《ANSYS基礎(chǔ)培訓(xùn)》ppt課件

1、ANSYS/STRUCTURAL根底2022-5-3有限元法根底有限單元法在50年代起源于航空工程飛機構(gòu)造的矩陣分析，構(gòu)造矩陣分析認為，一個構(gòu)造可以看作是由有限個力學(xué)小單元互相連接而成的集合體，表征單元力學(xué)特性的剛度矩陣可比喻作建筑中的磚瓦。裝配在一起就能提供整個構(gòu)造的力學(xué)特性。應(yīng)用有限元法求解連續(xù)體時，把求解區(qū)域分為有限個單元，并在每個單元上指定有限個節(jié)點。一般可以認為相鄰單元在節(jié)點連接成一組單元的集合體，用以模擬或逼近求解區(qū)域進展分析，同時選定場函數(shù)的節(jié)點值。例如取節(jié)點位移作為根本未知量。假設(shè)一個插值函數(shù)近似地表示位移分布規(guī)律。再利用變分原理或其它方法建立單元節(jié)點力和位移之間的力學(xué)特性關(guān)系

2、。得到一組以節(jié)點位移為未知量的代數(shù)方程組。從而求解節(jié)點位移分量。2000，4簡例續(xù)下面以小變形彈性靜力問題為例，加以詳細介紹。幾何方程：eij=1/2ui,j+uj,i物理方程：sij=aijklekl平衡方程：sij,j+fi=0邊界條件： 位移邊界條件 ui=ui 在邊界u上位移 外力邊界條件 sij,j+pi=0在邊界p上外力2000，4簡例續(xù)2000，4 上標(biāo)表示單元號碼，下標(biāo)表示節(jié)點號碼。因鉸接不存在力矩，每節(jié)點力和位移各有兩個分量，共四個自由度，用四個方程來描繪力位移關(guān)系： F1x1=K11U11+K12V11+K13U21+K14V21 F1y1=K21U11+K22V11+K2

3、3U21+K24V21 1-1 F1x2=K31U11+K32V11+K33U21+K34V21 F1y2=K41U11+K42V11+K43U21+K44V21簡例續(xù)2000，4即 F 1=K 11在1-1中令U11=1，V11=U21=V21=0那么F1x1=K11 ，F(xiàn)1y1=K21 ，F(xiàn)1x2=K31 ，F(xiàn)1y2=K41 上式說明，當(dāng)節(jié)點1沿X方向產(chǎn)生一單位位移，而單元1的其余節(jié)點位移為零時，各節(jié)點施于單元1上的力將組成一平衡力系，表示單元1抵抗位移U11的剛度。 根據(jù)節(jié)點間位移協(xié)調(diào)關(guān)系。U11= U22，V11=V22 又根據(jù)各節(jié)點的平衡條件有 F=K有限元分析步驟2000，4有限元

4、法可分為幾步： 構(gòu)造的離散化 選擇位移形式 即假定位移是坐標(biāo)的某種簡單的函數(shù)這種函數(shù)稱為位移形式或插值函數(shù)通常選多項式作為位移形式一般來說，多項式的項數(shù)應(yīng)等于單元的自由度數(shù)。 f=Nf=Ne e 1-91-9 f單元內(nèi)任一點的位移列陣 e 單元的節(jié)點位移列陣 N形函數(shù)矩陣 有限元分析步驟續(xù)2000，4 分析單元的力學(xué)特性由1-9導(dǎo)出節(jié)點位移表示單元應(yīng)變的關(guān)系式 =B=Be e 1-101-10 單元內(nèi)任一點的應(yīng)變列陣 B單元應(yīng)變矩陣由1-10導(dǎo)出 =DB=DBe e 單元內(nèi)任一點的應(yīng)力矩陣 D與單元材料有關(guān)的彈性矩陣?yán)米兎衷?，建立作用于單元上的?jié)點力和位移之間的關(guān)系式 Fe=Kee 有限元

