三維實(shí)體元SOLID45例題

1、2.1 三維實(shí)體元SOLID452.1.1 單元簡介1單元形狀SOLID45單元是三維實(shí)體單元，該單元在每個(gè)節(jié)點(diǎn)上有三個(gè)自由度（X、Y、Z方向的位移）。SOLID45的幾何形狀2單元參數(shù)輸入對(duì)于SOLID45單元而言，其必須或可選的參數(shù)輸入包括：l 節(jié)點(diǎn)：I、J、K、L、M、N、O、Pl 自由度：UX, UY, UZl 材料參數(shù)n EX（彈性模量）、EY、EZn PRXY, PRYZ, PRXZ (or NUXY, NUYZ, NUXZ)（泊松比）n ALPX, ALPY, ALPZ (or CTEX, CTEY, CTEZ or THSX, THSY, THSZ)（熱膨脹系數(shù)）n DENS（

2、密度）n 其它參數(shù)3結(jié)果的輸出SOLID45單元的結(jié)果輸出對(duì)于三維實(shí)體單元SOLID45而言，工程上主要關(guān)注其在荷載作用下的變形（撓度）及應(yīng)力各分量等。對(duì)于實(shí)體結(jié)構(gòu)的變形，可以直接通過ANSYS中的位移來獲得，而應(yīng)力各分量，包括S：X, Y, Z, XY, YZ, XZ，主應(yīng)力分量S：1, 2, 3，等效應(yīng)力S：EQV，都可以在后處理中繪制等值線圖，便于觀察。2.1.2 實(shí)例分析考慮一根10m高的混凝土柱，EX2e10Pa，Prxy=0.167；Dens=2400；截面尺寸為B*H=0.6m×0.8m，在自由端作用100KN的水平推力，分析其變形和內(nèi)力。ANSYS的分析過程：l 進(jìn)入

3、ANSYS工作界面；改變工作目錄Utility Menu>Change Directoryl 進(jìn)入前處理模塊：Main Menu>Preprocessorl 定義單元類型；點(diǎn)擊Element Type > Add/Edit/Delete，在彈出的對(duì)話框中添加；l 定義材料；Material Props>Material Models，在彈出的對(duì)話框內(nèi)設(shè)置；l 創(chuàng)建八個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)：1（0，0，0）、2（0.8，0，0）、3（0.8，0.6，0）、4（0，0.6，0）、5（0，0，10）、6（0.8，0，10）、7（0.8，0.6，10）、8（0，0.6，10）；這里介紹在命令

4、行直接創(chuàng)建關(guān)鍵點(diǎn)的方法：在命令行輸入K,1,0,0，后回車；在命令行輸入K,2,0.8,0，后回車；即可生成兩個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)。同樣可生成其他關(guān)鍵點(diǎn)。l 連接關(guān)鍵點(diǎn)生成體；同樣，可以利用命令行生成體。在命令行輸入V,1,2,3,4,5,6,7,8，后回車；也可用菜單執(zhí)行：用鼠標(biāo)依次選擇8個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)，然后點(diǎn)擊OK即可生成。l 指定體屬性這里要指定單元類型號(hào)和材料號(hào)，不需要指定實(shí)參。Meshing>Mesh Attributes>All Volumesl 指定線劃分密度指定線劃分為長為8份，寬為6份，高為50份；菜單命令為：指定不同的線，設(shè)置對(duì)應(yīng)的劃分份數(shù)。選擇Apply時(shí)，可以連續(xù)將線的劃分份

5、數(shù)指定。l 劃分網(wǎng)格；可通過網(wǎng)格工具來劃分，也可在命令行輸入VMESH,1，后回車。點(diǎn)擊工具欄的SAVE_DB，保存文件。也可將文件另存為*_mesh.db，便于以后從該階段恢復(fù)。l 進(jìn)入求解器；Main Menu>Solution由于是懸臂梁，我們現(xiàn)在對(duì)基礎(chǔ)端節(jié)點(diǎn)的所有自由度進(jìn)行約束。Define Loads>Apply>Structual>Displacement>On Nodesl 施加重力加速度Define Loads>Apply>Structual>Inertia>Gravity>Global，在Z方向加上9.8m/s2的重

6、力加速度值。l 施加集中力在梁頂端中間節(jié)點(diǎn)上施加水平向集中力100KN；Define Loads>Structual>Force/Moment>On Nodesl 求解Solve>Current LS。l 進(jìn)入后處理，查看結(jié)果進(jìn)入后處理程序Main Menu>General Postprocl 查看變形/撓度General PostProc>Plot Results>Deformed Shapel 查看變形/撓度（UX）的等值線云圖General PostProc>Plot Results>Contour Plot>Nodal Sol

7、u從圖中可以看出最大撓度為65.4mm。l 查看位移矢量圖將每個(gè)結(jié)點(diǎn)的位移用矢量的形式表達(dá)出來，可同時(shí)表達(dá)多個(gè)位移量。General PostProc>Plot Results>Vector Plot>Predefined，可設(shè)定繪制比例。l 生成截面應(yīng)力云圖查看底端處的等值線云圖。n 繪制應(yīng)力云圖Plot Results>Contour Plot>Nodal Solun 移動(dòng)工作平面：Utility Menu>WorkPlane>Offset WP to>XYZ Locations+，將工作平面略微提高一點(diǎn)，保證能切割到結(jié)構(gòu)。n 繪制工作平面處