koordinaten, wenn NODE = 0 CS Koordinatensystem, wo der Pfad interpoliert wird vom vorhergehenden Punkt bis zu

diesem, (Voreinstellung aktives Koordinatensystem) P DEF

Syntax PDEF,Lab,Item,Comp, Avglab Funktion Interpoliert die gewünschten Ergebnisdaten auf den definierten Pfad. Parameter Lab benutzerspezifisches Label für die Ergebnisdaten, dieses ist dann zur Darstellung mit PLPATH anzugeben. Item,Comp Ergebnisgröße und Komponente z.B. U,X x-Verschiebung S,Y y-Spannung etc. Avglab Option zur Bildung des Durchschnittswertes an Elementgrenzen

PLPATH

Syntax PLPATH,Lab1,...,Lab6 Funktion x-y-Diagramm einer Größe entlang eines Pfades Parameter Lab1,...,Lab6 benutzerspezifische Labels für die Ergebnisgrößen, diese müssen zuvor mit dem PDEF-Kommando definiert worden sein.



2.3.3 "Element-Tables" ETABLE

Syntax ETABLE,Lab,Item,Comp Funktion Liest Elementergebnisse in ein Element-Table für die spätere Darstellung oder Weiterverarbei-tung. Parameter Lab Benutzerspezifisches Kürzel Item,Comp Kürzel und Nummer der Elementergebnisse (siehe Elementbeschreibung)

PLLS

Syntax PLLS,LabI,LabJ,Fact Funktion Ergebnisdarstellung auf Linienelementen Parameter LabI Etable am Knoten I LabJ Etable am Knoten J Fact Skalierungsfaktor für Anzeige

PRETAB

Syntax PRETAB,Lab1,Lab2,...,Lab9 Funktion bewirkt eine tabellarische Ausgabe der durch den ETABLE-Befehl eingelesenen Ergebnisse Parameter Lab1 bis Lab9 Geben je einen Label an, der zuvor mit dem ETABLE-Kommando definiert wurde


2.4 Selektieren aus der ANSYS Datenbasis

2.4.1 Die ANSYS Selektierlogik

aktive

Mengeerweitern

MengeselektierenS,...

TeilmengeselektierenR,...

A,...

U,...

aktive

Menge

reduzieren

INVE,...

aktive

Menge

invertieren

ALLGesamtmengeaktivieren

STAT,...Selektierstatusanzeigen

Elemente ESEL

Keypoints KSEL

Linien LSEL

Flächen ASEL

Volumen VSEL

Komponenten CMSEL

Knoten NSEL

Bemerkung: Im folgenden wird hier nur das Selektieren von Knoten und Elementen mit der dazu gehörenden Syntax und den zugehörigen Parametern erläutert. Analog zu NSEL und ESEL funktioniert das Se-lektieren von Keypoints mit KSEL, von Linien mit LSEL, von Flächen mit ASEL usw.. NSEL

Syntax NSEL,Type,Item,Comp,VMIN,VMAX,VINC,KABS Funktion Selektiert eine Teilmenge von Knoten Parameter Type S Eine Menge selektieren R Eine Teilmenge der aktiven Menge selektieren A Zur aktiven Menge hinzunehmen U Aus der aktiven Menge entfernen ALL Gesamtmenge aktivieren NONE Leermenge INVE Aktive Menge und nicht aktive Menge invertieren STAT Selektierstatus anzeigen




Item Comp NODE - Nach Knotennummern P - Durch Anpicken mit der Maus EXT - Externe Knoten der selektierten Elemente LOC X, Y, Z Nach Koordinaten im aktiven System ANG XY, YZ, ZK Nach Rotationswinkeln M - Nach Hauptfreiheitsgraden CP - Nach Kopplungsbedingungen CE - Nach Kopplungsgleichungen D U Nach Verschiebungen in beliebiger Richtung D UX, UY, UZ Nach Verschiebungskomponenten D ROT Nach Verdrehung in beliebiger Richtung D ROTX,ROTY,ROTZ Nach Verdrehungskomponenten TEMP - Nach Temperatur F F Nach Kräften in beliebiger Richtung F Fx, Fy, Fz Nach Kräften in entsprechenden Richtungen U X, Y, Z, SUM Nach Knotenverschiebungen (Ergebnisse) VMIN Anfangswert für Selektion VMAX Endwert für Selektion VINC Inkrement zwischen VMIN und VMAX KABS 0 - Vorzeichen werden berücksichtigt; 1 - es wird nach dem Betrag selektiert

ESEL

Syntax ESEL,Type,Item,Comp,VMIN,VMAX,VINC,KABS Funktion Selektiert eine Teilmenge von Elementen Parameter (Fehlende Parameter siehe nächste Seite: NSEL) Item Comp ELEM - Nach Nummern P - Durch Anpicken mit der Maus ADJ - Benachbarte Elemente zum Element VMIN TYPE - Nach Element-Typ-Nr. ENAME - Nach Elementname (oder Nr.) MAT - Nach Material-Nr REAL - Nach Real Constant-Nr. ESYS - Nach Element Koordinatensystem LIVE - Nur die aktiven Elemente (EYLIVE) SFE PRES Nach Elementstreckenlasten ... Nach allen weiteren Elementoberflächenlasten BFE TEMP Nach Elementtemperatur ... Nach allen weiteren Elementvolumenlasten ETAB Lab Nach benutzerdefinierten Elementtables



ESLL

Syntax ESLL,Type Funktion Selektiert jene Elemente, zugehörig zu den selektierten Linien Parameter Type S Eine Menge selektieren R Eine Teilmenge der aktiven Menge selektieren A Zur aktiven Menge hinzunehmen U Aus der aktiven Menge entfernen

NSLL

Syntax NSLL,Type,nkey Funktion Selektiert Knoten zu selektierten Linien Parameter Type S Eine Menge selektieren R Eine Teilmenge der aktiven Menge selektieren A Zur aktiven Menge hinzunehmen U Aus der aktiven Menge entfernen Nkey

0 Selektiert nur Knoten innerhalb der selektierten Linie 1 Selektiert alle Knoten (innerhalb der Linie und an Keypoints), die zur selek-

tierten Linie gehören

NSLE

Syntax NSLE,Type,NodeType, Num Funktion Selektiert Knoten zu selektierten Elementen Parameter Type S Eine Menge selektieren R Eine Teilmenge der aktiven Menge selektieren A Zur aktiven Menge hinzunehmen U Aus der aktiven Menge entfernen



NodeType ALL Selektiert alle Knoten der selektierten Elemente

ACTIVE Selektiert nur aktive Knoten. Ein aktiver Knoten ist ein Knoten mit DOFs am Model.

INACTIVE Selektiert nur nicht aktive Knoten (z.B. Orientierungsknoten) CORNER Selektiert nur Eckknoten MID Selektiert nur mittige Knoten POS Selektiert Knoten in der Position Num. FACE Selektiert Knoten auf der Fläche Num.