5、分析步驟續(xù)2000，4 集合所有單元的平衡方程，集合根據(jù)的是所有相鄰 單元在公共節(jié)點處的位移相等；建立總體的有限元方程組。 引入邊界條件 求解有限元方程組，得到未知節(jié)點位移 計算單元應(yīng)力，對不同的單元，對應(yīng)力的處理還有不同的方法ANSYS文件構(gòu)造2000，4二進制文件二進制文件Jobname.db 數(shù)據(jù)庫文件 Jobname.dbb 備份文件Jobname.rst 構(gòu)造分析結(jié)果文件Jobname.rth 熱分析結(jié)果文件Jobname.rmg 電磁場分析結(jié)果文件Jobname.rfl 流體分析結(jié)果文件Jobname.tri 三角化剛度矩陣文件Jobname.emat 單元矩陣文件Jobname.

6、esav 單元保存文件ANSYS文件構(gòu)造續(xù)2000，4文本文件Jobname.log命令日志文件Jobname.err錯誤及警告信息文件ANSYS6.0可以改變 Jobname Work directoryANSYS內(nèi)存管理2000，4ANSYS內(nèi)存管理 續(xù)2000，4WorkspaceANSYS 分析過程2000，4 建模 /prep7 加載及求解 /solu 觀察結(jié)果 /post1, /post26建模2000，4 確定工作名和分析標(biāo)題/TITLE 定義單位 選單元 定義實常數(shù) 定義材料性質(zhì) 創(chuàng)立幾何模型 建立有限元模型ANSYS/Structural求解功能 ANSYS/Structur

7、al求解功能Static - 構(gòu)造靜力問題包括線性和非線性問題Modal - 模態(tài)振動特性計算分析構(gòu)造固有頻率和振型Harmonic - 諧波分析Transient - 瞬態(tài)分析Spectrum - 譜分析Eigen Buckling - 特征值屈曲分析線性Substructural - 子構(gòu)造分析。2000，4ANSYS非線性材料非線性幾何非線性單元非線性2000，4幾何非線性大應(yīng)變大撓度應(yīng)力剛化旋轉(zhuǎn)軟化2000，4材料非線性速率無關(guān)的塑性速率相關(guān)的塑性超彈性粘彈性混凝土非線彈性蠕變膨脹2000，4材料非線性流動準(zhǔn)那么屈從準(zhǔn)那么強化準(zhǔn)那么2000，4單元非線性接觸點-點點-線點-面面-面剛-

8、柔柔-柔單元生死 焊接,土壤開挖非線性單元 LINK10, COMBINE40.2000，4幾何模型與有限元模型2000，4關(guān)鍵點線面體單元節(jié)點幾何模型有限元模型加載2000，4載荷的含義六大類載荷的含義六大類l 自由度約束位移，對稱邊界條件，溫度等自由度約束位移，對稱邊界條件，溫度等l 節(jié)點力力，力矩，熱流量節(jié)點力力，力矩，熱流量l 外表載荷壓力，對流，熱流量外表載荷壓力，對流，熱流量l 體載荷構(gòu)造分析中溫度，熱分析中熱生成率，磁體載荷構(gòu)造分析中溫度，熱分析中熱生成率，磁 場分析中電流密度場分析中電流密度l 慣性載荷重力加速度，角加速度慣性載荷重力加速度，角加速度l 耦合場載荷上述載荷的一種

9、特殊情況，一種分析耦合場載荷上述載荷的一種特殊情況，一種分析的結(jié)果作為載荷加于另一種分析中的結(jié)果作為載荷加于另一種分析中實體幾何模型載荷2000，4優(yōu)點優(yōu)點改變網(wǎng)格不影響載荷改變網(wǎng)格不影響載荷涉及到的加載實體少涉及到的加載實體少缺點缺點生成的單元在當(dāng)前激活的單元座標(biāo)下，節(jié)生成的單元在當(dāng)前激活的單元座標(biāo)下，節(jié)點為總體直角座標(biāo)，因此實體與有限元模點為總體直角座標(biāo)，因此實體與有限元模型可能有不同座標(biāo)系統(tǒng)和載荷方向型可能有不同座標(biāo)系統(tǒng)和載荷方向?qū)嶓w載荷在凝聚分析中不方便，因載荷加實體載荷在凝聚分析中不方便，因載荷加在主自由度上施加關(guān)鍵點約束較繁鎖在主自由度上施加關(guān)鍵點約束較繁鎖 不能顯示所有實體載荷不

