ANSYS结构分析指南p-方法结构静力分析

ANSYS结构分析指南第六章 p-方法结构静力分析

6.1 p-方法分析的定义     p-方法得到按照用户指定精度的结果，如位移、应力或应变等为了计算这些结果，p-方法操作用于近似真实解的有限元形函数的多项式水平p-水平     其工作原理是，在一定的网格密度下，按照给定的p-水平求解，然后逐步增大p-水平，对该网格再次求解每一次进行这种迭代后，把其结果与一组收敛准则进行比较用户可以指定收敛判据中包括模型某一点或某些点的位移、转角、应力、应变，以及总体应变能p-水平越高，则有限元解越接近真实解     为了利用p-方法的功能，用户并不需要只限于在p-方法生成的网格范围内工作在网格生成时考虑了p-单元的应用时，p-方法最为有效，但并不要求必须如此当然，用户可以对模型采用p-单元来建立和分网，也可以对为h-单元生成的网格由ANSYS或CAD软件包生成来进行p-方法求解，但是该单元应该至少有中节点这样，不论用什么方法生成网格，都可以利用p-方法的优点p-方法可以对任意网格自动改进其结果    

6.2　应用p-方法的优点     对于结构线性静力分析而言，p-方法求解选项提供了比传统h-方法已在以前各章论述更多的优点最显著的优点是，不需用户严格地控制网格，就可以使求解提高到合适的精度水平如果用户是有限元分析的新手，或者在网格设计时没有坚实的基础知识，你可能更喜欢这种方法，因为这种方法减轻了用户手工设计精确网格的负担     此外，p-方法自适应加密方法提供了比h-方法更精确的误差评估，可以按局部计算，也可以按总体计算如某点处的应力，而不是应变能例如，用户需要获得在某点上的高精度解如断裂或疲劳组件，p-方法为在这些点上取得要求精度的结果提供了极佳的方法    

6.3　应用p-方法     用p-方法进行静力分析分为四个步骤:     

1、选择p-法；     

2、建模；     

3、施加载荷和求解；     

4、检查结果    

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3.1　选择p-方法     可用二种方法激活p-方法求解程序     

1. 通过GUI激活p-方法     命令/PMETH     GUI__inMenuPreferen__sp-method          

2. 定义p-单元     如果用户在GUI外工作，定义p-单元让程序知道要采用p-方法求解，不再需要用其他命令来初始化p-方法如果在GUI内工作，可在输入窗口中用ET命令来激活p-方法请记住，ET命令必须在输入窗口中输入，因为除非激活p-方法，缺省时在GUI上只显示h-单元     命令ET     GUI__inMenuPrepro__ssorElementTypeAdd/Edit/Delete    

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3.2　建模     必须按如下步骤建立包含p-单元的模型    　　

1、定义单元类型；    　　

2、指定材料特性和/或实常数；    　　

3、定义模型的几何实体；    　　

4、划分实体或壳单元网格    　　上面的步骤对大多数分析来说是共同的见《ANSYSModelingandMeshingGuide》在下面将讨论p-方法分析特有的一些技术    

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2.1　定义单元类型    　　用户可以用下面五种p-单元来建模    　　

1、2D四边形单元PLANE145；    　　

2、2D三角形单元PLANE146；    　　

3、3D砖块单元SOLID147；    　　

4、3D四面体单元SOLID148；    　　

5、3D壳单元SHELL150         　　注意--h-单元和p-单元不能在模型中同时激活         

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1.1　指定p-水平范围     在应用p-单元时，有许多选项可用其中一个重要选项是可以指定局部地或全部地一个可以变化的p-水平范围     一个p-水平的可变范围可以通过p-单元KEYOPT设置[KEYOPT1和KEYOPT2]局部地指定，也可以通过PPRANGE命令全面地通过整个模型控制缺省时，p-水平范围是2～8     在指定p-水平范围时，如同时应用KEYOPT值和PPRANGE二者，则局部p-水平范围将优先于全局p-水平范围[PPRANGE]     例如，如用PPRANGE设置了总体p-水平范围3～8，然后又对PLANE145单元定义了局部p-水平范围4～6ET114546则PLANE145单元的p-水平范围将为4～6，而模型内的其他部分将为3～8     在缺省的开始的p-水平上，执行收敛检查以确定这些单元中哪些已收敛，也可能把它们的p-水平固定在2也就是说这些单元的p-水平保持为2，而取消其他进一步的收敛检查在每次迭代上还进行附加的检查，以固定在已收敛单元的p-水平          注意--对于SHELL150单元，收敛检查的开始水平为3而不是2          应用局部p-范围控制来删除对高阶p-升级不重要的区域应用全局p-范围来控制总体的p-水平这些范围控制并不是必须的，但p-升级到很高的p-水平时，会增加CPU时间因此，这种控制有其优点    　　