2.5. Grafische Kontrollkommandos /AUTO

Syntax /AUTO,WN Funktion Schaltet auf automatische Fokussierung und Skalierung zurück Parameter WN Nummer des Fensters

/ PBC

Syntax /PBC,Item,_,KEY

Funktion An Knotenfreiheitsgraden definierte Randbedingungen werden durch Symbole gekennzeichnet. Parameter Item U translatorische Hauptfreiheitsgrade (UX,UY,UZ) ROT rotatorische Hauptfreiheitsgrade(ROTX,...) PRES vorgegebener Druck (Strömungen) F äußere Kräfte M äußere Momente PATH Pfad mit Pfadnamen ALL alle darstellbaren Randbedingungen KEY 0 keine Darstellung 1 Darstellung der Randbedingungen auf folgenden Plot

/ PSF

Syntax /PSF,Item,Comp,KEY

Funktion Oberflächenlasten werden durch Symbole gekennzeichnet. Parameter I tem Comp

Pres -- alle Streckenlasten " NORM Streckenlast (als Normale zur Oberfläche) " TANX " (tangentiale x-Richtung) " TANY " (tangentiale y-Richtung)



KEY = 0 Keine Darstellung = 1 Darstellung von PRES als Außenkontur = 2 Darstellung von PRES als Pfeile auf der Oberfläche = 3 Darstellung von PRES als farbgefüllte Oberfläche

/ PNUM

Syntax /PNUM,Label,KEY Funktion Schaltet die Nummer der Geometriegrößen, Knoten, Elemente etc. auf folgenden Plots an. Parameter Label NODE Knoten ELEM Elemente MAT Materialien TYPE Elementtyp REAL Real-Constants KPOI Keypoints LINE Linien AREA Flächen VOLU Volumen ... KEY = 0 Nummerierung aus = 1 Nummerierung ein

/ PSYMB

Syntax /PSYMB,Label,KEY Funktion Schaltet die Grafiksymbole (z.B. Koordinatenkreuz, Linienrichtungen, usw.) an. Parameter Label CS Koordinatensystem NDIR Knotenkoordinatensystem ESYS Elementkoordinatensystem LDIR Linienrichtungen LDIV zur sichtbaren Kontrolle der Elementeteilung auf Linien

DEFA setzt den Symbolschlüssel zurück, so dass kein Symbol erscheint, das durch das Kommando /PSYMB kontrolliert wird. Der KEY-Werte wird ignoriert.

STAT druckt den Status der durch /PSYMB gesetzten KEY-Werte aus KEY = 0 Grafiksymbole werden nicht angezeigt = 1 Grafiksymbole werden angezeigt = N Layer Nummer



2.6. Knoten- und Elementkoordinatensysteme

LOCAL

Syntax LOCAL,KCN,KCS,XC,YC,ZC,THXY,THYZ,THZX,PAR1,PAR2 Funktion Definiert ein lokales Koordinatensystem. Parameter KCN Referenznummer des Koordinatensystems (muß größer als 10 sein) KCS Typ des Koordinatensystems 0: kartesisch; 1: zylindrisch; 2: sphärisch; 3: torusförmig XC,YC,ZC Globale Koordinaten des lokalen Ursprungs THXY,THYZ,THZX Verdrehwinkel der lokalen Achsen zu den globalen Achsen PAR1,PAR2 Längenrelation der beiden Ellipsenachsen bei elliptischen Koordinatensystem

CLOCAL

Syntax CLOCAL KCN, KCS, XL, YL, ZL, THXY, THYZ, THZX, PAR1, PAR2 Funktion Definiert ein lokales Koordinatensystem, dessen Daten sich auf das aktive Koodinatensystem beziehen. Parameter KCN Referenznummer des Koordinatensystems (muß größer als 10 sein) KCS Typ des Koordinatensystems 0: kartesisch; 1: zylindrisch; 2: sphärisch; 3: torusförmig XL,YL,ZL Koordinaten (im aktiven Koordinatensystem) des Ursprungs des neu-en

Koordinatensystems THXY,THYZ,THZX Verdrehwinkel um die Achsen des lokalen Koordinatensystems PAR1,PAR2 Längenrelation der beiden Ellipsenachsen bei elliptischen Koordinatensystem


CSYS

Syntax CSYS,KCN Funktion Aktiviert ein zuvor definiertes oder vordefiniertes Koordinatensystem

Parameter KCN = 0 bis 3 ⇒ Globales Koordinatensystem:

= 0 ⇒ kartesisch (Voreinstellung) = 1 ⇒ zylindrisch

= 2 ⇒ sphärisch = 3 ⇒ torusförmig

= 11 bis 999 Zuvor definiertes, lokales Koordinatensystem (hier ist die beim LOCAL-Befehl vergebene Referenznummer anzugeben)

Hinweis Die Koordinatensysteme können jederzeit überschrieben oder mit CSDELE wieder gelöscht werden. Mit /PSYMB,CS,1 werden die Achsenkreuze aller lokalen Systeme auf dem folgenden Plot dargestellt.




2.7 GUI-Befehle bei Pick-Operationen FITEM

Syntax FITEM,NFIELD,ITEM,ITEMY,ITEMZ Funktion Identifiziert Items die bei Pick-Operationen ausgewählt werden Parameter NFIELD Nummer der Spalte des Kommandos, welches die ausgewählte (gepickte) Größe benötigt. Das entsprechende Feld des benutzten Kommandos hat den Label „P51X“. ITEM Zahlenwert der gepickten Größe (Bsp. Knotennummer). Negative Größen weisen darauf hin, daß ein Bereich von Größen gepickte wurde. Ist der Koordinatenmodus gewählt, so ist ITEM die X-Koordinate. ITEMY, ITEMZ Y und Z Koordinaten für Koordinatenmodus Hinweis Dieses Kommando wird im LOG.File automatisch von ANSYS eingetragen, wenn im GUI bei irgendeinem Kommando der Pick-Modus verwendet wird. Es kann nicht eingetippt werden oder im GUI angeklickt werden. Für Ausarbeitungen hinsichtlich der Erstellung von Mak-ros (einlesen durch /INPUT) kann dieses Kommando verwendet werden. Alle Kommandos, die so im Pickmodus bearbeitet werden, erscheinen nachfolgend im LOG-file mit dem La-bel „P51X“.

FLST Syntax FLST,NFIELD,NARG,TYPE ,Otype,LENG Funktion Spezifiziert Daten, die bei Pick-Operationen im GUI benötigt werden. Parameter NFIELD Nummer der Spalte des Kommandos, welches den Pick-Modus nutzt. NARG Anzahl der Größen in der Pick-Auflistung TYPE Typ der gepickten Items: 1 Knotennummern 2 Elementnummern 3 Keypointnummern 4 Liniennummern 5 Flächennummern 6 Volumennummern 7 Spurpunkte

8 Koordinaten (Globales CS) 9 Koordinaten des Bildschirms



Otype Datenordner NOOR Nicht geordnet (Voreinstellung) Order Geordnet (Reihenfolge) LENG Anzahl der Größen in der Pickliste Hinweis Diese Kommando wird im LOG.File automatisch von ANSYS eingetragen, wenn im GUI bei ir-gendeinem Kommando der Pick-Modus verwendet wird. Es kann nicht eingetippt werden o-der im GUI angeklickt werden. Für Ausarbeitungen hinsichtlich der Erstellung von Mak-ros (einlesen durch /INPUT) kann dieses Kommando verwendet werden. Alle Kommandos, die so im Pickmodus bearbeitet werden, erscheinen nachfolgend im LOG-file mit dem La-bel „P51X“.

