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ANSYS单元简介

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ANSYS单元简介_第1页
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LINK8 — 3D杆单元该单元可模拟桁架,垂缆,杆件,弹簧等 单元只能承受单轴的拉压,单元每个节点上有三个自由度:xy和z方向的位移,不承受弯矩具有塑性,蠕变,膨胀,应力强化, 大变形等功能注意一根杆划一个单元LINK10 — 3D仅受拉或仅受压杆单元该单元独一无二的双线性刚度矩阵特性使其成为一个轴向仅受拉或仅受压杆单元, 可模拟绳索、地基弹簧、支座等,如斜拉桥的斜拉索、悬索、索网结构、缆风索、弹性地基、橡 胶支座等单元在每个节点上有三个自由度:沿节点坐标系 X、丫、z方向的平动,不管是仅受拉(缆)选项,还是仅受压(裂口)选项,该单元都不包括弯曲刚度该单元具有应力刚 化、大变形功能一根索可划分多个单元LINK180 — 3D有限应变杆单元该单元可模拟桁架、缆索、连杆、弹簧等该单元是杆轴方向的拉压单元,每个节点具有三个自由度:沿节点坐标系 X、丫、z方向的平动就像钱接结构一样,单元不承受弯矩该单元具有塑性、蠕变、旋转、大变形、大应变等功能默认情况下,无论进行何种分析,当使用命令NLGEOM,ON时,LINK180单元的应力刚化效应开关打开同时该单元还具有弹性、各向同性塑性硬化、 动力塑性硬化、Hill (各向异性塑性)、Chaboche (非线性塑性硬化) 以及蠕变等性能。

LINK180除不具备LINK10单元具有的双线性特性外,它均可应用于桁架、 缆索等结构的模拟中,并且其可应用的非线性性质更加广泛,增加了粘弹塑性材料Beam (梁)单元系列BEAM188 — 3D线性有限应变梁单元BEAM188是一个(2节点)的3D线性梁单元这个单元适合于分析从细长到中等粗短的 梁结构,该单元基于铁木辛柯梁结构理论,并考虑了剪切变形的影响 适合线性、大角度转动和非线性大应变问题,能分析弯曲、横向及扭转稳定问题, (用弧长法)分析特征值屈曲和塌陷可以采用 sectype、secdata、secoffset、secwrite 及secread 定义横截面本单元支 持弹性、蠕变及塑形模型(不考虑横截面子模型) 这种单元类型的截面可以是不同材料组成的组和截面Beam188从6.0版本开始忽略任何实参数,参考 seccontrols命令来定义横 向剪切刚度和附加质量截面与单元用截面 ID号(SECNUM)来关联,截面号是独立的单元属性除了等截面,还可以用 sectype命令中的锥形选项来定义锥形截面BEAM189 — 3D二次有限应变梁单元BEAM189是一个(3节点)的3D二次梁单元。

BEAM189在全局坐标系中由节点 I, J和 K来定义,节点 L是元素所必需的方向定义节点(如图所示) 简单的说,BEAM188为线形单元,BEAM189为高次单元,其他性能与 BEAM188一样BEAM189比BEAM188多一个高 斯积分点,在单元个数一样多的情况下, BEAM189精度高但由于单元建立时需定义三个节点,因此建模较麻烦注意:ANSYS8.0版本之前BEAM188用的是一次形函数,其精度远低于 BEAM4等单元,一根梁必须多分几个单元 ANSYS8.0版之后可设置“ KEYOPT(3)=2变成二次形函数,解决了这个问题可见BEAM188单元已经很完善,建议使用BEAM189与BEAM188 的区别是有3个结点,8.0版之前比BEAM188精度高,但因此建模较麻烦, ANSYS 8.0版之后BEAM189已无优势Combin (弹簧)单元系列COMBIN14 — 3自由度线性弹簧--阻尼器单元COMBIN14具有1维、2维或3维应用中的轴向或扭转的性能 轴向的弹簧-阻尼器选 项是一维的拉伸或压缩单元 它的每个节点具有 3个自由度:x,y,z的轴向移动它不能考虑 弯曲或扭转。

