ANSYS单元属性

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1、第第10章章 单元属性单元属性单元属性是指在划分网格以前必须指定的所分析对象单元属性是指在划分网格以前必须指定的所分析对象的特征。这些特征包括：的特征。这些特征包括：材料属性（材料属性（Steel、aluminum、Plastic等）等） -MAT单元类型（实体单元、梁单元、壳单元等）单元类型（实体单元、梁单元、壳单元等） -TYPE实常数（壳单元厚度、梁单元横截面等）实常数（壳单元厚度、梁单元横截面等） -REAL10.1 材料属性材料属性vANSYS所所有有的的分分析析都都需需要要输输入入材材料料属属性性- 例例如如在在结结构构分分析析至至少少要要输输入入材材料料的的杨杨氏氏模模量量EXX

2、，热热分析至少要输入材料的导热系数等分析至少要输入材料的导热系数等KXXv定义材料性质的两种方法定义材料性质的两种方法:材料库材料库单独定义单独定义10.1 材料属性材料属性(续续)10.1 材料属性材料属性(续续)10.2 从材料库选取材料从材料库选取材料v先定义库的路径先定义库的路径Preprocessor Material Props Material Library Library Path或使用或使用 /MPLIB 命令命令输输入入要要读读取取的的材材料数据的位置料数据的位置10.2 从材料库选取材料从材料库选取材料(续续)v接着从库中输入一种材料接着从库中输入一种材料Preproc

3、essor Material Library Import Libraryv选选择择单单位位制制。这这仅仅仅仅用用来来筛筛选选后后续续对对话话框框中中所所列列的的文文件件，ANSYS 本身没有单位制的概念，也不进行单位换算本身没有单位制的概念，也不进行单位换算v选择想要的材料文件，如钢选择想要的材料文件，如钢 AISI C1020.或使用或使用 MPREAD 命令中的命令中的 LIB选项选项.10.3 单独指定材料属性单独指定材料属性v这这种种方方法法通通过过 材材料料模模型型 GUI方方式式直直接接指指定定想想要要的的材材料性质，以取代选择材料名称。料性质，以取代选择材料名称。10.3 单独

4、指定材料属性单独指定材料属性(续续)v先定义好材料类型的结构树先定义好材料类型的结构树v接着输入单个材料的性质值接着输入单个材料的性质值v或使用或使用 MP 命令命令mp,ex,1,30e6mp,prxy,1,.310.3 单独指定材料属性单独指定材料属性(续续)v添加与温度相关的材料性质添加与温度相关的材料性质v绘出性质绘出性质-温度曲线温度曲线10.3 单独指定材料属性单独指定材料属性(续续)v从一个材料表复制材料模型到另一个材料表从一个材料表复制材料模型到另一个材料表v删除材料模型删除材料模型10.4 ANSYS分析中的单位制分析中的单位制除除了了磁磁场场分分析析以以外外，用用户户不不需

5、需要要告告诉诉ANSYS使使用用的的是是什什么么单单位位制制。只只需需要要自自己己决决定定使使用用何何种种单单位位制制，然然后后确确保保所所有有输输入入的的值值的的单单位位制制保保持持统统一一 (ANSYS并并不不转转换换单单位位制制)。ANSYS读读入入输输入入的的数数值值，并并不不检检验验单单位位制制是是否否正正确确。(注注意意: /UNITS 命命令令只只是是一一种种简简单的记录，告诉别的人现在使用的单位制单的记录，告诉别的人现在使用的单位制)单单位位制制将将影影响响输输入入的的实实体体模模型型尺尺寸寸、材材料料属属性性、实实常数以及载荷等。常数以及载荷等。10.5 单元种类单元种类v单

