ansys—solid45單元

1、地基采用層狀地基模型，依據(jù)地質(zhì)勘察資料及土工常規(guī)試驗所測定的土性指標(biāo)，將地基土分為3層，每層厚度與實際厚度一致，在水平面上的長度和寬度取塔底換算半徑的5倍，該塔橫截面為正方形，換算半徑在此取為邊長的一半，并約束地基邊界面的各自由度，豎向深度取地基土的勘察深度。在土中成孔及土體的軟化依據(jù)圖3.5，所建模型地基內(nèi)部的構(gòu)造見圖 3.7。數(shù)值計算模型計算單元采用空間8結(jié)點六面體單元(圖 3.8)，該單元亦可退化為無中間結(jié)點的空間四面體單元和三棱柱單元，各結(jié)點沿其坐標(biāo)x，y，:共三個平移自由度，分布式荷載可作用于單元的各個側(cè)面，采用該單元可分析大變形、大應(yīng)變、塑性和屈服等問題。若假定單元的材料為各向同性

2、，則其彈性剛度矩陣為:圖3.9 有限元模型SOLID453-D結(jié)構(gòu)實體單元產(chǎn)品：MP ME ST <> <> PR <> <> <> PP EDSOLID45單元說明solid45單元用于構(gòu)造三維實體結(jié)構(gòu).單元通過8個節(jié)點來定義,每個節(jié)點有3個沿著xyz方向平移的自由度.單元具有塑性,蠕變,膨脹,應(yīng)力強化,大變形和大應(yīng)變能力。有用于沙漏控制的縮減積分選項。有關(guān)該單元的細節(jié)參看 ANSYS, 理論參考中的SOLID45部分。類似的單元有適用于各向異性材料的solid64單元。Solid45單元的更高階單元是solid95。圖 

3、45.1 SOLID45幾何描述SOLID45輸入數(shù)據(jù)    該單元的幾何形狀、結(jié)點位置、坐標(biāo)系如圖45.1: "SOLID45 幾何描述"所示。該單元可定義8個結(jié)點和正交各向異性材料。正交各向異性材料方向?qū)?yīng)于單元坐標(biāo)方向。單元坐標(biāo)系方向參見坐標(biāo)系部分。    單元荷載參見結(jié)點和單元荷載部分。壓力可以作為表面荷載施加在單元各個表面上，如圖45.1: "SOLID45 幾何描述"所示。正壓力指向單元內(nèi)部。可以輸入溫度和流量作為單元節(jié)點處的體載荷。節(jié)點 I 處的溫度 T(I) 默認(rèn)為 TUNIF。

4、如果不給出其它節(jié)點處的溫度，則默認(rèn)等于 T(I)。對于任何其它的輸入方式，未給定的溫度默認(rèn)為 TUNIF。對于流量的輸入與此類似，只是默認(rèn)值用零代替了 TUNIF。KEYOPT(1)用于指定包括或不包括附加的位移形函數(shù)。KEYOPT(5)和KEYOPT(6)提供不同的單元輸出選項（參見單元輸出部分）。    當(dāng)KEYOPT(2)=1時，該單元也支持用于沙漏控制的均勻縮減（1點）積分。均勻縮減積分在進行非線性分析時有如下好處：·         相對于完全積分選項而言，單元剛度

5、集成和應(yīng)力（應(yīng)變）計算需要更少的CPU時間，而仍能獲得足夠精確的結(jié)果。·         當(dāng)單元數(shù)量相同時，單元歷史存儲記錄（.ESAV 和 .OSAV）的長度約為完全積分（2×2×2）的1/7。·         非線性分析的收斂性通常遠比采用額外位移形狀的完全積分要好；即，KEYOPT(1) = 0, KEYOPT(2) = 0。·    &#

6、160;    分析結(jié)果不會受（由塑性或其它不可壓縮材性引起的）體積鎖死的影響。采用均勻縮減積分有以下缺點：·         當(dāng)采用相同網(wǎng)格進行彈性分析時，結(jié)果顯然不如完全積分方法精確。·         采用單層單元時不能很好的得到結(jié)構(gòu)的彎曲特性（例如，一根懸臂梁，受橫向集中力，采用單層單元）。建議采用4層單元。當(dāng)采用均勻縮減積分選項時（KEYOPT(2) = 1 這和 SOLID1

7、85 用 KEYOPT(2) = 1是一樣的），應(yīng)對總能量 (ETABLE 命令，SENE 標(biāo)識符)和沙漏造成的偽能量 (ETABLE 命令，AENE 標(biāo)識符) 進行比較以檢查結(jié)果的精度。如果沙漏能與總能量之比小于 5%，結(jié)果一般是可以接受的。如果該比值超過5%，則需細化網(wǎng)格。也可以在求解階段用 OUTPR,VENG 命令控制總能量和沙漏能。更多說明見 ANSYS 理論手冊。    可用ISTRESS 或者 ISFILE 命令給單元施加初始應(yīng)力狀態(tài)。更多信息參見ANSYS基礎(chǔ)分析紙指南中的施加初始應(yīng)力部分。你也可以用KEYOPT(9) = 1來從用戶子程序中讀取初