10、能顯示所有實體載荷有限元載荷2000，4優(yōu)點優(yōu)點凝聚分析加載方便凝聚分析加載方便不用考慮約束擴展不用考慮約束擴展缺點缺點網(wǎng)格改變后需重新加載網(wǎng)格改變后需重新加載圖形拾取加載不方便圖形拾取加載不方便ANSYS坐標(biāo)系種類總體坐標(biāo)系部分坐標(biāo)系節(jié)點坐標(biāo)系單元坐標(biāo)系結(jié)果坐標(biāo)系顯示坐標(biāo)系2000，4ANSYS坐標(biāo)系類型直角坐標(biāo)系圓柱坐標(biāo)系球坐標(biāo)系環(huán)形坐標(biāo)系2000，4誤差估計2000，4SERR SERR 單元能量范數(shù)誤差單元能量范數(shù)誤差 e ei i e ei i=1/2=1/2volvolDDT T-1-1 d dvolvol PRERRPRERR能量范數(shù)百分比誤差能量范數(shù)百分比誤差 E E E=10

11、0e/ E=100e/U+eU+e 1/21/2 U U整個模型應(yīng)變能整個模型應(yīng)變能SDSG SDSG i i連接單元的節(jié)點中，最大應(yīng)力差值的絕對值連接單元的節(jié)點中，最大應(yīng)力差值的絕對值 i in n=a an n-i in n 選擇單元策略2000，4 對線性構(gòu)造應(yīng)力分析，建議采用高階單元對線性構(gòu)造應(yīng)力分析，建議采用高階單元 對非線性應(yīng)力分析，用低階單元采用較密網(wǎng)格對非線性應(yīng)力分析，用低階單元采用較密網(wǎng)格，而不用較粗網(wǎng)格高階單元，而不用較粗網(wǎng)格高階單元 對場分析，低階單元通常與高階單元一樣可以對場分析，低階單元通常與高階單元一樣可以獲得好的結(jié)果獲得好的結(jié)果 對應(yīng)力分析，四邊形比三角形結(jié)果要好

12、對應(yīng)力分析，四邊形比三角形結(jié)果要好ANSYS單元介紹ANSYS單元分類*ANSYS常用單元 介紹 2000，4ANSYS單元介紹單元介紹ANSYS單元分類*ANSYS常用單元 介紹*ANSYS常用單元 推薦 2000，4ANSYS單元介紹單元介紹2000，4ANSYSANSYS的單元按形狀可分為以下三類：的單元按形狀可分為以下三類：質(zhì)點單元如質(zhì)量單元質(zhì)點單元如質(zhì)量單元線單元如桿、梁、管單元線單元如桿、梁、管單元面單元二維平面面單元二維平面 、殼等、殼等體單元如體單元如SOLIDSOLID等等其它輔助單元其它輔助單元下面就這些類型中常用的單元作簡要介紹。下面就這些類型中常用的單元作簡要介紹。AN

13、SYS單元分類單元分類 1. 桿單元，包括二維桿單元和三維桿單元，線性調(diào)節(jié)元，主要包括：LINK1，LINK8，LINK10，LINK11，LINK180等。 2. 彈簧阻尼單元，包括COMBIN系列：COMBIN7,COMBIN14,COMBIN37,COMBIN40等。3. 質(zhì)量元，MASS21。2000，4ANSYS單元分類單元分類ANSYS單元分類 4 . 梁單元，分為二維和三維單元，彈性和塑性；可定梁單元，分為二維和三維單元，彈性和塑性；可定 義各種截面。主要包括：義各種截面。主要包括：BEAM3，BEAM4，BEAM23，BEAM24，BEAM44，BEAM188，BEAM189。