6、单元元类类型型是是一一个个重重要要的的选选项项，该该选选项项决决定定如如下下的的单单元特性元特性:自自由由度度 (DOF)设设置置-例例如如，一一个个热热单单元元类类型型有有一一个个自自由由度度：TEMP，而而一一个个结结构构单单元元类类型型可可能能有有6个自由度：个自由度： UX, UY, UZ, ROTX, ROTY, ROTZ.单元形状单元形状 - 块块,四面体四面体, 四边形四边形,三角形等三角形等维数维数 - 2-D (仅有仅有X-Y 平面平面), or 3-D假定的位移形函数假定的位移形函数 - 线性及二次线性及二次10.5 单元种类单元种类(续续)常用单元的形状常用单元的形状.点

7、点 (质量质量)线线(弹簧弹簧,梁梁,杆杆,间隙间隙)面面(薄壳薄壳, 二维实体二维实体,轴对称实体轴对称实体)体体(三维实体三维实体)线性线性.二次二次. .线性线性. . .二次二次. . .10.5 单元种类单元种类(续续)在在单单元元手手册册(资资料料或或在在线线帮帮助助)中中，ANSYS单单元元库库有有150多多种种单单元元类类型型，其其中中许许多多单单元元具具有有好好几几种种可可选选择择特特性性来来胜胜任任不不同同的的功功能能。你你要要做做的的工工作作就就是是将将单单元元的选择范围缩小到少数几个单元上。的选择范围缩小到少数几个单元上。具体单元名称具体单元名称单元图示单元图示ANSY

8、S 单元名称单元名称单元特性单元特性(类别类别, 编号编号)10.5 单元种类单元种类(续续)在在结结构构分分析析中中，结结构构的的应应力力状状态态决决定定单单元元类类型型的的选择。选择。选选择择维维数数最最低低的的单单元元去去获获得得预预期期的的结结果果(尽尽量量做做到到能能选选择择点点而而不不选选择择线线，能能选选择择线线而而不不选选择择平平面面，能能选选择择平平面面而而不不选选择择壳壳，能能选选择择壳壳而而不不选选择择三三维维实体实体)。对对于于复复杂杂结结构构，应应当当考考虑虑建建立立两两个个或或者者更更多多的的不不同同复复杂杂程程度度的的模模型型。你你可可以以建建立立简简单单模模型型

9、，对对结结构承载状态或采用不同分析选项作实验性探讨。构承载状态或采用不同分析选项作实验性探讨。10.5.1 线单元线单元Beam(梁梁)单单元元是是用用于于螺螺栓栓(杆杆)，薄薄壁壁管管件件，C形形截截面面构构件件，角角钢钢或或者者狭狭长长薄薄膜膜构构件件(只只有有膜膜应应力力和和弯弯应力的情况应力的情况)等模型。等模型。Spar(杆杆)单单元元是是用用于于弹弹簧簧，螺螺杆杆，预应力螺杆和薄膜桁架等模型预应力螺杆和薄膜桁架等模型。Spring单单元元是是用用于于弹弹簧簧，螺螺杆杆，或或细细长长构构件件，或或通通过过刚刚度度等等效效替替代代复复杂结构等模型杂结构等模型。10.5.2 壳单元壳单元

10、Shell (壳壳)单元用于薄面板或曲面模型。单元用于薄面板或曲面模型。壳壳单单元元分分析析应应用用的的基基本本原原则则是是每每块块面面板板的的主主尺寸不低于其厚度的尺寸不低于其厚度的10倍。倍。10.5.3 X-Y平面单元平面单元在在整整体体笛笛卡卡尔尔X-Y平平面面内内(模模型型必必须须建建在在此此面面内内)，有有几几种种类类型型的的ANSYS单单元元可可以以选选用用。其其中中任任何何一一种种单单元元类类型型只只允允许许有有平平面面应应力力、平平面面应应变变、轴轴对对称称、和和/或者谐结构特性。或者谐结构特性。 平面应力或应变平面应力或应变:IJK,L,OPNMTriangular Opt