1、定义局部p-水平范围    　　命令ET    　　GUI__inMenuPrepro__ssorElementTypeAdd/Edit/Delete         　　

2、定义全局p-水平范围    　　命令PPRANGE    　　GUI__inMenuPrepro__ssorLoads-LoadStepOpts-p-Method      Setprange    　　参见《ANSYSElementReferen__》中论述上述单元的内容 

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2.2　指定材料特性和/或实常数    

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2.1　材料特性     p-单元的材料特性可以是常数或温度相关，各向同性或正交异性与其他结构分析类似，如果用户打算施加惯性载荷如重力或转速，则还要指定计算质量所需的密度DENS必须定义弹性模量EX，如果施加热载荷还要指定热膨胀系数ALPX    　　命令MP    　　GUI__inMenuPrepro__ssor__terialProps__terialModels  StructuralDensity     __inMenuPrepro__ssor__terialProps__terialModels     StructuralLinearElasticIsotropic     __inMenuPrepro__ssor__terialProps__terialModels     StructuralTher__l     ExpansionCoefIsotropic          [警告]p-单元不支持正交异性材料方向定义所用的单元座标系[ESYS]所有单元座标系均平行于总体直角坐标系    

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2.2　实常数     用户可能要定义2D单元的厚度对于SHELL150单元，必须定义厚度     命令R     GUI__inMenuPrepro__ssorRealConstants    

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2.3　定义几何实体     用户可用《ANSYSModelingandMeshingGuide》中所述的各种技术来建立几何实体也可以通过ANSYSConnection从CAD系统中输入几何实体如果用户在ANSYS内建立几何实体，则可以应用实体建模和直接生成技术          注意--在打算用p-网格时，不推荐采用直接生成法，因为p-单元要求在单元的几何定义中要有中节点在表面曲率重要的情况下，可以不严密地手工定义每一个中节点此外，EMID命令不会在曲线上放置节点因此应用实体建模在生成中节点方面要方便得多    　　用户不应遗漏p-单元的任何中节点    　　如果用直接生成法或从另外资源输入网格，请记住    　　

1、曲的单元边不应当超过30°的弧    　　

2、相邻边的角度应当在10-170°之间，单元形状检查将警告说相邻边应当在30-150°之间，但对p-单元来说此值在10-170°间通常还是可接受的    　　

3、一个简单的法则是保持形态比单元长宽比小于201    

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2.4　把模型离散成实体或壳单元    

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4.1　采用程序缺省方法     在生成了实体模型以后，现在可以应用p-单元来划分网格了有关方法参见《ANSYSModelingandMeshingGuide》§7与h-单元相比，对于p-单元来说，程序将在缺省情况下生成较粗的网格通常不需指定任何网格尺寸控制，因为缺省值一般可给出足够的网格此外，每个单元的p-水平，在分析期间将__作，以得到精确和有效的结果对于工程设计研究，由相对较粗糙的、无梯度网格得到结果，精度通常就已足够了有梯度网格是指在模型中，关键位置网格较密，而其他地方相对较粗的这样一种粗密过度网格          注意--自适应网格技术在p-方法中无效         

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4.2　指定网格控制     缺省时，DESIZE命令自动控制单元尺寸对于___格，用户也可以采用智能尺寸特性[__ARTSIZE]控制单元尺寸对p-单元来说智能尺寸通常生成质量较高的单元，因此建议使用在影射网格时，智能尺寸无效     命令__RTSIZE     GUI__inMenuPrepro__ssor-Meshing-SizeCntrls-__artSize-Basic    或     命令DESIAZE     GUI__inMenuPrepro__ssor-Meshing-SizeCntrls-__nualSize-     Global-Other          注意--由于p-单元的网格相对较粗些，因此p-单元分析时缺省的单元尺寸与h-单元所用的不同见__RTSIZE和DESIZE命令的说明          对于断裂或疲劳分析，用户可能仍然需要指定网格控制，因为网格必须足够密才能得到合适的精度在关键区域附近在这种情况下，例如在有数个几何过渡区时，用户可能还需要指定网格控制，以免分网失败     对于曲线的几何实体，可能也需要指定网格控制，在这里很难采用缺省的网格尺寸设置取得成功分网在缺省条件下，可能产生形状很差的单元，这是因为不能用尽可能少的单元来匹配曲线倒角用户定义的网格控制可减小这一困难    

