1、【转】Ansys 单元介绍上一篇 / 下一篇 2009-04-09 20:02:12 / 个人分类：有限元查看( 742 ) / 评论( 1 ) / 评分( 0 / 0 )杆单元:LINK1、8、10、11 、180梁单元：BEAM3、4 、23、24 ，44，54 ，188 ，189管单元:PIPE16，17，18，20，59，602D 实体元:PLANE2，25，42，82，83，145，146 ，182，1833D 实体元:SOLID45，46 ，64，65，72，73，92，95，147，148， 185，186，187 ，191壳单元:SHELL28，41 ，43，51，61，63，
2、91，93，99，143， 150，181，208 ，209弹簧单元:COMBIN7，14 ，37 ，39，40质量单元:MASS21接触单元:CONTAC12，52，TARGE169，170，CONTA171，172 ，173 ，174，175 ，178矩阵单元:MATRIX27，50表面效应元:SURF153，154粘弹实体元:VISCO88 ，89 ，106，107 ，108，超弹实体元:HYPER56，58 ， 74，84，86，158耦合场单元:SOLID5，PLANE13，FLUID29 ，30，38，SOLID62，FLUID79，FLUID80 ，81 ，SOLID98，FLU
3、ID129，INFIN110 ，111，FLUID116，130界面单元:INTER192 ，193 ，194，195显式动力分析单元:LINK160，BEAM161，PLANE162，SHELL163，SOLID164，COMBI16杆单元单元名称简称 节点数 节点自由度 特性 备注LINK1 2D 杆 Ux,Uy EPCSDGB常用杆元LINK8 3D 杆 EPCSDGBLINK10 3D 仅受拉或仅受压杆EDGB 模拟缆索的松弛及间隙LINK11 3D 线性调节器EGB 模拟液压缸和大转动LINK1803D 有限应变杆2Ux,Uy,UzEPCDFGB另可考虑粘弹塑性E-弹性(Elasti
4、city)，P-塑性(Plasticity)，C- 蠕变(Creep) ，S-膨胀(Swelling)，D-大变形或大挠度(Large deflection)， F-大应变(Large strain)或有限应变(Finite strain)，B-单元生死(Birth and dead),G-应力刚化(Stress stiffness)或几何刚度(Geometric stiffening)，A-自适应下降(Adaptive descent)等。通常用 LINK1 和 LINK8 模拟桁架结构，如屋架、网架、网壳、桁架桥、桅杆、塔架等结构，以及吊桥的吊杆、拱桥的系杆等构件，必须注意线性静力分析时，
5、结构不能是几何可变的，否则造成位移超限的提示错误。LINK10 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。LINK180 除不具备双线性特性(LINK10)外，它均可应用于上述结构中，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。LINK1、LINK8 和 LINK180 单元还可用于普通钢筋和预应力钢筋的模拟，其初应变可作为施加预应力的方式梁单元梁单元分为多种单元，分别具有不同的特性，是一类轴向拉压、弯曲、扭转(3D) 单元。单元名称简称 节点节点自由度特性 备注BEAM32D 弹性梁 2 Ux,Uy,RotzEDGB 常用平面梁元
6、BEAM23 2D 塑性梁 2 EPCSDFGB具有塑性等功能BEAM54 2D 渐变不对称梁2 EDGB 不对称截面，可偏移中心轴BEAM43D 弹性梁 2 EDGB 拉压弯扭，常用 3D 梁元BEAM24 3D 薄壁梁 2+1EPCSDGB拉压弯及圣文南扭转；开口或闭口截面BEAM443D 渐变不对称梁2+1Ux,Uy,Uz Rotx,Roty,RotzEDGB 拉压弯扭，不对称截面，可偏移中心轴，可释放节点自由度，可采用梁截面BEAM1883D 线性有限应变梁2+1Ux,Uy,UzRotx,Roty,RotzEPCDFGB粘弹塑 Timoshenko 梁，计入剪切变形影响；可增加翘曲自由