11、ionOKNJMPLIY(or Axial)X (or Radial)10.5.3.1 平面应力平面应力平平面面应应力力 假假定定在在Z方方向向上上的的应应力力为为零零，主主要要有有以以下下特点：特点：4当当Z方方向向上上的的几几何何尺尺寸寸远远远远小小于于X和和Y方方向向上上的的尺尺寸寸才才有有效。效。4所有的载荷均作用在所有的载荷均作用在XY平面内。平面内。4在在Z方向上存在应变。方向上存在应变。4运动只在运动只在XY平面内发生。平面内发生。4允许具有任意厚度允许具有任意厚度 (Z方向上方向上) 。平平面面应应力力 分分析析是是用用来来分分析析诸诸如如承承受受面面内内载载荷荷的的平平板板、

12、承承受受压压力力或或远远离离中中心心载荷的薄圆盘等结构。载荷的薄圆盘等结构。10.5.3.2 平面应变平面应变平平面面应应变变 假假定定在在Z方方向向的的应应变变为为零零，主主要要具具有有以以下特点：下特点：4当当Z方方向向上上的的几几何何尺尺寸寸远远远远大大于于X和和Y方方向向上上的的尺尺寸寸才才有效。有效。4所有的载荷均作用在所有的载荷均作用在XY平面内。平面内。4在在Z方向上存在应力。方向上存在应力。4运动只在运动只在XY平面内发生。平面内发生。平平面面应应变变分分析析是是用用于于分分析析那那种种一一个个方方向向的的尺尺寸寸（指指定定为为总总体体Z方方向向）远远远远大大于于其其它它两两个

13、个方方向向的的尺尺寸寸，并并且且垂垂直直于于Z轴的横截面是不变的。轴的横截面是不变的。10.5.3.3 轴对称轴对称轴轴对对称称 假假定定三三维维实实体体模模型型是是由由XY面面内内的的横横截截面面绕绕Y轴轴旋旋转转360o 形形成成的的(管管,锥体锥体,圆板圆板, 圆顶盖圆顶盖,圆盘等圆盘等)。4对称轴必须和整体对称轴必须和整体 Y 轴重合。轴重合。4不允许有负不允许有负 X 坐标。坐标。4Y方方向向是是轴轴向向，X方方向向是是径径向向， Z方方向向是是周向周向 (hoop) 。4周周向向位位移移是是零零；周周向向应应变变和和应应力力十十分分明明显。显。4只能承受轴向载荷只能承受轴向载荷(所

14、有载荷所有载荷)。Hoop10.5.3.4 谐单元谐单元谐谐单单元元 将将轴轴对对称称结结构构承承受受的的非非轴轴对对称称载载荷荷分分解解成成傅傅立立叶叶级级数数。傅傅立立叶叶级级数数的的每每一一部部分分独独立立进进行求解，然后再合并到一起行求解，然后再合并到一起。谐谐单单元元较较常常用用于于单单一一受受扭扭或或受受弯弯的的分分析析求求解解，其其中中受受扭扭和和受受弯弯对对应应于于傅傅立立叶叶级级数数的的第第1和和第第2项。这种简化处理本身不具有任何近似性！项。这种简化处理本身不具有任何近似性！IJK,L,OPNMTriangular OptionY(Axial)X (Radial)单元坐标系

15、单元坐标系 (显示的是显示的是 KEYOPT(1)=0情形情形)OKJMPLIyxN10.5.3.4 谐单元谐单元(续续)谐谐单单元元 - 举举例例： 假假定定一一承承受受剪剪力力，弯弯矩矩，和和/或者扭矩的轴或者扭矩的轴。轴轴上上的的扭扭矩矩以以傅傅立立叶叶级级数数的的一一项项施施加加到到轴轴上上。这这时，除了扭矩外，事实上是一般的轴对称问题时，除了扭矩外，事实上是一般的轴对称问题。弯弯矩矩和和横横向向剪剪力力可可以以分分别别作作为为傅傅立立叶叶级级数数的的其其它它两项施加到轴上两项施加到轴上。谐谐单单元元还还可可以以用用于于实实际际当当中中的的任任意意循循环环分分布布载载荷荷，这这可可能能