2.8 APDL-Programmierhilfe 2.8.1 Definition von Parametern *GET

Syntax

*GET, Par, Entity, ENTNUM, Item1, IT1NUM, Item2, IT2NUM Funktion Holt den Zahlenwert einer Ansysvariablen zurück und speichert ihn als Skalarparameter Parameter Par Name des Skalarparameters Entity ist ein Ansys-Schlüsselwort. Gültige Schlüsselwörter sind NODE, ELEM, KP,

AREA, VOLU, etc., eine komplette Liste der Schlüsselwörter ist im Ansys Commands Reference zu finden

ENTNUM ist die Nummer des Entity Item1 Der Name einer bestimmten Einzelheit für das gegebene Entity. Ist als Entity ELEM eingestellt, wird Item1 entweder NUM (die höchste oder niedrigste Elementnummer im gewählten Satz sein) oder COUNT (Die Anzahl der Elemente im Satz) IT1NUM Die Zahl für das definierte Item1

Beispiele für das *GET-Kommando: *GET,BCD,ELEM,97,ATTR, MAT ! BCD = Materialnummer von Element 97 *GET,V37,ELEM,37,VOLU ! V37 = Volumen von Element 97 *GET,COORD,ACTIVE,,CSYS ! COORD = Nummer des aktiven Koordinatensystems *GET,NMAX,NODE,,NUM,MAX ! NMAX = maximale aktiver Knotennummer



*SET Syntax

*SET, Par, VALUE, VAL2, VAL3, VAL4, VAL5, VAL6, VAL7, VAL8, VAL9, VAL10Funktion Weist den vom Benutzer definierten Parametern Werte zu. Parameter Par Alphanumerischer Name des Parameter. VALUE Numerischer Wert. VAL2… wird benötigt, wenn Par ein Matrix-Parameter ist.

*STATUS

Funktion Listet die definierten Parameter mit den zugehörigen Werten auf. Wenn der Befehl ohne Argumente eingegeben wird, liefert er eine Liste von allen z.Z. definier-ten Parametern.

Anhang B: ANSYS Elementbeschreibung - - 41

3 Kleine Elementbibliothek mit Elementbeschreibungen 3.1 LINK1: Ebener Stab (Truss, Spar) Das ebene Stabelement ist ein geradliniges Zug-Druck-Element (Fachwerkelement) mit zwei

notenfreiheitsgraden: K - Translation in X- und Y-Richtung im Knotenkoordinatensystem.

Es kann keine Biegung aufnehmen.

Abb. 1 Ebener Stab Eingabedaten In Abb. 1 werden Geometrie, Knotenpositionen und Koordinatensystem für dieses Element darge-stellt. Das Element wird durch zwei Knoten, die Querschnittsfläche, eine Anfangsdehnung und die

aterialeigenschaften festgelegt. M In der folgenden Tabelle sind die wichtigsten Eingabedaten zusammengestellt. Bezeichnung DefinitionElement LINK1 2 Elementknoten I, J 2 Knotenfreiheitsgrade UX,UY Real-Konstanten R1®AREA Fläche Materialeigenschaften EX E-Modul ALPX Wärmeausdehnungskoeffizient DENS Dichte DAMP

Dämpfung

Besondere Merkmale Plastizität, Kriechen, Schwellen, Spannungsversteifung, große Verformung

Ausgabedaten D ie Ausgabe der Lösung liegt in zwei Formen vor:

1.) Knotenverschiebungen und 2.) zusätzliche Elementausgaben



E TABLE

Weitere Daten für dieses Element stehen bei Verwendung des ETABLE-Kommandos zur Verfügung. In der folgenden Tabelle wird eine kleine Auswahl dieser Ausgabedaten mit ihrer Definition und den entsprechenden Daten-Items aufgelistet, die für das ETABLE-Kommando wichtig sind.

Bezeichnung Definition Item Komponente S(AXL) Axialspannung LS 1 EPEL(AXL) Elastische Axialdehnung LEPEL 1 MFOR(X) Schnittkraft im Element-Koordinaten-

system SMISC 1

Weitere ETABLE-Kommandos für lineare und nichtlineare Lösungen (Ausgabe nur wenn die Elemente nichtlineares Materialverhalten aufweisen) können dem ANSYS User`s Manual und im

NSYS-Programm dem Elem Lib in Reference entnommen werden. A A nnahmen und Einschränkungen

Das Stabelement setzt einen geraden Stab voraus, der in Achsenrichtung an den Enden belastet werden kann. Der Stab muß eine Länge > 0 besitzen, d.h. die Knoten I und J dürfen nicht zusammenfallen. Der Stab muß in der X-Y-Ebene liegen.



3.2 LINK8: 3-D Stab Das 3-D Stabelement ist ein geradliniges Zug-Druck-Element (Fachwerkelement) mit drei Knoten-reiheitsgraden: f

- Translation in X-,Y- und Z-Richtung im Knotenkoordinatensystem.

E s kann wie LINK1 keine Biegung aufnehmen.

Abb.2 3-D-Stabelement Eingabedaten In Abb. 2 werden Geometrie, Knotenpositionen und Koordinatensystem für dieses Element darge-stellt. Das Element wird durch zwei Knoten, die Querschnittsfläche, eine Anfangsdehnung und die Materialeigenschaften festgelegt. Die Eingabedaten des Elementes LINK8 entsprechen außer in den Knotenfreiheitsgraden denen des Elementes LINK1. LINK8 besitzt drei Knotenfreiheitsgrade: UX, UY und UZ. Ausgabedaten Auch bei der Ausgabe der Lösung und bei Verwendung des ETABLE-Kommandos unterscheidet sich LINK1 nicht von LINK8. Annahmen und Einschränkungen Das 3-D Stabelement setzt einen geraden Stab voraus, der in Achsenrichtung an den Enden belastet werden kann. Der Stab muß eine Länge > 0 besitzen, d.h. die Knoten I und J dürfen nicht zusam-menfallen. Die Querschnittsfläche darf nicht negativ sein.



3.3 BEAM3: Ebener elastischer Balken Das ebene Balkenelement ist ein geradliniges Element mit Zug-, Druck- und Biegeverhalten. Das

lement besitzt zwei Knoten mit drei Freiheitsgraden an jedem Knoten: E -Translation in die X- und Y-Richtungen und -Drehung um die Z-Richtung

Abb. 3 Ebener elastischer Balken Eingabedaten In Abb. 3 werden Geometrie, Knotenpositionen und Koordinatensystem für dieses Element darge-stellt. Das Element wird durch zwei Knoten, die Querschnittsfläche, das Flächenträgheitsmoment, die Höhe und die Materialeigenschaften festgelegt. Für nicht eingegebene Elementeigenschaften werden automatisch Standardwerte eingesetzt. Drücke werden als Oberflächenlasten auf die Elementflächen eingegeben. Positive Normaldrücke wirken in Richtung zum Element hin. Streckenlasten werden als Kraft pro Längeneinheit eingegeben. I n der folgenden Tabelle sind die wichtigsten Eingabedaten zusammengestellt.