7、度；可采梁截面BEAM1893D 二次有限应变梁3+1或增加 warp BEAM188，但属二次梁单元。单元使用另外应注意的问题：梁单元面积和长度不能为零，且 2D 梁元必须位于 XY 平面内；剪切变形的影响；自由度释放；梁截面特性；BEAM23/24 实常数的输入比较复杂； 荷载特性；应力计算。管单元管单元是一类轴向拉压、弯曲和扭转的 3D 单元，单元的每个节点均具有 6 个自由度，即三个平动自由度 Ux、Uy、Uz 和三个转动自由度 Rotx、Roty、Rotz ，此类单元以 3D 梁元为基础，包含了对称性和标准管几何尺寸的简化特性。单元使用应注意的其他问题：管元长度、直径及壁厚均不能为零
8、；可计算薄壁管和厚壁管，但某些应力的计算是基于薄壁管理论的；管单元计入了剪切变形的影响，并可考虑应力增强系数和挠曲系数。该类单元有直管、T 型管、弯管和沉管四种单元类型单元名称简称 节点数特性 备注PIPE163D 弹性直管元2 EDGB 可考虑两种温度梯度及内部和外部压力PIPE173D 弹性 T 型管元24 EDGBPIPE183D 弹性弯管元2+1 EDB可考虑绝热、内部流体、腐蚀及应力强化PIPE203D 塑性直管元2 EPCSDGB同 PIPE16PIPE593D 弹性沉管元2 EDGB 可模拟海洋波，可考虑水动力和浮力等，其余同 PIPE16，且可模拟电缆PIPE603D 塑性弯管
9、元2+1 EPCSDB同 PIPE182D 实体单元2D 实体单元是一类平面单元，可用于平面应力、平面应变和轴对称问题的分析，此类单元均位于 XY 平面内，且轴对称分析时 Y 轴为对称轴。单元名称简称 节点自由度特性 备注PLANE26 节点三角形单元适用于不规则的网格PLANE424 节点四边形单元具有协调和非协调元选项PLANE828 节点四边形单元EPCSDFGBA是 PLANE42 的高阶单元；混合分网的结果精度高；适用于模拟曲线边界PLANE1458 节点四边形P 单元支持 2 8 阶多项式PLANE1466 节点三角形P 单元Ux,UyE支持 2 8 阶多项式PLANE1824 节
10、点四边形单元具有更多的非线性材料模型PLANE1838 节点四边形单元EPCSDFGBA是 PLANE182 的高阶单元PLANE254 节点谐结构单元模拟非对称荷载的轴对称结构PLANE838 节点谐结构单元Ux,UyUzEGB是 PLANE25 的高阶单元单元使用应注意的其他问题： 单元插值函数及说明；荷载特性；其它特点。3D 实体单元3D 实体单元用于模拟三维实体结构，此类单元每个节点均具有三个自由度，即Ux、Uy、Uz 三个平动自由度。单元名称简称/3D 结点特性 完全/减缩积分初应力备注SOLID45 实体元 8 EPCSDFGBAY/Y Y 正交各向异性材料SOLID46 分层实体
11、元8 EDG Y/N N 层数达 250 或更多SOLID64各向异性实体元8 EDGBA Y/N N 各向异性材料SOLID65钢筋混凝土实体元8 EPCDFGBAY/N N 开裂,压碎,应力释放SOLID92四面体实体元10EPCSDFGBAY/N Y 正交各向异性材料SOLID95实体单元 20EPCSDFGBAY/Y Y 是 SOLID45 的高阶元SOLID147砖形实体P 元20E Y/N N P 可设置 28 阶SOLID148四面体实体 P 元10E Y/N N P 可设置 28 阶SOLID185实体单元 8 EPCDFGBAY/Y 等 Y 可模拟几乎不可压缩的弹塑和完全不可