16、需需要要分分解解成成50-100项项傅傅立立叶叶级级数数才才能能得得到到满满意的结果。意的结果。MVT10.5.4 三维实体单元三维实体单元u 用用于于那那些些由由于于几几何何、材材料料、载载荷荷或或分分析析结结果果要要求求考考虑虑的的细细节节等等原原因因造造成成无无法法采采用用更更简单单元进行建模的结构简单单元进行建模的结构四四面面体体模模型型使使用用CAD建建模模往往往往比比使使用用专专业业的的FEA分分析析建建模模更更容容易易，也也偶偶尔尔得得到使用。到使用。KRLQOPMNJIXYZTetrahedron meshBrick mesh10.5.5 专用单元专用单元专专用用单单元元 包包

17、括括接接触触单单元元 - 用用于于构构件件间间存存在在接接触触面面的的结结构构建建模模，如如涡涡轮轮盘盘和和叶叶片片，螺螺栓栓头头部和法兰，电触头，以及部和法兰，电触头，以及O-圈等等。圈等等。 做好接触分析要求有这方面的知识和经验做好接触分析要求有这方面的知识和经验。JIGAPM or M/2CXYZFSLIDEK1K2M or M/210.5.6 线性单元线性单元/二次单元二次单元/p单元单元一一旦旦你你决决定定采采用用平平面面、三三维维壳壳或或者者三三维维实实体体单单元元，还还需需要要进进一一步步决决定定采采用用线线性性、四四边边形形或或p单单元元。 线线性性单单元元和和高高阶阶单单元元

18、之之间间明明显显的的差差别别是是线线性性单单元元只只存存在在 “角角节节点点”，而而高高阶阶单单元还存在元还存在 “中节点中节点”。线线性性单单元元内内的的位位移移按按线线性性变变化化，因因此此(大大多多数数时时)单单个个单单元元上上的的应力状态是不变的。应力状态是不变的。二二次次单单元元内内的的位位移移是是二二阶阶变变化化的的，因因此此单单个个单单元元上上的的应应力力状状态态是线性变化的。是线性变化的。p单单元元内内的的位位移移是是从从2阶阶到到8阶阶变变化化的的，而而且且具具有有求求解解收收敛敛自自动动控制功能，自动选取各位置上分析应当采用的阶数控制功能，自动选取各位置上分析应当采用的阶数

19、。10.5.6 线性单元线性单元/二次单元二次单元/p单元单元(续续)ANSYS中各中各线性线性概念之间的区别：概念之间的区别： 线线性性分分析析 是是指指不不包包含含任任何何非非线线性性影影响响(如如：大大变变形形,塑性，或者接触塑性，或者接触)。线线性性方方程程 求求解解器器 是是指指方方程程组组解解就就是是结结构构的的自自由由度度解解。即即使使是是非非线线性性分分析析，这这些些方方程程还还是是线线性性的的 (但但必必须须进行多次求解进行多次求解)。线线性性单单元元 假假定定单单元元内内的的自自由由度度按按线线性性变变化化(跟跟二二次次单元单元, 三次单元三次单元, 或或 p单元相比单元相

20、比)。10.5.6 线性单元线性单元/二次单元二次单元/p单元单元(续续)在在许许多多情情况况下下，同同线线性性单单元元相相比比，采采用用更更高高阶阶类类型型的的单单元元进进行行少少量量的的计计算算就就可可以以得得到到更更好好的的计计算算结结果果。下下面面是是根根据据不不同同分分析析目目的的进进行行单单元元选择的情况。选择的情况。10.5.6 线性单元线性单元/二次单元二次单元/p单元单元(续续)在在进进行行单单元元选选择择时时应应考考虑虑的的其其它它因素因素线线性性单单元元的的扭扭曲曲变变形形可可能能引引起起精精度度损损失失。更更高高阶阶单单元元对对这这种种扭曲变形不敏感扭曲变形不敏感。就就