14、5. 管單元，分為彈性和塑性管元，直管、彎管、管單元，分為彈性和塑性管元，直管、彎管、T 形管。形管。主要包括：主要包括：PIPE系列。系列。6. 二維二維/三維預(yù)拉單元三維預(yù)拉單元PRET179，可以處理預(yù)緊螺栓?？梢蕴幚眍A(yù)緊螺栓。7. 構(gòu)造實體單元，分為二維和三維，彈性和塑性，構(gòu)造實體單元，分為二維和三維，彈性和塑性， 低階低階 單元和高階單元。單元和高階單元。 主要包括：主要包括：PLANE系列，系列，SOLID系列。系列。ANSYS單元分類 8. 殼單元，分為薄殼、中厚殼，彈性殼元，塑性殼單殼單元，分為薄殼、中厚殼，彈性殼元，塑性殼單 元，膜單元。主要包括：元，膜單元。主要包括：SHE

15、LL系列。系列。9. 流體單元，流體單元，F(xiàn)LUID系列。系列。10. 超彈單元，超彈單元，HYPER系列。系列。11. 粘彈性單元，粘彈性單元，VISCO系列。系列。 12. 二維、三維外表效應(yīng)單元。二維、三維外表效應(yīng)單元。 熱外表效應(yīng)單元：熱外表效應(yīng)單元：SURF151，SURF152； 構(gòu)造外表效應(yīng)單元：構(gòu)造外表效應(yīng)單元：SURF153，SURF154。ANSYS單元分類 13. 接觸單元，接觸單元， 分為二維和三維點分為二維和三維點-點接觸、點點接觸、點-面接面接觸、面觸、面-面接觸。接觸單元和目的單元在某些情況下面接觸。接觸單元和目的單元在某些情況下成對使用。主要包括：成對使用。主要

16、包括：接觸單元：接觸單元：CONTA系列；目的單元：系列；目的單元：TRAGE系列。系列。 14. 網(wǎng)格劃分輔助單元，網(wǎng)格劃分輔助單元，MESH200。與求解無關(guān)，與求解無關(guān)， 不不 影響計算結(jié)果。在用低級單元創(chuàng)立高級單元等影響計算結(jié)果。在用低級單元創(chuàng)立高級單元等 狀態(tài)時使用，例如拖拉。狀態(tài)時使用，例如拖拉。 15. 其它單元其它單元 超單元：超單元：MATRIX50，主要用于子構(gòu)造分析等方主要用于子構(gòu)造分析等方面；面； 剛度、阻尼、質(zhì)量單元：剛度、阻尼、質(zhì)量單元：MATRIX27， 可用于彈性運動學(xué)響應(yīng)分析等方面?？捎糜趶椥赃\動學(xué)響應(yīng)分析等方面。ANSYS單元介紹ANSYS單元分類單元分類常

17、用單元常用單元 介紹介紹* ANSYS常用單元推薦常用單元推薦2000，4ANSYS常用單元介紹常用單元介紹Link8 3維桿單元，可用來模擬桁架、纜索、連桿、彈簧等。維桿單元，可用來模擬桁架、纜索、連桿、彈簧等。沿杠的軸向承受拉壓，不承受彎矩。每個節(jié)點有沿杠的軸向承受拉壓，不承受彎矩。每個節(jié)點有3個自由個自由度沿節(jié)點坐標(biāo)系度沿節(jié)點坐標(biāo)系x、y、z的平動。具有塑性、蠕變、的平動。具有塑性、蠕變、膨脹、應(yīng)力剛化、大變形、大應(yīng)變等功能。膨脹、應(yīng)力剛化、大變形、大應(yīng)變等功能。單元無選項要求。單元無選項要求。所需實常數(shù)：截面積和初始應(yīng)變。所需實常數(shù)：截面積和初始應(yīng)變。同類型單元有同類型單元有Link1