Bezeichnung Definition

Element BEAM3 2 Elementknoten I, J 3 Knotenfreiheitsgrade UX,UY,ROTZ Real-Konstanten R1®AREA Fläche R2®IZZ Flächenträgheitsmoment R3®HEIGHT Höhe Materialeigenschaften EX E-Modul ALPX Wärmeausdehnungskoeffizient GXY Schubmodul DENS Dichte DAMP Dämpfung Oberflächenlasten Drücke Fläche 1 -IJ (-Y Normalrichtung)

Fläche 2 -IJ (+X Tangentialrichtung) Fläche 3 -I (+X Axialrichtung) Fläche 4 -J (-X Axialrichtung)

Besondere Merkmale Spannungsversteifung, große Verformungen



Keyoptions KEYOPT(6) = 0 keine Ausgabe von Schnittkräften und -Momenten = 1 Ausgabe von Schnittkräften und -Momenten im Elementkoordinatensystem KEYOPT(9) = N Generierung zusätzlicher Ausgaben an N Stellen zwischen den Enden I und J (N = 0,1,3,5,7,9) KEYOPT(10) (Wird nur für veränderliche Oberflächenlasten zusammen mit dem SFBEAM- Kommando verwendet) = 0 Offset für Lastaufbringung in Längeneinheit = 1 Offset im Längenverhältnis (0 bis 1) Ausgabedaten D ie Ausgabe der Lösung liegt in zwei Formen vor:

1.) Knotenverschiebungen und 2.) zusätzliche Elementausgaben E TABLE

Weitere Daten für dieses Element stehen bei Verwendung des ETABLE-Kommandos zur Verfügung. In der folgenden Tabelle wird eine kleine Auswahl dieser Ausgabedaten mit ihrer Definition und den für das ETABLE-Kommando benötigten Daten-Items für KEYOPT(9) = 0 aufgelistet.

Bezeichnung Definition Item Komponente Knoten I Knoten J S(DIR) Axialspannung LS 1 4 S(BYT) Biegespannung (Y-oben) LS 2 5 S(BYB) Biegespannung (Y-unten) LS 3 6 MFOR(X) Schnittkräfte in X-Richtung SMISC 1 7 MFOR(Y) Schnittkräfte in Y-Richtung SMISC 2 8 MMOM(Z) Schnittmomente im Elementkoordina-

tensystem

SMISC 6 12

S(MAX) Maximal (normal + Biegung) Span-nungen

NMISC 1 3

S(MIN) Minimal (normal + Biegung) Spannun-gen

NMISC 2 4

Weitere ETABLE-Kommandos für KEYOPT(9) = 1 etc. können dem ANSYS User`s Manual und im ANSYS-Programm dem Elem Lib in Reference entnommen werden.



A nnahmen und Einschränkungen

Das Balkenelement kann beliebige Querschnittsformen besitzen, für die Flächenträgheitsmomente berechnet werden können. Die Elementhöhe wird nur für die Berechnung von Biege- und Wärme-spannungen benötigt. Die Spannungen werden dann jedoch unter der Annahme berechnet, daß der Abstand von der neutralen Faser zu der entferntesten Faser gleich der halben Höhe ist (!!). Das Balkenelement muß in der X-Y-Ebene liegen und Länge und Fläche dürfen nicht Null werden.



3.4 BEAM4: 3-D elastischer Balken BEAM4 ist ein geradliniges Element mit Zug-, Druck-, Torsions- und Biegeverhalten. Das Element

at sechs Freiheitsgrade an jedem Knoten: h -Translation in die X-,Y- und Z-Richtungen -Drehung um die X-, Y- und Z-Richtung

Abb.4 3-D elastischer Balken

Eingabedaten In Abb.4 werden Geometrie, Knotenpositionen und Koordinatensystem für dieses Element darge-stellt. Das Element wird durch zwei oder drei Knoten, die Querschnittsfläche, zwei Flächenträg-heitsmomente (IZZ und IYY), zwei Dicken (TKY und TKZ), den Winkel (q) zur X-Achse im Ele-mentkoordinatensystem, die Torsionssteifigkeit (IXX) und die Materialeigenschaften festgelegt. Falls IXX nicht definiert wird, nimmt es den Wert des polaren Trägheitsmomentes (IYY + IZZ) an. IXX muß positiv sein und ist gewöhnlich kleiner als das polare Trägheitsmoment. Die x-Achse im Elementkoordinatensystem orientiert sich von Knoten I nach Knoten J. Bei der Zwei-Knoten-Option liegt die y-Achse (θ = 0°) im Elementkoordinatensystem automatisch parallel zur globalen X-Y-Ebene. Verschiedene Orientierungsmöglichkeiten sind in Abb. 3 dargestellt. Für den Fall, daß das Element parallel zur globalen Z-Achse liegt, orientiert sich die y-Achse im Elementkoordinatensystem parallel zur globalen Y-Achse. Zur Benutzer-Kontrolle der Element-Orientierung dient der θ Winkel (THETA) oder die Drei-Knoten-Option. Falls beides definiert



wurde, wird die Drei-Knoten-Wahl bevorzugt. Der dritte Knoten (K) spannt eine Ebene (mit I und J) auf, die die Element-x und z-Achse einschließt (siehe Abb.3). Drücke werden als Oberflächenlasten auf die Elementflächen eingegeben. Positive Normaldrücke wirken in Richtung zum Element hin. Streckenlasten werden als Kraft pro Längeneinheit eingegeben. In der folgenden Tabelle sind die wichtigsten Eingabedaten zusammengestellt. Bezeichnung Definition

Element BEAM4 2 - 3 Elementknoten I, J, K (K Orientierung

ist optional)

6 Knotenfreiheitsgrade UX,UY,UZ, ROTX,ROTY,ROTZ

Real-Konstanten R1→AREA Fläche R2→IZZ Flächenträgheitsmoment um die z-Achse R3→IYY Flächenträgheitsmoment um die y.Achse R4→TKZ Dicke in z-Richtung R5→TKY Dicke in y-Richtung R6→THETA Orientierungswinkel R7→ISTRN Anfangsdehnung R8→IXX Torsionssteifigkeit Materialeigenschaften EX E-Modul ALPX Wärmeausdehnungskoeffizient GXY Schubmodul DENS Dichte DAMP Dämpfung Oberflächenlasten Drücke Fläche 1 -IJ (-Z Normalrichtung)

Fläche 2 -IJ (-Y Normalrichtung) Fläche 3 -IJ (+X Tangentialrichtung) Fläche 4 -I (+X Axialrichtung) Fläche 5 -J (-X Axialrichtung)

Besondere Merkmale Spannungsversteifung, große Verformungen

Keyoptions KEYOPT(6) = 0 keine Ausgabe von Schnittkräften und -Momenten = 1 Ausgabe von Schnittkräften und -Momenten im Elementkoordinatensystem KEYOPT(9) = N Generierung zusätzlicher Ausgaben an N Stellen zwischen den Enden I und J (N = 0,1,3,5,7,9) KEYOPT(10) (Wird nur für veränderliche Oberflächenlasten zusammen mit dem SFBEAM- Kommando verwendet) = 0 Offset für Lastaufbringung in Längeneinheit = 1 Offset im Längenverhältnis (0 bis 1) Ausgabedaten Die Ausgabe der Lösung liegt in zwei Formen vor: 1.) Knotenverschiebungen und 2.) zusätzliche Elementausgaben



E TABLE

Weitere Daten für dieses Element stehen bei Verwendung des ETABLE-Kommandos zur Verfügung. In der folgenden Tabelle wird eine Auswahl dieser Ausgabedaten mit ihrer Definition und den für das ETABLE-Kommando benötigten Daten-Items für KEYOPT(9) = 0 aufgelistet.