21、求求解解的的精精度度的的差差别别讲讲，线线性性单单元元和和二二次次单单元元网网格格之之间间的的差差别别远远没没有有平平面面单单元元和和三三维维实实体体单单元元网网格格之之间间的的差差别别那那么么惊惊人人之之大大。你你可可能能更更喜喜欢欢使使用用线线性性(平平)壳单元。壳单元。高高度度扭扭曲曲的的二二次次情情形形(非平行对边非平行对边)10.5.6 线性单元线性单元/二次单元二次单元/p单元单元(续续)大大多多数数二二次次单单元元允允许许忽忽略略部部分分或或所所有有边边的的中中节节点点。但但是是，在在没没有有中中节节点点的的边边上上，你你只只能能得得到线性结果到线性结果。如如果果所所有有中中节节

22、点点均均不不存存在在，该该单单元元就就变变成成了了线线性性单单元元，计计算算精精度度也也随随之之降降低低 (由由于于转转化化成成线线性性单单元元的的二二次次单单元元和和块块单单元元具具有有“不不相相容容的的位位移移模模式式”，并引起单元弯曲并引起单元弯曲)。10.5.6 线性单元线性单元/二次单元二次单元/p单元单元(续续)更高阶的单元模拟曲面的精度就越高更高阶的单元模拟曲面的精度就越高。低阶单元低阶单元更高阶单元更高阶单元10.5.6 线性单元线性单元/二次单元二次单元/p单元单元(续续)采采用用越越来来越越高高阶阶的的单单元元，给给曲曲线线结结构构划划分分越越来来越越稀稀疏疏的的单单元元网

23、网格格，ANSYS开开始始向向你你发发出出警警告告，甚甚至至发发出出由由于于单单元元扭扭曲曲变变形形超超过过单单元元允允许许范范围围而而引引起起网网格格划划分分失失败败的的信信息息。其其原原因因是是，由由于于模模型型表表面面单单元元的的弯弯曲曲程程度度过过大大，使使部部分分中中节节点点偏偏离离了了自自身身位位置置， 最最终终决决定定了了你你能能划划分分单单元元网网格格的的稀稀疏疏程度程度。同同其其它它软软件件一一样样，ANSYS程程序序允允许许用用更更高高阶阶的的直直边边单单元元划划分分网网格格(降降低低了了实实际际几几何何模模型型的的精精度度，特特别别是是对对于于p单单元元而而言言，通通常常

24、极极不不理理想想)，也也允允许许用用不不带带中中节节点点的的更更高高阶阶单单元元划划分分单单元元网网格格(既既降降低低了了几几何何模模型型的的精精度度，又又降降低低了了单单元元精精度度，所所以以在在通通常常情情况况下下更更不不理理想想)。所所以以，一一般般建建议议采采用用尽尽可可能能稀疏的单元网格，而又不至于出现形状检查警告稀疏的单元网格，而又不至于出现形状检查警告。10.5.6 线性单元线性单元/二次单元二次单元/p单元单元(续续)你你不不能能将将接接触触单单元元同同具具有有中中节节点点的的单单元元连连起起来来(仅仅对对于于节节点点-节节点点和和节节点点-面面接接触触单单元元而而言言，对对于

25、于面面-面面接接触触单单元元则则是是允允许许的的)。类类似似地地，在在热热分分析析问问题题中中，你你不不能能将将辐辐射射link单单元元或或者者非非线线性性对对流流表表面面添添加加到到具具有有中中节节点点的的单单元元上上。(ANSYS提提供供了了多多种种划划分必须忽略中节点的单元网格的方法分必须忽略中节点的单元网格的方法)。在非线性材料特性区域内，二次单元并不比线性在非线性材料特性区域内，二次单元并不比线性单元更有效。单元更有效。(不建议不建议) (建议建议)10.5.7 四边形单元四边形单元/三角形单元，块单三角形单元，块单元元/四面体单元四面体单元针针对对平平面面或或者者三三维维壳壳体体分