18、2D、Link10、Link11等。等。2000，4Combin14 彈簧阻尼單元，可用于一維、二維、三維中的軸彈簧阻尼單元，可用于一維、二維、三維中的軸向拉壓和改變。向拉壓和改變。 具有軸向拉壓、改變才能。具有軸向拉壓、改變才能。 單元選項：單元選項：K1-線性、非線性求解選項；線性、非線性求解選項； K21D自由度選項包括平動自由自由度選項包括平動自由 度和轉(zhuǎn)動自由度度和轉(zhuǎn)動自由度 K3-2D、3D自由度選項自由度選項 包括平動自由度和轉(zhuǎn)動自由度包括平動自由度和轉(zhuǎn)動自由度 實常數(shù)：實常數(shù)： K-彈簧剛度；彈簧剛度； CV1-阻尼系數(shù)；阻尼系數(shù)； CV2-非線性阻尼系數(shù)。非線性阻尼系數(shù)。AN

19、SYS常用單元介紹常用單元介紹2000，4ANSYS常用單元介紹常用單元介紹BEAM4 三維彈性梁單元三維彈性梁單元 可承受軸向拉壓、改變和彎曲，每個節(jié)點六個自由度可承受軸向拉壓、改變和彎曲，每個節(jié)點六個自由度 三個平動和三個轉(zhuǎn)動自由度三個平動和三個轉(zhuǎn)動自由度 具有應(yīng)力剛化和大變形功能。具有應(yīng)力剛化和大變形功能。 單元選項：單元選項：k2剛化矩陣選項主矩陣或一致矩陣；剛化矩陣選項主矩陣或一致矩陣； k6是否輸出單元力和力矩；是否輸出單元力和力矩； k7是否計算回轉(zhuǎn)矩陣；是否計算回轉(zhuǎn)矩陣； k9額外中間選項輸出；額外中間選項輸出； k10按長度單位還是按長度比例進展載按長度單位還是按長度比例進展

20、載 荷偏移處理。荷偏移處理。 實常數(shù)定義：可以通過截面參數(shù)按截面圖形輸入和實常數(shù)定義：可以通過截面參數(shù)按截面圖形輸入和 定義截面尺寸、截面類型。定義截面尺寸、截面類型。 同類型的單元：同類型的單元：BEAM3、BEAM23、BEAM24、 BEAM44、BEAM188、BEAM189等。等。2000，4ANSYS常用單元介紹常用單元介紹PLANE42 2D構(gòu)造實體單元。構(gòu)造實體單元。 可用于平面應(yīng)力、平面應(yīng)變、軸對稱。有四個節(jié)點，每個可用于平面應(yīng)力、平面應(yīng)變、軸對稱。有四個節(jié)點，每個節(jié)點兩個平動自由度。節(jié)點兩個平動自由度。具有塑性、蠕變、膨脹、應(yīng)力剛化、大變形和大應(yīng)變功能。具有塑性、蠕變、膨脹

21、、應(yīng)力剛化、大變形和大應(yīng)變功能。單元選項：單元選項：K1單元坐標(biāo)系定義平行于總體坐標(biāo)系或以單元坐標(biāo)系定義平行于總體坐標(biāo)系或以IJ邊為基準(zhǔn)；邊為基準(zhǔn)；K2是否包括額外的位移形狀；是否包括額外的位移形狀；K3-單元行為平面應(yīng)力、應(yīng)變、軸對稱等單元行為平面應(yīng)力、應(yīng)變、軸對稱等K4額外的應(yīng)力輸出沒有、積分點、節(jié)點額外的應(yīng)力輸出沒有、積分點、節(jié)點K5額外的外表輸出選項。額外的外表輸出選項。實常數(shù)：無實常數(shù)要求單元厚度按單位厚度考慮實常數(shù)：無實常數(shù)要求單元厚度按單位厚度考慮 對應(yīng)的高階單元是對應(yīng)的高階單元是PLANE82，承受非軸對稱載荷的承受非軸對稱載荷的 軸對稱單元是軸對稱單元是PLANE25。 同類