8、應(yīng)力USTRESS。關(guān)于用戶子程序的細節(jié)，參見ANSYS UPF指南。    在進行幾何非線性分析時，可以使用 SOLCONTROL,INCP 命令來包含壓力的影響。在線性特征值屈曲分析中自動包括壓力載荷剛度效應(yīng)。如果需要非對稱的壓力載荷剛度效應(yīng)矩陣，使用 NROPT,UNSYM 命令。該單元的輸入概要參見 "SOLID45 輸入數(shù)據(jù)摘要". 單元輸入數(shù)據(jù)的一般性描述參見單元輸入部分。SOLID45單元輸入數(shù)據(jù)摘要節(jié)點           I，J

9、，K，L，M，N，O，P自由度         UX，UY，UZ實常數(shù)HGSTF沙漏控制因子，僅當(dāng)KEYOPT(2) = 1時需要設(shè)置。注：有效值為任意正數(shù)，默認(rèn)為1.0。建議值為1到10之間。材料參數(shù)       EX, EY, EZ, PRXY, PRYZ, PRXZ (或 NUXY, NUYZ, NUXZ), ALPX, ALPY, ALPZ (或 CTEX, CTEY, CTEZ or THSX, THSY, THSZ), DENS, GXY, G

10、YZ, GXZ, DAMP表面載荷       壓力表面1（J-I-L-K），表面2（I-J-N-M），表面3（J-K-O-N），表面4（K-L-P-O）,表面5（L-I-M-P），表面6（M-N-O-P）體載荷         溫度T（I），T（J），T（K），T（L），T（M），T（N），T（O），T（P）；流量FL（I），F(xiàn)L（J），F(xiàn)L（K），F(xiàn)L（L），F(xiàn)L（M），F(xiàn)L（N），F(xiàn)L（O）FL（P）特殊功能   

11、60;   塑性蠕變膨脹應(yīng)力剛化大變形大應(yīng)變單元死活自適應(yīng)下降初始應(yīng)力輸入KEYOPT (1)   0 包括附加的位移形函數(shù)    1 不包括附加的位移形函數(shù)KEYOPT (2)      積分選項 0 依據(jù)KEYOPT(1)帶或者不帶附加位移形函數(shù)，執(zhí)行完全積分    1 帶砂漏控制的均勻縮減積分,不帶附加的位移形函數(shù)(KEYOPT(1)自動設(shè)置為1)KEYOPT(4)       單元坐標(biāo)系0單元坐標(biāo)系

12、平行于整體坐標(biāo)系    1單元坐標(biāo)系基于單元IJ邊KEYOPT(5)      額外單元輸出0 基本單元解    1 在所有積分點上重復(fù)基本解    2節(jié)點應(yīng)力解 KEYOPT(6)     額外表面輸出0基本單元解1附帶表面I-J-N-M的表面解2表面I-J-N-M和表面K-L-P-O的表面解(表面解只對線性材料可用)    3附帶每個積分點的非線性解4非零壓力表面的表面解KEYOPT(9) &

13、#160;     初始應(yīng)力子程序選項（僅適用于直接用KEYOPT命令輸入時）0沒有用戶子程序提供初應(yīng)力(默認(rèn))    1從用戶子程序USTRESS中讀入初始應(yīng)力數(shù)據(jù)(有關(guān)用戶子程序參見ANSYS UPF指南)SOLID45輸出數(shù)據(jù)與單元結(jié)果相聯(lián)系的結(jié)果輸出主要有兩種方式：l        節(jié)點位移和所有節(jié)點結(jié)果。l        附加的單元輸出，如表45.1: "SOLID45 單元輸

14、出定義"所示。    圖 45.2: "SOLID45應(yīng)力輸出"顯示了幾項結(jié)果。單元應(yīng)力方向平行于單元坐標(biāo)系。表面應(yīng)力輸出在表面坐標(biāo)系上，各面上的結(jié)果都可得到（KEYOPT(6)）。面IJNM和KLPO的坐標(biāo)系如圖45.1: "SOLID45幾何描述"所示。其他的表面坐標(biāo)系遵從類似的定位，即由受壓面結(jié)點關(guān)系確定。表面應(yīng)力輸出僅當(dāng)滿足單元輸出的條件時可用。一般性的描述參見結(jié)果輸出。關(guān)于如何查看結(jié)果，參見ANSYS 基礎(chǔ)分析指南。圖45.2: "SOLID45應(yīng)力輸出"(這里顯示的應(yīng)力方向相應(yīng)于 K

15、EYOPT(4) = 0)當(dāng)KEYOPT(2)=1（單元采用均勻縮減積分），單元積分點上所有的輸出和完全積分方法的輸出形式相同。為保證輸出的一致性，在相同單元類型中完全積分方法的點號。單元輸出定義表使用如下標(biāo)記:在名稱列中的冒號 (：) 表示該項可以用分量名方法 ETABLE, ESOL 處理；O 列表示該項可用于 Jobname.OUT 文件；R 列表示該項可用于結(jié)果文件。無論 O列或 R 列，Y 表示該項總是可用的，一個數(shù)字表示表的一個注解,其中說明了使用該項的條件；而減號 "-" 表示該項不可用。表45.1 SOLID45單元的結(jié)果輸出定義 名稱定義OREI