Bezeichnung Definition Item Komponente Knoten I Knoten J S(DIR) Axialspannung LS 1 6 S(BYT) Biegespannung (Y-oben) LS 2 7 S(BYB) Biegespannung (Y-unten) LS 3 8 S(BZT) Biegespannung (Z-oben) LS 4 9 S(BZB) Biegespannung (Z-unten) LS 5 10 MFOR(X) Schnittkräfte in X-Richtung SMISC 1 7 MFOR(Y) Schnittkräfte in Y-Richtung SMISC 2 8 MFOR(Z) Schnittkräfte in Z-Richtung SMISC 3 9 MMOM(X) Schnittmomente im Elementkoordina-

tensystem

SMISC 4 10

MMOM(Y) "

SMISC 5 11

MMOM(Z) "

SMISC 6 12

S(MAX) Maximal (normal + Biegung) Span-nungen

NMISC 1 3

S(MIN) Minimal (normal + Biegung) Spannun-gen

NMISC 2 4

Weitere ETABLE-Kommandos für KEYOPT(9) = 1 etc. können dem ANSYS User`s Manual und im ANSYS-Programm dem Elem Lib in Reference entnommen werden. A nnahmen und Einschränkungen

Länge und Fläche des 3-D Balkenelementes dürfen nicht Null werden. Das 3-D Balkenelement kann beliebige Querschnittsformen besitzen, für die Trägheitsmomente berechnet werden können. Jedoch werden die Spannungen unter der Annahme berechnet, daß der Abstand von der neutralen Faser zu der entferntesten Faser jeweils gleich der Dicke ist (!!). Die Elementdicken werden nur für die Berechnung von Biege- und Wärmespannungen benötigt.



3.5 PLANE182: Ebenes 4-Knoten Viereck Element Mit dem PLANE182-Element können zweidimensionale Scheibenmodelle vernetzt werden. Es kann als zweiachsiges Flächenelement (ebener Spannungs- oder Dehnungszustand oder allgemeiner ebener Dehnungszustand) oder als rotationssymmetrisches Element eingesetzt werden.. Das Element wird definiert durch vier Knoten und hat in jedem Knoten zwei translatorische Freiheitsgrade -Translation in X- und Y-Richtung des Knotenkoordinatensystems. Das Element besitzt Plastizität, Hyperelastizität, Drucksteifigkeit, große Verformungen und hohe Belastungsfähigkeit. Zusätzlich können mit dem Element unterschiedlichste Deformationen von fast nicht zusammendrückbaren elastoplastischen Materialien und überhaupt nicht zusammendrückbare hyperelastischen Materialien simuliert werden.

Abb. 5 2-D Scheibenelement Eingabedaten In Abb.5 werden Geometrie, Knotenlagen, Elementseitennummern und Koordinatensystem für die-ses Element dargestellt. Die Elementeingaben enthalten vier Knoten, eine Elementdicke (nur für den ebenen Spannungszustand) und die orthotropen Materialeigenschaften. Das voreingestellte Koordinatensystem stimmt mit den globalen Richtungen überein. Für die orthotropen Materialrichtungen kann man ein Elementkoordinatensystem mit dem Kommando ESYS definieren.

Drücke können eingegeben werden als Oberflächenlasten auf die Elementflächen. Positive Drücke zeigen auf die Oberfläche. Eventuelle Knotenkräfte müssen in der Einheit "pro Tiefe " für ebene Analysen (außer für KEYOPT(3) = 3 oder KEYOPT(3) = 5) und für 360° für rotationssymmetrische Analysen eingegeben werden. KEYOPT(3) = 5 wird für den allgemeinen ebenen Dehnungsszustand verwendet.

Man kann das ESYS-Kommando verwenden, um die Materialeigenschaften und die Spannungs/Dehnungs-Ausgabe einzurichten. Bei der Verwendung des RSYS-Kommandos kann man die Ausgabe im Material-Koordinatensystem oder globalen Koordinatensystem wählen. Für



den Fall der Hyperelastizität wird die Ausgabe der Spannungen und Dehnungen immer im globalen kartesischen Koordinatensystem anstatt im Material/Element-Koordinatensystem erfolgen. In der folgenden Tabelle sind die wichtigsten Eingabedaten zusammengestellt. Bezeichnung Definition

Element PLANE182 4 Elementknoten I, J, K, L 2 Knotenfreiheitsgrade UX,UY Real-Konstanten R1®THICKNESS Dicke für KEYOPT(3) = 3 Materialeigenschaften EX,EY,EZ E-Module NUXY,NUYZ,NUXZ Querkontraktionszahlen ALPX,ALPY,ALPZ Wärmeausdehnungskoeffizienten GXY,GXY,GXZ Schubmodul DENS Dichte DAMP Dämpfung O berflächenlasten D rücke 1-IJ, 2-KJ, 3-LK, 4-IL

Besondere Merkmale Plastizität, Hyperelastizität, Viskoelastizität, Viskoplastizität, Kriechen, Spannungsversteifung, große Verformungen, große Verzerrungen

Keyoptions KEYOPT(1) = 0 Volle Integration mit der B-Methode = 1 Uniform reduzierte Integration mit der Sanduhr-Methode = 2 erhöhte Belastung = 3 vereinfacht erhöhte Belastung KEYOPT(3) = 0 ebener Spannungszustand = 1 rotationssymmetrisch = 2 ebener Dehnungszustand = 3 ebener Spannungszustand mit Dickeneingabe = 5 allgemeiner ebener Dehnungszustand KEYOPT(6) = 0 verwendet reine Verschiebungen (Standard)

= 1 verwendet gemischte U/P Formulierungen (nicht möglich bei ebenem Spannungszustand)

KEYOPT(10) = 0 keine Benutzer-Subroutine zur Darstellung der Ausgangsspannungen = 1 liest die Ausgangsdaten für die Spannungen aus einer Benutzer-Subroutine

USTRESS

Elementtechnologien • B-Methode (selektiv reduzierte Integration)

Hilft, volumetrische Netzarretierungen in fast nicht zusammendrückbaren Fällen zu verhindern. Diese Option ersetzt die volumetrische Dehnung durch den Gauß-Integration-Punkt mit der durchschnittlichen volumetrischen Dehnung der Elemente. Diese Methode kann keine Schubarretierung bei hauptsächlich durch Biegung verursachten Problemen verhindern.

• Uniform reduzierte Integration Hilft ebenfalls, die volumetrische Netzarretierungen in fast nicht zusammendrückbaren Fällen zu verhindern. Weil sie nur einen Integrationspunkt hat, ist diese Option wesentlich effizienter als die B-Methode (selektiv reduzierte Integration). Wird jedoch künstliche



Energie zugeführt, um den Sanduhr-Effekt zu steuern, kann die Lösung in der Genauigkeit nachteilig beeinflusst werden. Bei Verwendung dieser Option sollte die Genauigkeit der Lösung kontrolliert werden, indem man die totale Energie (SENE beim ETABLE-Kommando) mit der künstlichen Energie (AENE beim ETABLE-Kommando) vergleicht. Wenn das Verhältnis der künstlichen Energie zur totalen Engerig weniger als 5 % abweicht ist die Lösung im allgemeinen akzeptabel. Wenn das Verhältnis übersteigt 5 %, so muss das Netz verfeinert werden. Man kann die totale und künstliche Energie auch mit Hilfe des OUTPR, VENG Kommandos im Solution-Teil darstellen.