22、型的單元還有同類型的單元還有PLANE182、PLANE183等。等。ANSYS常用單元介紹常用單元介紹SOLID95 D20節(jié)點構(gòu)造實體單元。節(jié)點構(gòu)造實體單元。 是是3D八節(jié)點實體單元八節(jié)點實體單元SOLID45的高階單元。該單元在的高階單元。該單元在保證精度的同時允許使用不規(guī)那么的形狀。具有相容的位保證精度的同時允許使用不規(guī)那么的形狀。具有相容的位移形式，適用于曲線邊界的建模。移形式，適用于曲線邊界的建模。具有塑性、蠕變、膨脹、應(yīng)力剛化、大變形和大應(yīng)變功能。具有塑性、蠕變、膨脹、應(yīng)力剛化、大變形和大應(yīng)變功能。單元選項：單元坐標(biāo)系；額外單元輸出選項；額外外表輸單元選項：單元坐標(biāo)系；額外單元輸

23、出選項；額外外表輸出選項；積分原那么。出選項；積分原那么。同類型的單元還有：同類型的單元還有：SOLID185、SOLID186等。等。ANSYS常用單元介紹常用單元介紹SHELL93 八節(jié)點構(gòu)造殼單元。八節(jié)點構(gòu)造殼單元。 每個節(jié)點有六個自由度三個平動和三個轉(zhuǎn)動自每個節(jié)點有六個自由度三個平動和三個轉(zhuǎn)動自 由由 度。在平面的兩個方向上，變形的形狀都是度。在平面的兩個方向上，變形的形狀都是 二次的。二次的。 具有塑性、應(yīng)力剛化、大變形和大應(yīng)變功能。具有塑性、應(yīng)力剛化、大變形和大應(yīng)變功能。 單元選項：單元坐標(biāo)系；額外應(yīng)力輸出選項；單元選項：單元坐標(biāo)系；額外應(yīng)力輸出選項； 非線性積分點輸出選項等。非線

24、性積分點輸出選項等。 實常數(shù)：單元各點的厚度；單元實常數(shù)：單元各點的厚度；單元X軸的轉(zhuǎn)角；軸的轉(zhuǎn)角； 增加的單位質(zhì)量面等。增加的單位質(zhì)量面等。 同類型的單元：同類型的單元： 2000，4ANSYS常用單元介紹常用單元介紹SHELL63 線性單元線性單元4節(jié)點，節(jié)點， 具有應(yīng)力剛化、大變形功能。具有應(yīng)力剛化、大變形功能。SHELL143 四節(jié)點塑性殼單元，具有塑性、蠕變、四節(jié)點塑性殼單元，具有塑性、蠕變、 膨脹、應(yīng)力剛化、大變形和大應(yīng)變功能。膨脹、應(yīng)力剛化、大變形和大應(yīng)變功能。 可處理薄殼和中厚度的殼單元?？商幚肀ず椭泻穸鹊臍卧?SHELL181 有限應(yīng)變殼單元。特別適用于具有線性、有限應(yīng)

25、變殼單元。特別適用于具有線性、 大角度轉(zhuǎn)動大角度轉(zhuǎn)動/或非線性大應(yīng)變特性的應(yīng)用問題?；蚍蔷€性大應(yīng)變特性的應(yīng)用問題。 非線性分析中考慮了殼厚度的變化。非線性分析中考慮了殼厚度的變化。 單元內(nèi)積分可用完全積分和縮減積分。單元內(nèi)積分可用完全積分和縮減積分。 采用采用SHELL43有收斂困難的問題可用有收斂困難的問題可用 SHELL181代替。代替。SHELL43 塑性大應(yīng)變殼單元。塑性大應(yīng)變殼單元。ANSYS常用單元介紹常用單元介紹SURF153 2D外表效應(yīng)單元外表效應(yīng)單元SURF154 3D外表效應(yīng)單元外表效應(yīng)單元 單元選項：單元特點平面應(yīng)力、應(yīng)變、軸對稱等，單元選項：單元特點平面應(yīng)力、應(yīng)變、軸