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4.3　建立良好网格的一些技巧     

1、细分复杂的几何实体，或者把其当作一系列几何实体来建立一个基本原则是，假设你站在一个几何体的里面，你应该能看到所有的角落如果这样做不到，就应该考虑把这个几何体细分成多个几何体     

2、相互“平行”或接近的线上的划分数目应该相当均衡智能分网方法[__RTSIZE]对这种要求把握良好然而，如果应用DESIZE方法，则应当设置局部网格控制，以使该区域达到良好的网格     

3、对于类似于梁或壳的模型，在分网模型的厚度方向应用一个单元智能网格控制将自动这样做但是如果采用DESIZE方法，则要把单元的缺省尺寸[MINH]设置为1[DESIZE1] 图6-1 风扇模型[p-单元与h-单元的对比]    

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3.3　建模的其他信息    

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3.1　查看单元模型     子网Subgrid方法是一种显示模型的方法，其中显示的单元曲率的量可以控制用户可以显示模型中各种不同程度的曲率，只要指定单元显示时的“小片”数目所谓“小片fa__ts”是用于代表单元面或边的真实曲线的线性分片近似大量的“小片”可以更光滑地代表p-单元的图形显示对于p-单元显示，PowerGraphics是缺省的图形显示方法这一方法要比完全模型方法快得多参见《ANSYSBasic____gsisGuide》§10     关于/EFA__T，参见后面的论述     命令/EFA__T     GUI UtilityMenuPlotCtrlsStyleSizeandShape

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3.2　耦合     用户可以耦合p-单元上的节点间的自由度以控制节点求解行为所有耦合节点，将强迫其在指定的节点座标系方向上有同样的位移值位移值要待分析完成之后才知道     命令CP     GUI__inMenuPrepro__ssorCoupling/__qnCoupleDOFs          耦合集中定义的第1个自由度设置为主自由度，其他所有自由度则从求解矩阵中删除，因为它们与主自由度相同          注意--对于p-单元，如果中节点也是同一耦合集中的一部分，那么只有角节点可以定义为主自由度          对于p-单元，只有下面描述的节点组合才在耦合时允许，而任何从这些组合中的导出似乎会产生奇异    

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3.

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2.1　允许的角节点耦合     

1、同一单元的二个角节点耦合图6-2一个单元的节点耦合          

2、相邻单元边/面之间二个节点耦合图6-3相邻单元间的节点耦合    

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2.2　允许的中节点耦合     

1、单元边和面上的角节点都属于同一耦合集只有角节点可以定义为主自由度图6-4　2个角节点的耦合      

2、耦合集中的所有节点都是中节点在这种情况下，其中一个中节点必须被定义为主自由度，但这仅限于在同一耦合集中无角节点的时候才有效图6-5　所有耦合节点的是中节点      注意--如果在一个p-单元中，你已经耦合了面或边即单元上所有的边或所有在单元边上的节点均被耦合，该边或面的p-水平将维持为2此外，在p-单元分析中，约束方程用于代表相对刚性部件是无效的    