Ausgabedaten D ie Ausgabe der Lösung liegt in zwei Formen vor:

1.) Knotenverschiebungen und 2.) zusätzliche Elementausgaben Die Element-Spannungsrichtungen sind parallel zum Element-Koordinatensystem. Neben Elementdaten wie Elementnummer EL, Knoten NODES, Materialnummer MAT, Volumen VOL, Koordinatenursprung XC und YC können auch ohne das ETABLE-Kommando Ergebnisse wie die Spannungen SX, SY, SZ (SZ = 0 für ebenen Spannungszustand) und SXY ausgegeben

erden. w E TABLE

Weitere Daten für dieses Element stehen bei Verwendung des ETABLE-Kommandos zur Verfügung. In der folgenden Tabelle wird eine Auswahl dieser Ausgabedaten mit ihrer Definition und den für das ETABLE-Kommando benötigten Daten-Items für KEYOPT(9) = 0 aufgelistet. Bezeichnung Definition Item Komponente

Knoten I J K L

S(1) 1. Hauptspannung NMISC 1 6 11 16 S(2) 2. Hauptspannung NMISC 2 7 12 17 S(3) 3. Hauptspannung NMISC 3 8 13 18 S(EQV) Vergleichsspannung NMISC 5 10 15 20 Weitere ETABLE-Kommandos für nichtlineare Lösungen etc. können dem ANSYS User`s Manual und im ANSYS-Programm dem Elem Lib in Reference entnommen werden. A nnahmen und Einschränkungen

Die Elementfläche muss positiv sein. Das Element muss, wie in Abb.4 gezeigt, in einer globalen X-Y-Ebene liegen und die X-Achse muss die radiale Richtung für rotationssymmetrische Probleme sein. Eine rotationssymmetrische Struktur muß in den +X-Quadranten modelliert werden.



Ein Dreieckelement kann durch Definition von doppelten Knotennummern für K und L gebildet werden. Die Extraformen werden automatisch für Dreieckselemente entfernt, so dass sich ein Element mit konstanter Dehnung ergibt.



3.6 PLANE183: Ebenes 8-Knoten-Element Das PLANE183 ist eine abgewandelte, höherwertige Version des ebenen 4 Knoten-Viereck-Elementes. Es liefert genauere Ergebnisse für gemischte (viereckige - dreieckige) Vernetzungen mit unregelmäßigen Formen. Es kann als zweiachsiges Flächenelement oder als rotationssymmetrisches Element eingesetzt werden. Das Element wird definiert durch acht Knoten und hat in jedem Knoten wei translatorische Freiheitsgrade z

-Translation in X- und Y-Richtung des Knotenkoordinatensystems.

Abb.6 2-D 8-Knoten-Element Eingabedaten In Abb.6 werden Geometrie, Knotenlagen, Elementseitennummern und Koordinatensystem für die-ses Element dargestellt. Die Mittenknoten können, um mit anderen Elementtypen verbunden zu werden, (mit einer "Null"-Knotennummer) gelöscht werden. Wird die Lage der Mittenknoten nicht angegeben, wird sie automatisch berechnet. Die Elementeingaben enthalten neben den Knoten, die Elementdicke (nur für den ebenen Spannungszustand) und die orthotropen Materialeigenschaften. Orthotrope Materialrichtungen stimmen mit dem Elementkoordinatensystem überein. Für nicht eingegebene Elementeigenschaften werden Standardwerte eingesetzt. Drücke können eingegeben werden als Oberflächenlasten auf die Elementflächen. Positive Drücke zeigen auf die Oberfläche. Eventuelle Knotenkräfte müssen in der Einheit "pro Tiefe " für ebene Analysen (außer für KEYOPT(3) = 3 oder KEYOPT(3) = 5) und für 360° für rotationssymmetrische Analysen eingegeben werden. Außer in der Eingabe von 8 (I, J, K, L, M, N, O, P) anstatt 4 Knoten stimmen die Eingabedaten des PLANE183 mit den wichtigsten Eingabedaten des PLANE182 überein. Keyoptions KEYOPT(3) siehe KEYOPT(3) beim PLANE182 KEYOPT(6) siehe KEYOPT(6) beim PLANE182 KEYOPT(10) siehe KEYOPT(10) beim PLANE182 Prof. Dr. Ing. J. Möhlenkamp, FH Osnabrück; Lehrveranstaltung "Finite Elemente Methoden"


Ausgabedaten Auch bei der Ausgabe der Lösungen und bei Verwendung des ETABLE-Kommandos unterscheidet sich PLANE182 nicht von PLANE183. A nnahmen und Einschränkungen

Die Elementfläche muß positiv sein. Das Element muß, wie in Abb.6 gezeigt, in einer globalen X-Y-Ebene liegen und die X-Achse muss die radiale Richtung für rotationssymmetrische Probleme sein. Eine rotationssymmetrische Struktur muss in den +X-Quadranten modelliert werden. Ein Dreieckelement kann durch Definition von identischen Knotennummern für K ,L und O gebildet werden.



3.7 MASS21: Allgemeines Massenelement Das allgemeine Massenelement ist ein Punktelement mit bis zu sechs Freiheitsgraden: -Translationen in die X-, Y- und Z-Richtungen des Knotenkoordinatensystems -Rotationen um die X-, Y- und Z-Achsen des Knoten-Koordinatensystems Jeder Koordinatenrichtung können unterschiedliche Massenanteile oder Massenträgheitsmomente zugeordnet werden.

Abb.7 Verallgemeinertes Massenelement Eingabedaten Abb.7 zeigt das Koordinatensystem für dieses Element. Das allgemeine Massenelement wird festgelegt durch einen Knoten, die konzentrierten Massenan-teile (Kraft × Zeit2/Länge) in Richtung der Elementkoordinaten und die Massenträgheitsmomente (Kraft × Länge × Zeit2) um diese Achsen. Das Elementkoordinatensystem ist parallel zum globalen Koordinatensystem oder zum Knotenkoordinatensystem (KEYOPT(2)). Wenn für das Element nur eine Masseneingabe erfolgt, wird angenommen, daß diese in allen globa-len Richtungen wirksam ist. In der folgenden Tabelle sind die wichtigsten Eingabedaten zusammengestellt. Bezeichnung Definition

Element MASS21 1 Elementknoten I 6 Knotenfreiheitsgrade UX,UY,UZ,ROTX,ROTY,ROTZ → wenn KEYOPT(3) = 0 3 Knotenfreiheitsgrade UX,UY,UZ → wenn KEYOPT(3) = 2 2 Knotenfreiheitsgrade UX,UY → wenn KEYOPT(3) = 4 6 Real-Konstanten R1→MASSX

R2→MASSY R3→MASSZ R4→IXX R5→IYY R6→IZZ

→ wenn KEYOPT(3) = 0 (Massen und Massenträgheits-momente)



2 Real-Konstanten R1→MASS R2→IZZ

→ wenn KEYOPT(3) = 3 (Masse und Massenträgheits-moment)

1 Real-Konstante R1→MASS → wenn KEYOPT(3) = 2 oder = 4 (Masse)

Besondere Merkmale große Verschiebungen Keyoptions KEYOPT(2) = 0 Element-KS ist anfangs parallel zum globalen kart. KS = 1 Element-KS ist anfangs parallel zum Knoten-KS KEYOPT(3) = 0 3-D Masse mit Trägheit = 2 3-D Masse ohne Trägheit = 3 2-D Masse mit Trägheit = 4 2-D Masse ohne Trägheit Ausgabedaten Es erfolgen keinerlei Ausgabelisten oder Postdata-Ausgaben für das verallgemeinerte Massenele-ment. Annahmen und Einschränkungen Das verallgemeinerte Massenelement hat keine Auswirkung auf statische Berechnungen (ANTYPE,STATIC), solange nicht Beschleunigungen oder Rotationen als Belastungsformen (Trägheitskräfte) auftreten.



