A N S Y S命令流学习笔记圆柱形s h e l l单元的
复合材料分析
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! 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。