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3.4　施加载荷和求解    1 进入SOLUTION     命令/SOLU     GUI__inMenuSolution    2 定义分析选项     可以选择下面三个方法之一求解p-方法分析产生的联立方程参见《ANSYSBasic____gsisGuide》§3     1 波前求解器     2 JCG求解器     3 PCG求解器推荐     命令EQSLV     GUI__inMenuSolution-____ysisType-Sol‘nControl:Sol‘n     OptionsTab     __inMenuSolutionUnabridgedMenu____ysisOptions     建议用户采用PCG求解器来分析p-单元对于3D实体模型以及对于十分大型的2D模型通常大于40000自由度，PCG求解器一般要比JCG求解器和波前求解器快     1对于p-单元，PCG求解器比波前求解器快5-10倍；     2对于p-单元，PCG求解器要比JCG求解器明显的快；     3对于激活4阶或更高阶的p-水平时，PCG求解器可以大大节省计算机时     在某些情况下，如在模型中包含大形态比或材料不连续时，在用PCG求解器时，要进行大量所迭代才能达到收敛这时可在EQSLV命令中应用MULT选项增大最大迭代数这一选取项仅在用PCG求解器求解时有效见《ANSYSCom__ndsReferen__》中对EQSLV命令的说明     但PCG求解器在p-单元的壳单元时无效参见《ANSYSBasic____gsisGuide》§3         3 加载     把载荷施加到实体模型关键点、线、面或有限元模型节点和单元但惯性载荷如重力、转速等除外，它与模型无关参见《ANSYSBasic____gsisGuide》§2内部自由度和节点座标系     为了正确地施加边界条件，用户需要了解节点座标系，以及如何处理不与一个节点相连的自由度自由度是指单元上允许的运动或变形不与一个节点相连的自由度称为内部自由度     1内部自由度允许单元对真实解进行近似在每一个循环中，随着p-水平的提高，在单元中将添加更多的自由度其中一些自由度位于单元边界上边或内部面，导致变形为2～8阶多项式在许多情况下，p-水平越高，变形越复杂，也更近似于真实解     2节点座标系在每个节点上定义自由度方向每个节点有自身的节点座标系，缺省时平行于总体直角坐标系不论该节点定义为何种座标系节点可以旋转到一个节点座标系[NROTAT]然后在节点座标系中施加约束和力参见《ANSYSModelingandMeshingGuide》     程序把内部自由度对齐节点座标系由单元面或边缘上的节点定义     在已旋转的节点座标系上，节点所施加的位移约束，只有在定义该边缘或面的所有节点也旋转进相同的座标系时，才施加到单元边缘或面上的内部自由度上见图6-6因此，施加于相邻表面节点上的任何对称/__称位移边界条件应参照相同的座标系如果把对称/__称位移边界条件施加于面或线上，应该验证在每个面上的所有点都在相同的方向上进行约束否则对各个节点分别施加边界条件     如果某条边（或面）上节点的自由度没有被完全约束（即只有部分被约束，如仅约束UX），并且这些节点的节点旋转不一样，与之相关单元的p-水平超过了3，那么这些节点上的应力结果可能不够精确     节点座标系不必与总体直角坐标系平行在用户模型表面涉及对称或__称位移约束时，就会形成不平行于总体直角坐标系的节点座标系图6-6　旋转节点上的约束      可用于p-方法分析的载荷     表2-5列出了可应用静力分析的载荷下面简单讨论各种类型的载荷     1）位移UXUYUZROTXROTYROTZ是在模型边界上指定的自由度约束，用于定义刚性支承点也可以用于指定对称边界条件及已知运动的点标号所指的方向采用节点座标系     施加于单元边或面上所有节点的位移边界条件，也将约束沿该边或面的高阶变形因此，如果在该方向上所有节点均未约束，则约束的将是低阶变形，而不是高阶变形绝不能仅仅约束一个边上的中节点的位移但是，可以在角节点上施加单个约束     强迫运动可以仅在一个单元边或面上线性变化程序将忽略抛物线变化的强迫运动     2）力FXFYFZ是在模型外部指定的集中力位于节点座标系     3）力矩MXMYMZ是模型外部指定的集中力矩位于节点座标系    [警告]     i应当避免施加单个点的载荷或约束，因为这样可能引起应力奇异如果施加了这种载荷或约束，要把与这些节点相连的单元在收敛计算中剔除参见后面讨论    　　ii不要在中节点施加力和力矩力和力矩只能施加在角节点此外，面外力矩单元ROTL不应施加于SHELL150单元     