扭转的弹簧-阻尼器选项是一个纯扭转单元 它的每个节点具有 3个自由度的: x,y,z的旋转它不能考虑弯曲或轴向力这个单元由两个节点,一个弹簧常数( k)和阻尼系数(cv)1和(cv)2组成阻尼特性不能用于静力或无阻尼的模态分析轴向弹簧常数的单位是“力 /长度”,阻尼系数的单位是“力*时间/长度”扭转弹簧常数和阻尼系数的单位是 “力*长度/弧度”和“力*长度*时间/弧度”对于2维轴对称问题,这些值应该基于 360°阻尼力(F)或扭矩(T)由下式计算:Fx = - cvdux/dtT 0 = cvd 0 /dt这里cv是阻尼系数,由cv = (cv)1 + 9丫)2*丫式确定v是上一子步计算得到的速度第 二个阻尼系数(cv)2是用于某些液态环境下产生非线性阻尼效果假如输入 (cv)2不为0,则KEYOPT(1)必须设成1COMBIN39 — 3自由度非线性弹簧单元COMBIN39是一个具有非线性功能的单向单元,可对此单元输入广义的力—变形曲线该单元可用于任何分析之中在一维、二维和三维的应用中,本单元都有轴向或扭转功能轴向选项(longitudinal )代表轴向拉压单元,每个节点具有 3个自由度:沿节点坐标系 X,Y, Z的平动,不考虑弯曲和扭转。

扭转选项(torsional)代表纯扭单元,每个节点具有3个 自由度:绕节点坐标轴 X, Y, Z的转动,不考虑弯曲和轴向荷载此单元仅当每个节点有 两个或者三个自由度的时候,才可以具有大位移的功能此单元可由二个节点和一条广义荷载一变形曲线定义(如图) 在结构分析中,曲线上的各点(D1, F1等等)代表力-平动位移关系或者弯矩-转动位移关系;而在热分析中, 这些点则表示热率-温度关系或者热流率-压力关系进行轴对称分析时, 应在整个360°范围内定义荷载Shell (板壳)单元系列SHELL63- 4节点弹性壳单元SHELL63既具有弯曲能力和又具有膜力,可以承受平面内荷载和法向荷载 SHELL63称为elastic shell,因为它只支援线性弹性的材料模式 SHELL63W 4个节点(I, J, K, L)每个节点有6个自由度:3个位移(UX, UY UZ)及3个转角(ROTX, ROTYROTZ)所以一个元素共有 24个自 由度若K,L两个节点重叠在一起时,它就退化成一个三角形 I-J-K-L四个节点假设是共平面,若不共平面则以一最接近的平面来「修正」这四个节点 .注意,这种「修正」当然会引进一些误差,所以对那种曲率很大的板壳结构而言, 必须使用较细的单元。

应力刚化和大变形能力已经考虑在其中在大变形分析(有限转动)中可以采用不变的切向刚度矩阵SHELL63是薄壳单元,它包含弯曲和薄膜效应,但是忽略横向剪切变形SHELL43- 4节点塑性大应变单元(SHELL63勺塑性版)SHELL43适合模拟线性、弯曲及适当厚度的壳体结构 单元中每个节点具有 6个自由度:沿x、y和z方向的平动自由度以及绕 x、y和z轴的转动自由度平面内两个方向的形状必变 都是线性的对于平面外的运动,用张量组的混合内插法 单元具有塑性、蠕变、应力刚化、 大变形和大应变的特性 如果不需考虑塑性和蠕变,弹性的四边性壳单元( SHELL63就可以了如果遇到收敛困难或者需要考虑大应变时,可选择 SHELL181单元当然,对于非线 性结构分析我们推荐选择 SHELL181单元SHELL93- 8节点结构壳单元(SHELL43勺中节点版)SHELL93是带中间节点的四边形 SHELL单元(可以退化为三角形),该单元的每个节点 都具有6个自由度:沿节点坐标系 X、Y、Z方向的平动和沿节点坐标系 X、Y、Z轴的转动 变形在两个方向上都是二次的单元具有塑性、应力刚化、大变形以及大应变的能力。