3.8 COMBIN14: Feder-Dämpfer-Element Das Feder-Element hat getrennte Längs- und Drehsteifigkeiten bei ein-, zwei- und dreidimensionalen Anwendungen. Mit der Längsfeder-Dämpfer-Option ist COMBIN14 ein Zug-Druck-Element in einer Richtung mit

is zu drei Freiheitsgraden an jedem Knoten: b - Translation in X-, Y- und Z-Richtung.

Biegung oder Torsion wird dabei nicht berücksichtigt. Mit der Drehfeder-Dämpfer-Option ist COMBIN14 ein reines Drehelement mit drei Freiheitsgraden n jedem Knoten: a

- Drehung um die Knotenachsen X, Y und Z. Es werden keine Biegung oder Längslasten berücksichtigt.

Das Feder-Dämpfer-Element besitzt keine Masse. Massen können mit Hilfe des Massenelementes

ASS21 hinzugefügt werden. M

Abb. 8 Feder-Dämpfer-Element Eingabedaten In Abb.8 werden Geometrie, Knotenlagen und Koordinatensystem für dieses Element dargestellt. Das Element wird festgelegt durch zwei Knoten, eine Federkonstante (k) und Dämpfungskoeffizienten (cv)1 und (cv)2. Die Konstante der Längsfeder hat die Einheit Kraft/Länge, die Einheiten der Dämpfungskoeffizienten sind Kraft × Zeit/Länge. Die Torsionsfeder-Konstante und der Dämpfungskoeffizient hat die Einheit Kraft × Länge/Radian bzw. Kraft × Länge × Zeit/Radian. Für eine zweidimensionale rotationssymmetrische Analyse müssen diese Werte für 360° eingegeben werden. Mit KEYOPT(2) wird das COMBIN14 als eindimensionales Element festgelegt. Mit dieser Option hängt die Elementrichtung nicht von der Knotenlage ab. In der folgenden Tabelle sind die wichtigsten Eingabedaten zusammengestellt. Bezeichnung Definition

Element COMBIN14 2 Elementknoten I, J 3 Knotenfreiheitsgrade UX,UY,UZ → wenn KEYOPT(3) = 0 3 Knotenfreiheitsgrade ROTX,ROTY,ROTZ → wenn KEYOPT(3) = 1 2 Knotenfreiheitsgrade UX,UY → wenn KEYOPT(3) = 2 Prof. Dr. Ing. J. Möhlenkamp, FH Osnabrück; Lehrveranstaltung "Finite Elemente Methoden"


Bezeichnung Definition 3 Real-Konstanten R1→k Federkonstante R2→CV1 erster Dämpfungskoeffizient R3→CV2 zweiter Dämpfungskoeffizient

(berücksichtigt nichtlineare Dämpfungseffekte, z.B. Fluide)

Besondere Merkmale Nichtlinear (wenn CV2 ≠ 0), Spannungsversteifung, große Verformungen

Keyoptions KEYOPT(2) = 0 Verwende KEYOPT(3)-Optionen = 1 1-D Längsfeder-Dämpfer (Freiheitsgrad UX) = 2 1-D Längsfeder-Dämpfer (Freiheitsgrad UY) = 3 1-D Längsfeder-Dämpfer (Freiheitsgrad UZ) = 4 1-D Torsionsfeder-Dämpfer (Freiheitsgrad ROTX) = 5 1-D Torsionsfeder-Dämpfer (Freiheitsgrad ROTY) = 6 1-D Torsionsfeder-Dämpfer (Freiheitsgrad ROTZ) (KEYOPT(2) setzt sich über KEYOPT(3) hinweg.) KEYOPT(3) = 0 3-D Längsfeder-Dämpfer = 1 3-D Torsionsfeder-Dämpfer = 2 2-D Längsfeder-Dämpfer Ausgabedaten Die Ausgabe der Lösung liegt in zwei Formen vor: 1.) Knotenverschiebungen 2.) zusätzliche Elementausgaben Neben Elementdaten wie die Elementnummer (EL), die Knoten (NODES), die Materialnummer (MAT) usw. können auch (ohne ETABLE) Ergebnisse wie das Federmoment TORQ und die Federverdrehung TWIST (in Radian) ausgegeben werden.



E TABLE

Weitere Daten für dieses Element stehen bei Verwendung des ETABLE-Kommandos zur Verfügung. In der folgenden Tabelle wird eine Auswahl dieser Ausgabedaten mit ihrer Definition und den für das ETABLE-Kommando benötigten Daten-Items für KEYOPT(9) = 0 aufgelistet. Bezeichnung Definition Item Komponente FORC Federkraft SMISC 1 STRETCH Federstreckung NMISC 1 VELOCITY Geschwindigkeit NMISC 2 Weitere ETABLE-Kommandos können dem ANSYS User`s Manual und im ANSYS-Programm dem Elem Lib in Reference entnommen werden. Annahmen und Einschränkungen Wenn KEYOPT(2) = 0 ist, darf die Länge des Feder-Dämpfer-Elementes nicht Null sein, d.h. die Knoten I und J dürfen nicht zusammenfallen, da die Knotenlage die Federrichtung festlegt. Die Längsfeder-Steifigkeit wirkt nur in Federlängsrichtung. Die Drehfeder-Steifigkeit wirkt nur um die Federlängsrichtung wie bei einem Torsionsstab. Das Element erlaubt nur eine gleichförmige Spannung in der Feder. KEYOPT(2) muß Null sein, wenn das Element mit Spannungsversteifung oder großer Verformung verwendet wird. Die Feder oder der Dämpfer kann aus dem Element gelöscht werden, indem k bzw. cv gleich Null gesetzt wird. Wenn KEYOPT(2) > 0 ist, hat die Feder nur einen Freiheitsgrad. Dieser Freiheitsgrad wird im Knotenkoordinatensystem bestimmt und stimmt für beide Knoten überein. Die Knoten I und J können beliebig im Raum liegen (vorzugsweise zusammenfallend). Das Element ist so definiert, daß eine positive Verschiebung des Knotens I relativ zu Knoten J die Feder zu strecken versucht. Wenn für vorgegebene Bedingungen die Knoten I und J miteinander vertauscht werden, wird ein gestrecktes Element eine negative Federkraft erzeugen. Wenn KEYOPT(2) = 0 ist, treffen die hier beschriebenen Einschränkungen nicht zu.