4压力PRES是表面载荷，一般施加于模型外部正压力指向单元面使单元受压     5温度TEMP，用于研究热膨胀或收缩即热应力效应如要计算热应变则必须定义热膨胀系数可以从一个热分析中读入温度，也可以在节点或几何实体模型关键点上直接指定温度     从热分析中提取温度数据     把p-单元模型分网；     把p-单元类型转换成下列热单元类型；PLANE145-PLANE77，PLANE146-PLANE35，SOLID147-SOLID90，SOLID148-SOLID87，但温度分析中无与SHELL150相应的单元     执行热分析；     把单元类型改回p-单元类型以便执行p-方法结构分析；     剩下的分析与h-单元分析方法相同，参见《ANSYS Ther__l____gsisGuide》     重力、旋转等，是影响整个结构的惯性载荷如要包括惯性力，必须定义密度     4 指定载荷步选项     下列求解选项有助于p-方法分析的求解     收敛准则；     p-水平控制；     考虑应力奇异     如本节前面所述，p-方法分析涉及一系列的迭代或循环，每次都要检查收敛性PPRANGE命令用于指定p-水平可以变化的总体范围2～8对于从p=2开始的分析，每个单元将按所建立的准则[PCONV]进行收敛检查如解在所需的容差[PMOPTS]内，则该单元将保持p-水平为2而未收敛到指定容差即第一次迭代未固定p=2，将增加p-水平，并开始执行另一次求解迭代在每次迭代中都检查收敛准则应变能、位移、应力等如果收敛，则停止求解而且，每次求解收敛的这些单元将保持其当前的p-水平这样一直分析下去，直到符合所有收敛准则，或达到最大的p-范围为止     指定收敛准则     收敛准则可以是全局的应变能，也可以是局部的如果用户对某些点上的结果特别感兴趣，则可以采用局部准则采用这个选项来指定模型中的哪些区域用于监视分析收敛，以及用怎样的收敛准则来控制收敛典型地，可以选择__的几个点节点，在其中指定收敛准则挠度、应力、应变等大多数情况下，缺省的收敛容差5%足以取得良好结果如果要求更精确结果的话，如对于疲劳计算等，用户也可以降低这个值对于设计研究或优化设计，高一些的容差可减少计算时间     命令PCONV     GUI__inMenuPrepro__ssorLoads-LoadStepOpts-p-Method     Convergen__Crit     对于SHELL150单元，用户可以选择一个层TOP，MID，BOT来指定应力或应变收敛准则如果分析的是折壳，建议选择MID来进行收敛检查          [警告]不要选择奇异节点或沿材料交界面上的节点来指定应力或应变收敛准则由于奇异，这些点可能一直不收敛     在选择用于指定收敛容差的位置时，应当__高应力区域，或最大位移的点，而不是应力、应变或位移相对不显著的位置     指定p-水平控制     用户可以选择开始缺省为2和最大缺省为8p-水平[PPRANGE]如果用户曾经完成过计算，想要执行重新分析如设计改变，并且知道大多数单元将发生收敛的最终p-水平的话，可能希望用一个较高的p-水平作为开始用户还可能要把最大p-水平限制到小于8，以减小占用磁盘空间和运行时间     通过单元的KEYOPT选项来调整模型中的开始和最大p-水平     考虑应力奇异     如果模型中包含未倒圆的凹角内部的或凹的，或包含点载荷，或其他应力奇异的区域，则应当在收敛计算时把这些区域剔除应剔除节点之一是奇异点的所有单元但是在断裂力学分析中除外，这时不应当剔除在裂缝端或在其附近的单元     命令PEXCLUDE     GUI__inMenuSolution-LoadStepOpts-p-Method-StrainEnergy-     ExcludeElems     用户可以重新关联，或重新包含这些单元来进行收敛检查用户可以用列表[PINCLUDESTAT；PEXCLUDESTAT；或*GET]或打印[EPLD]命令来确定哪些单元被包括或被剔除     被剔除的单元将在图中反白显示也可以用ESEL命令[ESELPEXC或ESELPINC]或相应菜单来直接选择包含和剔除哪些单元这些方法把这些单元当作为一个组元[CM]     命令PINCLUDE     GUI__inMenuSolution-LoadStepOpts-p-Method-StrainEnergy-     IncludeElems     5 保存数据库并备份到文件      保存数据库并备份到一个文件     命令:S__E     GUI UtilityMenuFileS__eAs     6 求解     开始p-水平迭代和求解输出文件将提供每一个循环的总体信息，说明当前的p-水平，收敛统计，以及多少单元已收敛等状态     命令SOLVE     GUI__inMenuSolutionCurrentLS

