ANSYS中单元类型、材料表字段变量、非线性自适应网格定义命令详解！

在ANSYS workbench中，有时不能完全通过GUI形式对分析进行设置和处理，即GUI不能完全图形化处理APDL中的功能。为此，有时我们在使用workbench时需要插入一些命令流。

本公众 号在《ANSYS中关键字、实常数、材料属性和材料模型定义常用命令流！》一文中介绍了部分ANSYS中的命令。今天我们再讲讲几个常用命令的定义，包括：

① ET命令定义单元类型；

② TBFIELD定义材料表字段变量值；

③ NLADAPTIVE定义非线性自适应网格划分准则。

—01—

定义单元类型

ET命令，即Element Type，是在ANSYS中用于定义单元类型的命令。

ET命令的语法格式：

ET,ITYPE,Ename,KOP1,KOP2,KOP3,KOP4,KOP5,KOP6,INORP

其中：

 ITYPE—给选取的单元类型编号，默认为当前最大

              编号加1；

Ename—ANSYS单元类型库中的单元类型名称或

              编号，如beam188或单元编号，如188。

              Ename=0，则定义一个空单元。

KOP1～KOP6—用于控制单元的特定行为或特性的

             关键字，比如：激活或禁用某些功能、选

             择不同的计算模式等等。具体取值需参考

             单元库中对应单元的文档说明，如下各

             图。若需设置KEYOPT（7）及更高编号的

             选项，需使用KEYOPT命令单独定义。

INORP—如果等于1，则抑制该单元类型所有的单

              元解输出，即不显示该类型单元的计算结

              果；默认为0（输出结果）。

在ANSYS的单元库帮助文档中，列出了各单元检索列表，如下图。可以通过检索列表查看各单元的具体内容。如KEYOPT关键字选项、自由度、单元特性等等。

输入ET命令举例：

ET,,BEAM188  ！定义单元类型为beam188,选取的

                            单元类型采用默认的编号

ET,1,MASS21  ！定义单元类型为mass21,选取的

                            单元类型采用编号为1

—02—

定义材料表字段变量值

TBFIELD命令是ANSYS中用于定义材料数据表（Table）的字段变量值的命令。

TBFIELD的主要作用是为材料后续的属性值定义提供字段变量类型和值（如温度、时间等物理变量和其值），以便动态调整材料在该字段变量类型和值下的材料数据（通过TBDATA命令定义材料数据）。

TBFIELD命令的语法格式：

TBFIELD, field_type, VALUE

其中：

field_type—为字段变量类型。常用的包括：
                   TEMP：温度，用于定义与温度相关

                   的材料属性（如热膨胀系数、弹性模

                   量随温度变化）。

                   TIME：时间，用于定义随时间变化的 

                   材料行为（如蠕变、磨损等）。
                   其他类型可能包括应力、应变等，具

                   体可查询软件帮助文档。

    VALUE—为指定字段变量的具体取值。

输入命令举例：

①建立温度相关的材料属性：

TBFIELD, TEMP, 50    ! 定义温度为50℃
TBDATA, 1, 200          ! 在50℃下定义某属性值为200
TBFIELD, TEMP, 100  ! 定义温度为100℃

TBDATA, 1, 300         ! 在100℃下定义某属性值为300

②建立时间相关的材料属性（以接触磨损为例）：

！材料参数磨损系数K、材料硬度H、压力指数m、速度指数n定义

K1=0

K2=1E-8

H=1000

m=1

n=1

! 定义磨损模型，其中MATID是与接触单元关联的材料ID，workbench中插入命令流时，特定接触面可用CID代替

TB,WEAR,MATID,,,ARCD     ！激活接触磨损模型

TBFIELD,TIME,0             ！字段变量TIME为0 时

TBDATA,1,K1,H,m,n       ！定义材料磨损相关参数

TBFIELD,TIME,1            ！字段变量TIME为1时

TBDATA,1,K1,H,m,n      ！定义材料磨损相关参数

TBFIELD,TIME,1.01     ！字段变量TIME为1.01时

TBDATA,1,K2,H,m,n     ！定义材料磨损相关参数

TBFIELD,TIME,4           ！字段变量TIME为4时

TBDATA,1,K2,H,m,n     ！定义材料磨损相关参数

上述定义中，字段变量为TIME，当其值为0～1时为第一个载荷步，此时定义接触磨损系数为K1=0，当TIME值为1.01～4时，为第二个载荷步，此时定义接触磨损系数为K2=1E-8.

ANSYS帮助文档中关于TBFIELD命令内容更全面，具体应用建议查阅有关帮助文档，如下图。

—03—

定义非线性自适应网格划分准则

NLADAPTIVE命令是ANSYS中用于定义非线性自适应网格重新划分准则的命令。

该命令常用于大变形、接触、磨损等等复杂非线性分析问题中。通过该命令可自动调整网格质量，提高分析计算的计算精度和收敛性。

NLADAPTIVE命令语法格式：

NLADAPTIVE, Component, Action, Criterion, Option, VAL1, VAL2, VAL3, VAL4, VAL5, VAL6, VAL7

其中：

component—指定参与自适应网格重划分的单元的

                      组件（element component）,可通

                      过ESEL（element select）定义。
action—定义命令行为。包括：
              ADD：添加新的自适应准则。
                ON：启用自适应功能，并可指定检查时

                        间范围（val2为起始时间，val3为

                        结束时间）。
             LIST：列出当前定义的自适应准则。
criterion—定义自适应的判断标准：
                ENERGY：基于单元能量变化，当单元

                                能量超过阈值时网格重划分。
                      BOX：基于位置区域，当单元节点落

                                入指定的矩形或六面体区域内

                                时触发网格划分。
            CONTACT：基于接触单元数量或磨损

                                量,适用于接触或磨损模拟。

      MESH, SKEW：基于网格扭曲度，当单元扭曲

                                度超过阈值时触发。
option—根据不同的criterion选择相应的选项：对

             于ENERGY，option可省略，val1定义能

             量阈值。对于BOX,option为XYZRANGE，

             val1为区域尺寸,x1,x2,y1,y2,z1,z2定义区

             域边界。对于CONTACT,option为

             NUMELEM或WEAR,val1定义接触单元数

             量阈值或磨损量与单元高度的比率。对于

             MESH, SKEW，val1定义扭曲度阈值。
val1~val7—为具体数值根据criterion和option的组合而定，用于设置阈值、时间范围等。

输入命令举例：

注意以下举例中CP1～CP5为定义的组件的名称，具体分析项目中按自己定义的组件确定。

！基于能量的自适应准则
NLADAPTIVE, CP1, ADD, ENERGY, , 1.0e-3
！基于位置区域的自适应准则
NLADAPTIVE, CP2, ADD, BOX, XYZRANGE, 0.1, 0, 1, 0, 1, 0, 1
！基于接触单元数量的自适应准则
NLADAPTIVE, CP3, ADD, CONTACT, NUMELEM, 5

！基于接触磨损量的自适应准则

NLADAPTIVE,CP4,ADD, CONTACT,WEAR,0.50

！启用自适应功能并设置检查时间范围
NLADAPTIVE, CP5, ON, , , 1.0, 10.0

ANSYS帮助文档中关于NLADAPTIVE命令内容更全面，具体应用建议查阅有关帮助文档，如下图。