ADINA中shell单元个人使用心得

weikaihere · 发表于 2011-9-21 03:44:55

本帖最后由 LS_Terminator 于 2011-9-21 11:53 编辑

之前建模，一直抱着solid单元不放，即使node数量庞大，即使计算非常缓慢。最近，通过跟国外导师交流，发现在对我的试验进行数值模拟的过程中，为了能对薄壁钢管进行精确模拟，开始改用shell单元。几天下来，摸索了一些心得：

（1）模拟薄壁结构，solid单元不是不行，只是solid会放大结构在垂直中性面方向所受的约束，从而增大结构stiffness。而各软件中的shell单元通常都是基于the Timoshenko beam theory和the Reissner/Mindlin plate theory的，它们都假设垂直中性面方向的应力为0，根据KJ Bathe的试验发现，适当的简化，反而使shell单元的结果跟接近理论解。（即模态分析中，采用shell model的频率要比同样mesh的solid model小）

（2）之前放弃shell，还有一个原因就是我个人觉得shell-solid link很难做。face to face还好，网格一致即可，但是edge to face就毫无办法了，之前了解ansys里是需要写自由度方程解决，我一看我那成千上万个结点，小崩溃。于是又好好看了一下ADINA THEORY AND MODELLING GUIDE - CHAPTER 2.7，并研究了官网上提供的一个简单的shell-solid的例子，发现了软件提供了shell transition element，通过在接触面处，将edge上的结点离散为top/bottom node用了一个非常巧妙的方法，将二者的自由度融合的天衣无缝，并保持了能量的统一。看似复杂，其实也只需在creat mesh里进行一个小小设置即可，非常好用。Adina的前处理真的是要吃透才能发现其中的巨大魅力。

（3）shell的优势：以我习惯使用shell的通用单元4-node element为例，过去为了动力计算精度要求，我都是采用20node或者27node的solid单元，采用shell后，保持mesh density不变，node数仅为20node的1/2不到，27node的1/3。这意味着什么，我就不多写了。当你的模型单元数上万的时候，你就明白了。

（4）注意：shell的自由度通常为5或6，而3D solid只有3个自由度，所以当模型二者皆有时，记得自由度全开，否则计算的结果绝对会让你不知所以然。因为对shell来说，你只开3个degree，他也可以运行的很好，就像beam，你可以忽略扭转，忽略轴向一样。但是，结果则是数量级上的差距了。

一点个人所得，还望有过类似经验的朋友多多补充。

LS_Terminator · 发表于 2011-9-21 11:57:39

楼主你好，你对shell单元和solid单元的连接理解已经很深入，如果有空做一个小例子，附上你的图，和连接方法和过程，这样就把你的帖子设置成高亮，供大家参考。。。不知可否。。。。

weikaihere · 发表于 2011-9-22 02:18:42

LS_Terminator 发表于 2011-9-21 11:57
楼主你好，你对shell单元和solid单元的连接理解已经很深入，如果有空做一个小例子，附上你的图，和连接方法 ...

好的，那我就尽快抽时间写一个简单的例子，上传上来。

weikaihere · 发表于 2011-9-22 02:56:57

本帖最后由 weikaihere 于 2011-9-21 15:24 编辑

应版主的邀请，让我发一个具体的shell和solid自由度耦合的例子。于是，做了一个简单的小范例。

这是一张两种单元transition前后shell单元的结点示意图，红圈内为结点变化情况。上图为不设置的情况，6自由度的shell结点位于shell的midsurface上，未能和top/bottom上的solid结点相耦合，此时软件能生成.dat文件，但计算时出错，模型在各种计算模式下均不收敛。这也是我们大家经常遇见的错误。下图则为耦合完成后的结点样式，shell结点分离为两个3自由度结点，从而与solid结点耦合。当自由度设置正确时，一切计算均正常。

最后附上一个用shell和solid耦合模拟的钢管范例，约束的加法见命令流，一点个人成果仅供大家讨论，参考。

weikaihere · 发表于 2011-9-22 03:13:49

LS_Terminator 发表于 2011-9-21 11:57
楼主你好，你对shell单元和solid单元的连接理解已经很深入，如果有空做一个小例子，附上你的图，和连接方法 ...

版主，例子已上传。

nickcoom · 发表于 2011-9-22 09:45:52

赞一个，其实官网例子找就有shell-solid的过渡例子。平时用的少，学习了……

波鬼 · 发表于 2011-9-23 10:06:40

这个要顶一个

fugui6666 · 发表于 2011-10-19 09:53:08

不错，学习一下！

meshfree · 发表于 2011-10-22 09:26:57

谢谢分享！

吖1988521 · 发表于 2011-10-25 11:05:44

非常感谢楼主的奉献，以及版主的支持。

dhadhaaa · 发表于 2011-10-30 21:46:46

LZ 学的很深入啊！

逸铭洁冰 · 发表于 2012-3-14 20:54:09

谢谢楼主分享

anjing8811 · 发表于 2012-7-6 10:35:42

顶一下，谢谢lz

caoqing70 · 发表于 2012-9-12 17:41:34

感谢两位的劳动和分享

zj2193160 · 发表于 2015-10-19 10:46:46

楼主，在做管道与土体接触模型计算中，存在问题，望您解答。管道用壳单元划分，壳单元是存在厚度的，管道的厚度能用壳单元厚度代表么，如果能，那么我用壳中面与土体直接接触，还是之间留一点空隙，当显示出壳单元厚度时，正好管道壳体和土体接触？

wo122345 · 发表于 2016-3-25 19:31:21

谢谢分享

hero706 · 发表于 2016-6-13 08:59:43

楼主你好，用shell-solid连接是不是存在一些局限呢，是否必须要line的单元和face的单元要一致才可以，我试做一个列子的时候总出现错误：Number of elements on line11 and surface 4 are different，请你楼主遇到过这种错误吗？是怎么解决的？

psAng · 发表于 2016-7-19 21:12:48

楼主，您好，ADINA中如何提取薄钢管（shell单元）的弯矩和剪力呢？

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