6.

3.5常见问题解答     如果分析不成功，可尝试用如下的方法来判断和改正     问题检测到“NegativePivot”     可能的原因约束不足，存在刚体运动部件可在一个方向上滑动或转动等     解决办法添加约束以阻止刚体运动     问题求解无法收敛到要求的容差     可能的原因和解决办法这有许多原因可用通用后处理器[/POST1]来找到解决办法可能原因解决办法收敛准则太紧对于最大允许p-水平和网格来说放松收敛准则在奇异点上指定了收敛准则奇异点上应力和应变值无限大，如载荷作用点，或者未剔除奇异点附近的单元不要监视奇异点网格太粗糙，特别是高应力位置重新加密网格最大p-水平太低，无法得到所需的收敛增大p-水平的最大值收敛准则设置在这样的位置曲线边界上相邻单元边的夹角大于55°对该区域细化网格         

6.

3.6　检查结果     在ANSYS中，通用后处理程序[/POST1]的基本方法已在《ANSYSBasic____ysisGuide》中§4论述虽然大部分功能也可直接用于p-方法的分析，但p-方法分析的结果检查有一些特殊的地方，如     单元子网Subgrid；     查询子网结果；     打印和显示节点和单元结果；     方法显示和列表的特殊性    p-方法分析的结果，写到结果文件Jobname.RST中，包括如下数据     初始解--节点位移UXUYROTX等     导出解--节点和单元的应力、应变、单元力等     注意--在后处理阶段查看位移以前，必须首先把结果数据从结果文件Jobname.RST读入到数据库中[SET]结果文件中，温度应变不可用     时间历程后处理器[/POST26]也可以用于p-方法分析，但功能有所限制，因为p-单元只能用于线性静力分析本节将论述这些从标准后处理演变而来的方法，如打印和显示操作等在阅读本节以前，请回顾《ANSYSBasic____ysisGuide》中后处理的有关内容    

6.

3.

6.1　p-单元子网     如前所述p-方法有限元模型通常要比h-方法的有限元模型的单元数要少，相应地网格较粗，因此在POST1中设计了子网方法来观察结果在子网方法中，每一个p-单元划分成数个小一些的“h-单元”几何曲率以及场量位移、应力等的输出和显示都受这一方法的影响在大多数情况下，大量的小片fa__ts将使单元表面和p-单元结果等值线显示更为光滑     进入子网方法的命令是[/EFA__TNUM]，其中NUM代表每个单元边上的小片数目UtilityMenuPlotCtrlsStyleSizeandShape下面的例子说明了/EFA__T命令如何把一个四边形单元细分如NUM=2，则每个边上有2个小片，而单元被分成4个子网小片，在单元“中心”增加了一个伪节点如果NUM=4，则每个单元边有4个小片，这样每个边上增加了2个伪节点，单元内部则增加了9个伪节点，而单元被分成16个子网小片 图6-7　四边形单元的p-单元子网      一般规则是，对于网格十分粗糙的模型，或者p-水平大于3的模型，应当考虑采用NUM=4来观察场量由于在每个子网上都可显示结果，因此在NUM=4时可得到更多的信息    

6.

3.7　查询子网结果     可用直接或交互方法查询子网结果可以得到所有子网点或单元结果     命令无等效命令     GUI__inMenuGeneralPostprocQueryResults     可在查询以前用/EFA__T命令激活的所有子网位置上的应力、应变、位移    

6.

3.8　打印和显示节点和单元结果     对于PLANE

145、PLANE

146、SOLID

147、SOLID148单元，可在所有节点位置上包括角节点和中节点列出[PRNSOL]位移、应力和应变对于SHELL150单元，可在顶/底和中间层位置列出由SHELL命令控制和显示结果与此相似，这些节点值可以用等值线显示[PLNSOL]，其中等值线的划分由/EFA__T命令控制     注意--SHELL150单元的结果在顶、底层上同时显示     在跨过p-单元边界观察节点场量[PRNSOL，PLNSOL]，或应用查询函数时，结果可能按不同方式显示结果数据可能沿单元边界上平均[与__RES命令一起]可以在所有边界缺省，或在除实常数和/或材料特性不连续外的所有边界上进行结果平均如果存在几何不连续，在这些位置结果将不进行平均处理          注意—__RES对节点自由度解UXUYUZROTXROTYROTZ等无影响     对于所有的p-单元，可以在未变形结构上或在未变形结构边缘上显示变形图[PLDISP]在应用Powergraphics时[/GRAPHICSPOWER]，位移形状图反映了每一个计算的子网[/EFA__T]的位移     对于PLANE