16、單元號YYNODES節(jié)點-I,J,K,L,M,N,O,PYYMAT材料編號YYVOLU體積YYXC,YC,ZC結(jié)果輸出位置Y3PRES節(jié)點J,I,L,K的P2;JKON的P3;KLPO的P4;LIMP的P5;MNOP的P6YYTEMP溫度T(I) ,T(J),T(K),T(L),T(M),T(N),T(O),T(P)YYFLUEN流量FL(I) FL(J) FL(K) FL(L) FL(M) FL(N) FL(O) FL(P)YYS:X,Y,Z,XY,YZ,XZ應(yīng)力YYS;1,2,3主應(yīng)力YYS:INT應(yīng)力強度YYS:EQV等效MISES應(yīng)力YYEPEL:X,Y,Z,XY,YZ,XZ彈性應(yīng)變Y

17、YEPEL:1,2,3主彈性應(yīng)變Y-EPEL:EQV等效彈性應(yīng)變YYEPTH:X,Y,Z,XY,YZ,XZ平均熱應(yīng)變11EPTH:EQV等效熱應(yīng)變11EPPL:X,Y,Z,XY,YZ,XZ平均塑性應(yīng)變11EPPL:EQV等效塑性應(yīng)變11EPCR:X,Y,Z,XY,YZ,XZ平均蠕變應(yīng)變11EPCR:EQV等效蠕變應(yīng)變11EPSW:平均膨脹應(yīng)變11NL:EPEQ平均等效塑性應(yīng)變11NL:SRAT屈服表面上的跡應(yīng)力和應(yīng)力之比11NL:SEPL從應(yīng)力-應(yīng)變曲線平均等效mises應(yīng)力11NL:HPRES靜水壓力 1FACE表面lable22AREA表面面積22TEMP表面平均溫度22EPEL

18、表面彈性應(yīng)變(X,Y,XY)22PRESS表面壓力22S(X,Y,XY)表面應(yīng)力(X軸平行于定義該表面的前面兩個結(jié)點連接)22S(1,2,3)表面主應(yīng)力22SINT表面應(yīng)力強度22SEQV表面等效mises應(yīng)力22LOCI:X,Y,Z積分點位置-Y1 僅當(dāng)單元具有非線性材料時，有非線性解輸出。2 表面輸出(如果KEYPOINT(6)是1、2或者4) 。3 用*GET可以獲得質(zhì)心位置的結(jié)果.。    4等效應(yīng)變用一個等效泊松比來計算：對于彈性和熱問題，這個值由(MP,PRXY)輸入；對于塑性和蠕變問題，這個值取0.5表45.2  SOLID45綜

19、合單元輸出描述輸出項名OR非線性積分點結(jié)果EPPL, EPEQ, SRAT, SEPL, HPRES, EPCR, EPSW1-積分點應(yīng)力結(jié)果TEMP, S(X, Y, Z, XY, YZ, XZ), SINT, SEQV, EPEL2-結(jié)點應(yīng)力結(jié)果 TEMP, S(X, Y, Z, XY, YZ, XZ), SINT, SEQV, EPEL3-1.     若單元有非線性材料且KEYOPT(6)=3，在8個積分點處輸出結(jié)果。2.     若KEYOPT(5)=1，在每個積分點輸出結(jié)果。3.  

20、   若KEYOPT(5)=2，在每個結(jié)點輸出結(jié)果。表 45.3 "SOLID45 輸出項和序列號" 列出了可以通過 ETABLE 命令，用序列號方法輸出的內(nèi)容列表。更多信息見 "ANSYS 基本分析指南" 中 一般后處理 (POST1) 部分和本手冊中 "輸出項和序列號表" 部分。在 表 45.3 "SOLID45 輸出項和序列號" 中使用如下標(biāo)識符：Name 與表 45.1: "SOLID45 單元輸出定義" 中相同定義的輸出量；Item 用于 ETABLE 命令的預(yù)先定

21、義的輸出項；E對于單值或常數(shù)型單元數(shù)據(jù)的序列號；I,J,P 節(jié)點I,J,.,P 處數(shù)據(jù)的序列號；表 45.3  SOLID45 輸出項和序列號輸出量名ETABLE和 ESOL 命令輸入ItemIJKLMNOPP1SMISC2143-P2SMISC56-87-P3SMISC-910-1211-P4SMISC-1314-1615P5SMISC18-1719-20P6SMISC-21222324S:1NMISC16111621263136S:2NMISC27121722273237S:3NMISC38131823283338S:INTNMISC49141924293439S:EQVNMISC510152025303540FLUENNMISC4142434445464748    有關(guān)適用ETABLE命令的表面結(jié)果輸出參見本手冊的表面輸出部分。SOLID45假定和限制·         體積等于0的單元是不允許的。·         單元結(jié)點編號可參照圖4