26、分析析模模型型而而言言，四四边边形形单单元元和三角形单元是有差别的，下表列出了这些差异。和三角形单元是有差别的，下表列出了这些差异。10.5.7 四边形单元四边形单元/三角形单元，块单三角形单元，块单元元/四面体单元四面体单元(续续)全全部部采采用用三三角角形形单单元元网网格格的的理理由由是是相相当当少少的的。给给面面进进行行单单元元网网格格划划分分的的实实质质问问题题是是，你你是是否否允允许许模模型型中中存存在在一一些些三三角角形形单单元元网网格格。实实际际上上，各各处处存存在在三三角角形形单单元会相当麻烦，但是应当仔细思考下列问题元会相当麻烦，但是应当仔细思考下列问题:如如果果采采用用更更

27、高高阶阶单单元元，三三角角形形单单元元的的计计算算精精度度接接近近于于二二次次单单元元。所所以以，全全部部采采用用二二次次单单元元网网格格也也是是没没有什么理由的。有什么理由的。如如果果采采用用线线性性单单元元，三三角角形形单单元元就就十十分分糟糟糕糕，但但是是，不不这这样样会会使使四四边边形形单单元元网网格格扭扭曲曲。除除了了多多数数不不重重要要的的结结构构外外，任任何何四四边边形形单单元元网网格格(结结构构的的或或者者非非结结构构的的)不不得得不不包包含含部部分分形形状状糟糟糕糕的的三三角角形形单单元元网网格格。所所以，还是没有理由全部采用四边形单元以，还是没有理由全部采用四边形单元。10

28、.5.7 四边形单元四边形单元/三角形单元，块单三角形单元，块单元元/四面体单元四面体单元(续续)对对三三维维实实体体分分析析模模型型而而言言，块块单单元元和和四四面面体体单单元元是有差别的，下表列出了这些差异。是有差别的，下表列出了这些差异。10.5.7 四边形单元四边形单元/三角形单元，块单三角形单元，块单元元/四面体单元四面体单元(续续)建立三维实体模型需要作出下列选择：建立三维实体模型需要作出下列选择： 使用四面体单元划分网格使用四面体单元划分网格4 采用简便方法建立实体模型采用简便方法建立实体模型。4 选用二次单元或者选用二次单元或者 p单元。单元。 使用块单元划分单元网格使用块单元

29、划分单元网格4选选用用块块单单元元网网格格建建立立实实体体模模型型。通通常需要花费更多时间和精力。常需要花费更多时间和精力。 划分子区域划分子区域 连接处理连接处理 延伸延伸4 采用任何块单元。采用任何块单元。10.5.7 四边形单元四边形单元/三角形单元，块单三角形单元，块单元元/四面体单元四面体单元(续续)为为什什么么使使用用四四面面体体单单元元划划分分单单元元网格会有这么大的困难呢？网格会有这么大的困难呢？过过去去，有有限限元元模模型型全全部部采采用用线线性性四四面面体体单单元元网网格格(我我们们已已经经讲讲过过这这种种模模型型十十分分“粗粗糙糙”)。现现在在，使使用用二二次次单单元元和

30、和p单单元元的的有有限限元元模模型型变变得得相相当当理理想了。想了。四四面面体体单单元元模模型型的的自自由由度度几几乎乎是是同同等等精精度度的的块块单单元元单单元元模模型型的的3到到10倍倍。迄迄今今求求解解器器技技术术取取得得了了很很大大突突破破，大大多多数数分分析析者者还还是是没没有有高高性性能能的的计计算算机机来求解无关紧要的四面体单元模型来求解无关紧要的四面体单元模型块单元网格块单元网格:125 个单元，个单元，216 个节点个节点四面体单元网格四面体单元网格: 679 个单元，个单元，1230 个节点个节点10.5.7 四边形单元四边形单元/三角形单元，块单三角形单元，块单元元/四面

31、体单元四面体单元(续续)还有其它一些因素帮你作出选择：还有其它一些因素帮你作出选择：做做接接触触分分析析，使使用用四四面面体体单单元元划划分分网网格格时时还还需需要要进进行行一一些些处处理理，消消除除接接触触面面上上的的中中节节点点 (只只针针对对节节点点-节节点点接接触触单单元元和和节节点点-面面接接触触单单元元，而而面面-面面接接触单元则不需要触单元则不需要)。长长或或薄薄结结构构划划分分成成块块单单元元网网格格可能更理想。可能更理想。potential contact region10.6 定义单元类型定义单元类型1. 选择选择Add10.6 定义单元类型定义单元类型(续续)3.选择单元