145、PLANE

146、SOLID

147、SOLIP148单元，可对每个单元在所有节点位置列出应力和应变[PRESOL]SHELL150单元的结果可在顶层、中间和底层上列出，首先列底层     p-单元输出与h-单元输出类似，节点结果为非平均值，并按单元号排序与高阶h-单元的输出不同的是，p-单元结果是对所有的节点位置的角节点和中节点可以对整个模型[/GRAPHICSFULL]或仅模型表面[/GRAPHICSPOWER]输出或显示结果     注意--应用/PMETHON命令或定义p-单元，将激活PowerGraghics，除非在此之前应用了/GRAPHICSFULL命令与此类似，/PMETHOFF命令将关闭PowerGraphics，除非在此之前应用了/GRAPHICSPOWER命令    

6.

3.

8.1　特殊的p-方法显示和列表     有三个命令是专门用于为列表或显示p-单元结果数据的[PRCONV，PLCONV，PPLOT]用户可以输出[PRCONV]或显示[PLCONV]以前定义的收敛值[PCONV]--特征p-水平图特征p-水平相应于在SOLUTION期间达到的从最少值[PPRANGE]到最大p-水平范围最终关联到各个单元的p-水平可以用PPLOT命令来察看观察在模型中指定位置的局部收敛准则的一种简单方法，是显示所__位置的符号[/PSYMEPCON]，然后用单元或节点打印命令    

6.4 p-方法分析示例GUI方法    

6.

4.1 问题描述     在本示例中，对一张中心有圆孔的钢板执行p-方法分析    

6.

4.2 几何与材料特性     由于对称条件，取出模型的1/4来进行分析采用PLANE145单元板的厚度为

0.25in载荷为P=

100100.25=250lbs作用于右端的总载荷 图6-8 有圆孔的钢板

6.

4.3 求解    

6.

4.

3.1 设置分析标题     在进入ANSYS后，按如下步骤设置分析标题     

1、选择“UtilityMenuFileChangeTitle”     

2、输入“p-MethodPlatewithHole”，并按“OK”    

6.

4.

3.2 选择p-方法     

1、选择“__inMenuPreferen__s”出现“Preferen__sforGUIFiltering”对话框     

2、按“Structuralmethodon”，然后按“p-MethodStruct”     

3、按“OK”    

6.

4.

3.3 定义单元类型和选项     

1、选择“__inMenuPrepro__ssorElementTypeAdd/Edit/Delete”     

2、按“Add”出现“LibraryofElementTypes”对话框     

3、按“OK”接受缺省的“2DQuad145”     

4、按“Options”出现“PLANE145elementtypeoptions”对话框     

5、在“____ysistype”下拉框，中选择“PlaneStress+TK”     

6、按“OK”     

7、按“Close”    

6.

4.

3.4 定义实常数     

1、选择“__inMenuPrepro__ssorRealConstantAdd/Edit/Delete”     

2、按“Add”出现“ElementTypeforRealConstants”对话框     

3、按“OK”出现“RealConstantsforPLANE145”对话框     

4、输入厚度

0.25，并按“OK”     

5、按“Close”    

6.

4.

3.5 定义材料特性     

1、选择“__inMenuPrepro__ssor__terialProps__terialModels”出现“Define__terialModelBeh__ior”对话框     

2、在“__terialModels__ailable”窗口中，双击“Structural-Linear-Elastic-Isotropic”，出现一个对话框     

3、输入弹性模量30e6     

4、输入PRXY=

0.29左侧窗口中出现“__terialModelNumber1”     

5、选择”__terialExit“退出    

6.

4.

3.6 建立有中心孔的板     

1、选择“__inMenuPrepro__ssor-Modeling-Create-Areas-RectangleByDimensions”出现“CreateRectanglebyDimensions”对话框     

2、输入X坐标020；Y坐标010     

3、按“OK”现在在图形窗口中出现一个长方形     

4、选择“__inMenuPrepro__ssor-Modeling-Create-Areas-CircleByDimensions”出现“CircularAreabyDimensions”对话框     

5、输入外径=5     

6、按“OK”在图形窗口中，在长方形左下角出现一个圆     

7、选择“MenuPrepro__ssor-Modeling-Operate-Booleans-SubtractAreas”出现“SubtractAreas”拾取框     

8、在长方形上拾取     

9、在拾取矿按“OK”然后出现另一个“SubtractAreas”拾取框     

10、在圆上拾取     

11、在拾取框中按“OK”现在长方形左下角移走了一个半圆    

6.