SHELL 93单元由于带有中间节点,计算精度比 shell63更高,但是由于节点数目比 SHELL 6%,计算量会增大对于一般的问题,选用 SHELL63t足够了SHELL181—4节点非线性结构壳单元(SHELL63勺优化力口强版)SHELL 181适用于薄到中等厚度的壳结构 该单元有四个节点,单元每个节点有6个自由度,分别为沿节点 X,YZ方向的平动及绕节点 X,YZ轴的转动退化的三角形选项用于网格生 成的过渡单元Shell 181单元具有应力刚化及大变形功能 该单元有强大的非线性功能, 并有截面数据定义、分析、可视化等功能,还能定义复合材料多层壳 Shell 181壳单元的截面定义了垂直于壳 X-Y平面的形状通过截面命令可以定义 Z方向连续层,每层的厚度、材料、铺层角及积分点数都可以不同Solid (实体)单元系列SOLID45 — 8节点六面体实体单元SOLID45单元用于构造三维实体结构,单元通过 8个节点来定义,每个节点有 3个沿着xyz方向平移的自由度单元具有塑性 ,蠕变,膨胀,应力强化,大变形和大应变能力该单元是 六面体单元,可以退化为四面体和棱柱体SOLID185 — 8节点六面体实体单元(优化加强版)SOLID 185单元用于构造三维固体结构。

单元通过 8个节点来定义,每个节点有 3个沿着xyz方向平移的自由度单元具有超弹性、应力钢化、蠕变、大变形和大应变能力还可 采用混合模式模拟几乎不可压缩弹塑材料和完全不可压缩超弹性材料 SOLID 185单元的更高阶单元是SOLID 186bSOLID65 — 8节点混凝土单元SOLID65单元用于含钢筋或不含钢筋的三维实体模型该实体模型可具有拉裂与压碎的 性能在混凝土的应用方面,如用单元的实体性能来模拟混凝土, 而用加筋性能来模拟钢筋的作用当然该单元也可用于其它方面,如加筋复合材料(如玻璃纤维)及地质材料(如岩 石)该单元具有8个节点,每个节点有三个自由度,即 x,y,z三个方向的线位移;还可对三个方向的含筋情况进行定义本单元与 SOLID45单元(三维结构实体单元)的相似,只是增加了描述开裂与压碎的性能 本单元最重要的方面在于其对材料非线性的处理 其可模拟混凝土的开裂(三个正交方向)、压碎、塑性变形及徐变,还可模拟钢筋的拉伸、压缩、塑性 变形及蠕变,但不能模拟钢筋的剪切性能SOLID92 — 10节点四面体实体单元SOLID92有二次方位移和能很好划分不规则网格的能力该单元由 10个点定义,每个节点有三个自由度:节点x、y,和z方向位移。

并且单元有可塑性、蠕动、膨胀、应力钢 化、大变形和大张力的能力SOLID187 — 10节点四面体实体单元(优化加强版)SOLID187单元是一个高阶 3维10节点固体结构单元,SOLID187具有二次位移模式可以 更好的模拟不规则的模型单元通过 10个节点来定义,每个节点有3个沿着xyz方向平移的自由度.单元支持塑性,超弹性,蠕变,,应力刚化,大变形和大应变能力 .还可采用混合模式模拟几乎不可压缩弹塑材料和完全不可压缩超弹性材料仅限平面分析LINK1 — 2D杆单元该单元可模拟桁架、链杆及弹簧等单元每个节点的自由度只考虑 x,y两个方向的线位移,是一种可承受单轴拉压的单元 因为只用于校接结构,故单元不能承受弯矩作用 注意一根杆划一个单元。

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