32、类型选择单元类型2.选择单元分类选择单元分类4.选择选择OK10.6 定义单元类型定义单元类型(续续)5. 如如果果必必要要，选选择择Options修改单元选项。修改单元选项。7.选选 择择 Close结结 束束单元类型定义单元类型定义6.选选择择Help得得到到更更多多单元选项的帮助单元选项的帮助10.6 定义单元类型定义单元类型(续续)使使用用图图示示摘摘要要可可以以帮帮助助选选择择单单元元类类型型。如如果果需需要要某某种种单单元元的的详详细细描描述述，点点取取单单元元图图形形即即可可，当当选选定定了了单单元元类类型型后后，记记住住名名称称和和代代号号，选选择择 choose File E

33、xit退出退出10.6 定义单元类型定义单元类型(续续)v注意注意:设设 置置 想想 要要 分分 析析 学学 科科 的的 选选 项项 (Main Menu Preferences)，这这样样将将只只显显示示所所选选学学科科的的单单元元类类型型 。应应当当在在前前处处理理阶阶段段尽尽早早地地定定义义单单元元类类型型，因因为为GUI方方式式中中菜菜单单的的过过滤滤依依赖赖于于当当前前自自由由度度的的设设置置。例例如如，如如果果选选择择结结构构单单元元类类型型，则则热热载载荷荷选选项项成成灰色，或根本不出现。灰色，或根本不出现。10.7 单元特性的赋予方法单元特性的赋予方法v在在创创建建有有限限元元

34、模模型型的的过过程程中中，单单元元特特性性的的赋赋予予一般有三种方法：一般有三种方法：在划分单元网格前将单元特性赋予实体模型在划分单元网格前将单元特性赋予实体模型在在划划分分单单元元网网格格前前设设置置“global”的的MAT、TYPE和和REAL在划分单元网格后对单元特性进行修改在划分单元网格后对单元特性进行修改如如果果没没有有赋赋予予单单元元特特性性，ANSYS则则自自动动将将所所有有单单 元元 赋赋 予予 缺缺 省省 值值 ： MAT=1、 TYPE=1、 和和REAL=1。10.8 对实体模型赋予单元特性对实体模型赋予单元特性1.定义必要的单元特性、材料特性和实常数。定义必要的单元特

35、性、材料特性和实常数。2.Main Menu: Preprocessor MeshTool3.选择选择Set4.选择希望的图元类型选择希望的图元类型5.拾取希望的图元拾取希望的图元(如如areas)10.8 对实体模型赋予单元特性对实体模型赋予单元特性(续续)8.重复重复3-7步对其它步对其它AREA赋予单元特性赋予单元特性说说明明：当当赋赋予予单单元元属属性性的的图图元元划划分分单单元元后，单元属性将直接转化到单元上后，单元属性将直接转化到单元上6.设置相应特性设置相应特性7.拾取拾取OK10.9 激活全局单元属性设置激活全局单元属性设置1.定义必要的单元特性、材料特性和实常数。定义必要的单

36、元特性、材料特性和实常数。2.Main Menu: Preprocessor MeshTool3. 选择选择Global4. 选择选择Set10.9 激活全局单元属性设置激活全局单元属性设置(续续)7. 仅对具有上述单元属性设置的图元进行网格划分仅对具有上述单元属性设置的图元进行网格划分8.重复重复3-7 步对模型中全部图元划分单元步对模型中全部图元划分单元5. 在在划划分分单单元元前前给给图图元元激激活活特定单元属性特定单元属性6. 拾取拾取OK10.10 修改单元属性修改单元属性3.为为要要修修改改的的单单元元激激活活适当的单元属性适当的单元属性1.定义必要的单元特性、材料特性和实常数定义