26、對稱等， 是否有中間節(jié)點、壓力載荷法向等。是否有中間節(jié)點、壓力載荷法向等。 實常數(shù)：根底剛度、外表張力、厚度實常數(shù)：根底剛度、外表張力、厚度2000，4ANSYS常用單元介紹常用單元介紹接觸單元：接觸單元： 目的面；接觸面；目的面；接觸面； 可以通過接觸導(dǎo)向來定義接觸對；可以通過接觸導(dǎo)向來定義接觸對； 單元選項：單元自由度、接觸算法、接觸檢查點、單元選項：單元自由度、接觸算法、接觸檢查點、 CNOF的自動調(diào)節(jié)、接觸時間載荷預(yù)報、的自動調(diào)節(jié)、接觸時間載荷預(yù)報、 偽接觸預(yù)報、接觸初期浸透偽接觸預(yù)報、接觸初期浸透/間隙考慮否、間隙考慮否、 接觸剛度修正。接觸剛度修正。 實常數(shù)：接觸剛度實常數(shù)：接觸剛

27、度KFN、穿透容差值穿透容差值FTOLN、 摩擦系數(shù)等。摩擦系數(shù)等。外表效應(yīng)單元外表效應(yīng)單元外表效應(yīng)單元外表效應(yīng)單元Surf154Surf154應(yīng)用簡介應(yīng)用簡介單元定義：單元定義：4-84-8個節(jié)點及材料特性個節(jié)點及材料特性單元退化單元退化實常數(shù)實常數(shù) 厚度等，厚度缺損為單位厚度。厚度等，厚度缺損為單位厚度。 質(zhì)量和體積的計算要使用單元厚度。質(zhì)量和體積的計算要使用單元厚度。 ADMSUADMSU，附加質(zhì)量單位面積附加質(zhì)量單位面積 EFSEFS， 根底剛度根底剛度 . .2000，4外表效應(yīng)單元外表效應(yīng)單元外表效應(yīng)單元外表效應(yīng)單元Surf154Surf154的加載的加載節(jié)點和單元載荷節(jié)點和單元載

28、荷對于對于faceface為為1 1，2 2，3 3，4 4，5 5壓力的正值作用在單元坐標(biāo)系的壓力的正值作用在單元坐標(biāo)系的正面除非在正面除非在Z Z的負方向作用法向壓力；的負方向作用法向壓力；正或負根據(jù)正或負根據(jù)KeyoptKeyopt6 6可以挪動到流體約束的自由外表可以挪動到流體約束的自由外表；face=1face=1，壓力作用在外表的法向；，壓力作用在外表的法向；face=2face=2，壓力作用在外表的切向，壓力作用在外表的切向X X；face=3face=3，壓力作用在外表的切向，壓力作用在外表的切向Y Y；2000，4外表效應(yīng)單元外表效應(yīng)單元Face=4Face=4，法向壓力法向

29、壓力 在每個積分點，壓力的大小是在每個積分點，壓力的大小是Pi+xPj+yPk+ZPlPi+xPj+yPk+ZPl 其中，其中，Pi,Pj,Pk,PlPi,Pj,Pk,Pl是用是用SFESFE命令輸入的命令輸入的 VAL1,VAL2,VAL3,VAL4 VAL1,VAL2,VAL3,VAL4，X,Y,ZX,Y,Z是當(dāng)前是當(dāng)前 位置的笛卡兒系下的坐標(biāo)值位置的笛卡兒系下的坐標(biāo)值2000，4外表效應(yīng)單元外表效應(yīng)單元Face=5Face=5，與外表成一定的角度的壓力，與外表成一定的角度的壓力 壓力值的大小是壓力值的大小是Pi Pi； 壓力的方向是：壓力的方向是： P PjjX+PX+Pk kY+PlZ