12、压SOLID186实体单元 20EPCDFGBAY/Y Y 缩的超弹SOLID187四面体实体元10EPCDFGBAY/N YSOLID191分层实体元20EGA Y/N N 层数100单元使用应注意的问题：关于 SOLID72/73 单元；（ 2）SOLID185 积分方式可选择。壳单元壳单元可以模拟平板和曲壳一类结构。壳元比梁元和实体元要复杂的多，因此壳类单元中各种单元的选项很多。杆、梁单元板壳单元实体单元单元使用应注意的问题：通常不计剪切变形的壳元用于薄板壳结构，而计入剪切变形的壳元用于中厚度板壳结构。弹簧单元弹簧单元是一类专门模拟“弹簧 ”行为的单元，不同于用结构单元（如 LINK 等
13、）的模拟。质量单元MASS21 为具有 6 个自由度的点单元， 即只有一个节点，节点自自由度可为Ux、Uy、Uz、Rotx 、Roty、Rotz，通过不同设置可仅考虑 2D 或 3D 内的平动自由度及其组合，它每个坐标方向可以具有不同的质量和转动惯量。该单元无面荷载和体荷载，支持弹性、大变形和生死单元。接触单元ANSYS 支持三种接触方式，即点对点、点对面和面对面的接触，接触单元是覆盖在模型单元的接触面之上的一层单元。点点单元用于模拟点对点的接触行为，且预先知道接触位置；点面单元用于模拟点对面的接触行为，预先不要确定接触位置，接触面之间的网格不要求一致；面面单元用于模拟面对面的接触行为，支持低
14、阶和高阶单元，支持大变形行为等。矩阵单元MATRIX27 为刚度、阻尼、质量矩阵单元，可表示一种任意的单元。本单元具有两个节点，此两个节点可重合或不重合，每个节点有 6 个自由度，即Ux、Uy、Uz、Rotx 、Roty、Rotz。该单元无面荷载和体荷载，但支持单元生死功能。其矩阵可为对称或不对称形式，通过 Keyopt(3)设置为刚度矩阵、或阻尼矩阵、或质量矩阵。本单元可模拟任意类型的单元，如可模拟特殊弹簧和节点柔性连接等。MATRIX50 为超单元，它是预先装配好的可独立使用的一组单元。该单元无节点和实常数，其自由度数目由所包含的单元决定，其面荷载和体荷载可通过总的载荷向量和比例系数施加，
15、该单元支持大变形功能。该单元不能包含基于拉格朗日乘子的单元（如MPC184 等），不支持非线性（忽略所包含的单元非线性）。超单元可包含其它超单元，2D 超单元只能用于二维分析，而 3D 超单元则只能用于三维分析。表面效应单元SURF153 和 SURF154 分别为 2D 和 3D 结构表面效应单元，可用于各种荷载（法向、切向、法向渐变、输入矢量方向等）及表面效应（基础刚度、表面张力及附加质量等）情况，可覆盖于任何二维（轴对称谐结构单元 PLANE25/83 除外）和三维结构实体单元表面。预紧、多点约束、网分单元（1）PRETS179 为 2D/3D 预紧单元，用于定义网分后的二维或三维结构预
16、紧区，可由任意结构单元（杆、梁、管、壳、2D 实体和 3D 实体）建立。该单元具有 3 个节点，每个节点具有一个自由度 Ux，该 Ux 为预紧方向的位移，ANSYS 通过几何条件将预紧力施加到指定的预紧荷载方向上，而不必考虑模型是如何定义的。该单元不支持面荷载和体荷载，仅支持非线性特性；不能使用约束方程和自由度耦合，NROTAT 命令不能用于节点K，且 K 节点必须位于整体直角坐标系。（2）MPC184 为多点约束单元，有刚性杆、刚性梁、滑移、球形、销钉、万向接头的约束，适用于使用拉格朗日乘子的具有运动约束时情况，该单元可用于机构运动学，如起重机、挖掘机、汽车、机床和机器人等。该单元有 2 个或 3 个节点，每个节点具有Ux、Uy(2D)或 Ux、Uy、Uz(3D) 或 Ux、Uy 、Uz 、Rotx 、Roty、Rotz(3D) 自由度。无实常数和面荷载，支持温度荷载及转动或转动力矩，支持大变形和单元生死。MESH200 是仅用来划分网格的单元，对计算结果毫无影响。它是为实现多步网格划分的操作而设计的。该单元可用于划分两维或三维空间的线，三维空间中的三角形、四边形、四面体或六面体单元组成的面或体，且均包括有或没有中间节点的情况。MESH200 单元可与任意其它单元一起使用，当不再需要它时，可以将其删除或保留