3.9 SHELL63: 4-Knoten-Schalenelement Das Element besitzt sowohl Biege- wie auch Membran-Eigenschaften und läßt Belastungen innerhalb der Schalenfläche als auch dazu senkrechte Lasten zu. Das Element wird definiert durch vier Knoten und hat an jedem Knoten sechs Freiheitsgrade: -Translation in X, Y, Z-Knotenkoordinatenrichtung -Rotation um X, Y, Z-Knotenkoordinatenachsen für jeden Knoten. Die vierseitige Schale besitzt Optionen für variable Dicken, elastische Bettung, gedrehte Elementkoordinaten und für konzentrierte Drucklasten.

Abb.9 4-Knoten Viereck-Schale Eingabedaten In Abb.9 werden Geometrie, Knotenlagen und Koordinatensystem für dieses Element dargestellt. Das Element wird definiert durch 4 Knoten (alle müssen in der globalen X-Y-Ebene liegen), vier Elementdicken, eine Steifigkeit für elastische Bettung und die orthotropen Materialeigenschaften. Die orthotropen Richtungen der Materialeigenschaften korrespondieren mit den Element-Koordinatenrichtungen. Für nicht eingegebene Elementeigenschaften werden Defaultwerte eingesetzt. Es wird angenommen, daß die Elementdicke gleichmäßig über die Elementfläche im Bereich der eingegebenen vier Knotendicken variiert. Bei konstanter Dicke muß nur TK(I) eingegeben werden, bei veränderlicher Dicke müssen alle vier Dicken eingegeben werden. In der folgenden Tabelle sind die wichtigsten Eingabedaten zusammengestellt. Bezeichnung Definition

Element SHELL63 4 Elementknoten I, J, K, L 6 Knotenfreiheitsgrade UX,UY,UZ,ROTX,ROTY,ROTZ



Bezeichnung

Definition

9 Real-Konstanten R1→TK(I) Dicke am Knoten I R2→TK(J) Dicke am Knoten J R3→TK(K) Dicke am Knoten K R4→TK(L) Dicke am Knoten L R5→EFS Bettungssteifigkeit R6→THETA siehe Abb.7 R7 bis R9 Geometriewerte, die für Sand-

wich-Schalen benötigt werden 8 Materialeigenschaften EX, EY E-Module ALPX Wärmeausdehnungskoeffizienten NUXY Querkontraktionszahl DENS Dichte GXY Schubmodul (Richtung I-J ist X) DAMP Dämpfung 6 Oberflächenlasten Drücke 1-IJKL (unten, in +Z-Richtung) 2-IJKL (oben, in -Z-Richtung) 3-JI, 4-KJ, 5-LK, 6-IL Besondere Merkmale Spannungsversteifung, große Verformung Keyoptions KEYOPT(1) = 0 Biege- und Membran-Steifigkeit = 1 nur Membran-Steifigkeit = 2 Nur Biege-Steifigkeit

KEYOPT(5) = 0 Ausgabe der Elementgrunddaten = 2 Ausgabe der Knotenspannungen

KEYOPT(6) = 0 reduzierte Drucklasten (erforderlich für KEYOPT(1) =1) = 2 konsistente Drucklasten Drücke werden als Oberflächenlasten auf die Elementflächen (Kanten) eingegeben. Positive Drücke wirken zur Oberfläche hin. Die Drucklast kann als äquivalente Elementlast auf Knoten (KEYOPT(6) = 0) oder als gleichmäßig verteilte Last über die Elementflächen (KEYOPT(6) = 2) aufgebracht werden. Die äquivalente Elementlast liefert genauere Ergebnisse in gekrümmten Scha-len, weil gewisse fiktive Elementbiegespannungen eliminiert sind. Gleichmäßig, in der Schalen-ebene wirkende Seitendrücke sind ebenfalls zulässig auf den vier Randseiten des Elementes. Mit Option KEYOPT(1) können die Membran- oder Biegespannungen unterdrückt werden. Ausgabedaten Die Ausgabe der Lösung liegt in zwei Formen vor: 1.) Knotenverschiebungen und 2.) zusätzliche Elementausgaben Die Momente sind angegeben pro Einheitslänge im Elementkoordinatensystem. Die Element-Span-nungsrichtungen sind parallel zum Element-Koordinatensystem.



Neben Elementdaten wie Elementnummer EL, Knoten NODES, Materialnummer MAT, Fläche AREA, Koordinatenursprung XC, YC, ZC können auch ohne das ETABLE-Kommando Ergebnisse wie z.B. die kombinierten Membran- und Biegespannungen SX, SY, SZ und SXY ausgegeben werden. E TABLE

Weitere Daten für dieses Element stehen bei Verwendung des ETABLE-Kommandos zur Verfügung. In der folgenden Tabelle wird eine kleine Auswahl dieser Ausgabedaten mit ihrer Definition und den entsprechenden Daten-Items aufgelistet, die für das ETABLE-Kommando wichtig sind.

Bezeichnung Definition Item Komponente TX X-Schnittkraft SMISC 1 TY Y-Schnittkraft SMISC 2 TXY XY-Schnittkraft SMISC 3 MX X-Moment SMISC 4 MY Y-Moment SMISC 5 MXY XY-Moment SMISC 6 Knoten I J K L

S(1)-oben 1. Hauptspannung (oben) NMISC 1 11 21 31 S(2)-oben 2. Hauptspannung (oben) NMISC 2 12 22 32 S(3)-oben 3. Hauptspannung (oben) NMISC 3 13 23 33 S(EQV)-oben Vergleichsspannung (oben) NMISC 5 15 25 35 S(1)-unten 1. Hauptspannung (unten) NMISC 6 16 26 36 S(2)-unten 2. Hauptspannung (unten) NMISC 7 17 27 37 S(3)-unten 3. Hauptspannung (unten) NMISC 8 18 28 38 S(EQV)-unten Vergleichsspannung (unten) NMISC 10 20 30 40 Annahmen und Einschränkungen Die Elementfläche darf nicht Null sein. Dies ist oft der Fall, wenn die Elementknoten nicht richtig numeriert sind. Element mit Dicke Null oder Elemente, die sich an einem Eckknoten auf Dicke Null verjüngen, sind nicht zulässig. Eine Anordnung von flachen Schalenelementen kann eine gute Näherung für eine gekrümmte Schalenoberfläche darstellen, vorausgesetzt, jedes flache Element ist nicht mehr als 15 Grad gegenüber dem Nachbarelement geneigt. Wenn eine elastische Bettungssteifigkeit eingegeben wurde, wirkt je ein Viertel an jedem Knoten. Schubverformungen werden bei diesem dünnen Schalenelement nicht erfaßt. Ein Dreieckselement kann durch Gleichsetzen der Knotennummern von K und L gebildet werden. Die vier definierten Elementknoten sollten exakt in der Ebene liegen. Eine kleine Abweichung der Knoten außerhalb der Ebene ist zulässig, so daß sich das Element schwach wölben kann. Ein schwach gewölbtes Element liefert eine Warnung im Ausgabelisting. Bei größerer Wölbung wird eine gravierende Fehlermeldung ausgegeben und es sollte dann ein Dreieckelement verwendet wer-den.


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ANSYS Kleines Benutzerhandbuch