4.

3.7 分网     

1、选择“__inMenuPrepro__ssorMeshTool”出现“MeshTool”     

2、按“__artSize”方框，并把滑块拖到5     

3、在“Meshsection”中选“Areas”和“Free”按“MESH”按钮出现“MeshAreas”拾取框     

4、按“PickAll”现在建立了网格     

5、按“Close”     

6、在工具条中按“S__E_DB”    

6.

4.

3.8 定义对称边界条件     

1、选择“UtilityMenuSelectEntities”     

2、在顶部两个框中，选择“Nodes”和“ByLocation”     

3、在Min__x域输入0，按“OK”     

4、选择“__inMenuSolution-Loads-Apply-Structural-Displa__ment-SymmetryB.C.-OnNodes”出现“ApplySYMMonNodes”对话框     

5、按“OK”接受缺省的对称面垂直于X-轴左边__出现位移符号     

6、选择“UtilityMenuSelectEntities”     

7、按“Ycoordinates”打开它然后按“OK”     

8、选择“__inMenuSolution-Loads-Apply-Structural-Displa__ment-SymmetryB.C.-OnNodes”出现“ApplySYMMonNodes”对话框     

9、在“Symmsu_____isnor__lto”中选“Y-axis”     

10、按“OK”下边出现位移符号    

6.

4.

3.9 定义右边上的压力     

1、选择“UtilityMenuSelectEntities”出现“SelectEntities”对话框     

2、按“Xcoordinates”打开它     

3、在Min__x域输入20，然后按“OK”     

4、选择“__inMenuSolution-Loads-Apply-Structural-PressureOnNodes”出现“ApplyPRESonNodes”拾取框     

5、按“PickAll”出现“ApplyPRESonNodes”对话框     

6、输入压力=100，并按“OK”     

7、选择“UtilityMenuSelectEverything”    

6.

4.

3.10 定义收敛准则      

1、选择“UtilityMenuParametersScalarParameters”出现“ScalarParameters”对话框     

2、在选择域，输入“NCVG=NODE050”，并按“Ac__pt”     

3、按“Close”     

4、在ANSYS输入窗口，输入PCONV1SXNCVG，按回车 

6.

4.

3.11 求解问题     

1、选择“__inMenuSolution-Solve-CurrentLS”     

2、仔细检查状态窗口出现的信息，然后关闭之     

3、在“SolveCurrentLoadStep”对话框中按“OK”开始求解     

4、在“Solutionisdone”窗口出现时，按“CLOSE”关闭之    

6.

4.

3.12 检查结果和退出ANSYS     

1、选择“__inMenuGeneralPostproc-ReadResults-FirstSet”     

2、选择“__inMenuGeneralPostprocPlotResultsDeformedShape”出现“PlotDeformedShape”对话框     

3、按“Def+undeformed”项然后按“OK”在ANSYS图形窗口中出现变形前后的图形     

4、选择“__inMenuGeneralPostprocPlotResults-ContourPlot-NodalSolu”出现“ContourNodalSolutionData”对话框     

5、在左侧选“Stress”，在右侧选“X-directionSX”     

6、按“OK”在图形窗口应该看到最大位移=

0.97×10-4inX方向的最小应力=-440psi     

7、在工具条中按“QUIT”     

8、选择合适的保存选项，然后按“OK”    

6.5 p-方法分析示例命令流方法     上一节示例的命令流方法的输入文件列表如下叹号开头!者为说明行    /TITLEP-methodplatewithholeproblem    /PREP7    ET1PLANE1453    R

1.25    MPEX130e6    RECTNG020010    PCIRC50360    A__A12    __RTSIZ5    AMESH3    S__E    FINISH    /SOLU    NSELSLOCX0    DSYMSYMMX    NSELSLOCY0    DSYMSYMMY    NSELSLOCX20    SFALLPRES-100    ALLSEL    NCVG=NODE050    PCONV1SXNCVG    SOLVE    /POST1    SET1    PLNSOLSX    PLDISP1    FINISH     。