37、必要的单元特性、材料特性和实常数24.拾取拾取OK10.10 修改单元属性修改单元属性(续续)9.重复重复2-8步对模型中全部图元划分单元属性步对模型中全部图元划分单元属性57.选择选择All to current8.拾取拾取OK6.拾取要修改的单元拾取要修改的单元10.11 提醒注意提醒注意v给给实实体体模模型型图图元元赋赋予予新新单单元属性将覆盖其原有属性元属性将覆盖其原有属性v已已给给实实体体模模型型图图元元赋赋予予单单元元属属性性后后，不不必必在在划划分分单单元元时时再再次次设设置置单单元元属属性性。ANSYS 网网格格划划分分效效率率很很高高，可可以以一一次次将将所所有有模模型型划划

38、分分单单元元，因因而而这这种种方方法法更为优越更为优越v清清除除实实体体模模型型上上的的网网格格将将不会删除指定的单元属性不会删除指定的单元属性v可可以以激激活活属属性性编编号号校校核核单单元属性元属性10.12 实常数实常数v实实常常数数是是针针对对某某一一单单元元的的几几何何特特征征，用用于于描描述述那那些些由单元几何模型不能完全确定的几何形状。由单元几何模型不能完全确定的几何形状。例如例如:梁梁单单元元是是由由连连接接两两个个节节点点的的线线来来定定义义的的，这这只只定定义义了了梁梁的的长长度度。要要指指明明梁梁的的横横截截面面属属性性，如如面面积积和惯性矩，就要用到实常数。和惯性矩，就

39、要用到实常数。壳壳单单元元是是由由四四面面体体或或四四边边形形来来定定义义的的，这这只只定定义义了壳的表面积，要指明了壳的表面积，要指明壳的厚度壳的厚度，必须用实常数。，必须用实常数。许许多多 3-D 实实体体单单元元不不需需要要实实常常数数，因因为为单单元元几几何何模型已经由节点完全定义。模型已经由节点完全定义。10.13 定义实常数定义实常数1. 选择选择Add3.选择选择OK2.选选择择要要定定义义的的实实常常数数是是针针对对哪种单元类型哪种单元类型10.13定义实常数定义实常数(续续)5.选择选择OK4.输输入入实实常数常数6.如如果果要要定定义义另另一一实实常常数数，选选择择Add并

40、并重复重复25步步7.结结束束实实常常数数定定义，选择义，选择 Close10.14 多种单元属性多种单元属性v如前所述如前所述, 每个单元有以下与之相关的属性每个单元有以下与之相关的属性:单元类型单元类型 (TYPE)实常数实常数 (REAL)材料特性材料特性 (MAT)v许多许多 FEA 模型有多种属性模型有多种属性. 例如，下图所示的筒仓例如，下图所示的筒仓有两种单元类型有两种单元类型, 三种实常数三种实常数, 以及两种材料。以及两种材料。材料 1 = 混凝土材料 2 = 钢实常数 1 = 3/8” 厚度实常数 2 = 梁单元特性实常数 3 = 1/8” 厚度类型 1 = 壳单元类型 2

41、 = 梁单元10.14 多种单元属性多种单元属性(续续)v只只要要您您的的模模型型中中有有多多种种单单元元类类型型(TYPEs)，实实常常数数(REALs) 和和 材材料料 (MATs)，就就必必须须确确保保给给每每一一种种单单元元指定了合适的属性。有以下指定了合适的属性。有以下3种途径：种途径：在网格划分前为实体模型指定属性在网格划分前为实体模型指定属性在在网网格格划划分分前前对对MAT, TYPE,和和REAL进进行行 “总总体的体的” 设置设置在网格划分后修改单元属性在网格划分后修改单元属性v如如果果没没有有为为单单元元指指定定属属性性，ANSYS将将MAT=1, TYPE=1, 和和 REAL=1作作为为模模型型中中所所有有单单元元的的缺缺省省设设置置. 注注意意, 采采用用当当前前激激活活的的TYPE, REAL, 和和 MAT 进行网格操作。进行网格操作。