30、Y+PlZ/ /Pj Pj2 2+Pk+Pk2 2+Pl+Pl2 21/21/2壓力值可以根據(jù)壓力值可以根據(jù)KeyoptsKeyopts11 11和和KeyoptsKeyopts12 12調(diào)整，調(diào)整，但，當(dāng)使用但，當(dāng)使用SffunSffun或或SfgradSfgrad命令時，方向是不會調(diào)整的。命令時，方向是不會調(diào)整的。 2000，4外表效應(yīng)單元外表效應(yīng)單元Suuf154Suuf154的輸入的輸入單元名單元名 SURF154SURF154節(jié)點：節(jié)點：i,j,k,l if keyopti,j,k,l if keyopt4 4=1 =1 無中間節(jié)點無中間節(jié)點 I,j,k,l,m,n,o,p if k

31、eyopt I,j,k,l,m,n,o,p if keyopt4 4=0 =0 有中間節(jié)點有中間節(jié)點自由度：自由度：ux uy uzux uy uz實常數(shù)：實常數(shù)：材料特性：材料特性：Dens,Visc,DampDens,Visc,Damp2000，4外表效應(yīng)單元外表效應(yīng)單元 Surface LoadsSurface Loads Pressures: Face=1 Pressures: Face=1 I,J,K,L I,J,K,L 外表法向外表法向 Face=2 Face=2 I,J,K,LI,J,K,L 切向切向+X +X Face=3 Face=3 I,J,K,LI,J,K,L 切向切向+

32、Y +Y Face=4 Face=4 I,J,K,LI,J,K,L 法向法向 錐形錐形 Face= Face=5 5 I,J,K,LI,J,K,L 根據(jù)輸入的矢量根據(jù)輸入的矢量2000，4* ANSYS單元分類單元分類* ANSYS常用單元常用單元 介紹介紹 ANSYS常用單元推薦常用單元推薦ANSYS單元介紹單元介紹實體單元推薦幾乎不可壓縮材料 塑性可忽略彎曲的體構(gòu)造變形采用 Plane182, Solid185 選擇縮減積分 B-Bar。對于小應(yīng)變應(yīng)用采用非協(xié)調(diào)形式單元 Plane42, Solid45。對于大應(yīng)變應(yīng)用采用具有URI特別對于大模型的Plane182 和 Solid185 或

33、具有URI的 Solid95 。也可以采用 Visco106, Visco107 和 Visco108 單元甚至對于與速率無關(guān)的塑性。2000，4實體單元推薦不可壓縮材料 超彈性類似橡膠材料的不可壓縮條件約束需要 U-P 混合公式，可采用單元 Hyper56, Hyper58, Hyper158 或 Hyper74 。2000，4殼單元 - 概述當(dāng)構(gòu)造的總體厚度相對于典型長度很小時可使用殼單元，長度比厚度大十倍以上的問題可決定使用殼單元。公開的文獻中有各種殼理論，這源于對殼位移的不同近似描繪。ANSYS 中的殼單元根據(jù)要求解的問題類型采用不同的公式，三個根本的殼公式包括: 薄膜理論,“薄殼理論

34、和“ 厚殼理論。2000，4殼單元 - 概述薄膜理論 Shell41 采用薄膜理論。Shell41 忽略彎曲和橫向剪切，只包含薄膜效應(yīng)。經(jīng)典 Love-Kirchhoff 理論 Shell63 是“ 薄殼單元。Shell63 包含彎曲和薄膜效應(yīng)但忽略橫向剪切變形。Reissner/Mindlin 理論 Shell43, 143, 181, 91, 93 和 99 是“ 厚殼單元。其包含彎曲、薄膜和橫向剪切效應(yīng)。橫向剪切被表示為整個厚度上的常剪切應(yīng)變,這種一階近似只適用于“ 中等厚度殼體。2000，4平面變形中的殼單元2000，4 平面內(nèi)殼的響應(yīng)可認為是平面應(yīng)力狀態(tài)，平面內(nèi)殼的響應(yīng)可認為是平面應(yīng)

35、力狀態(tài)，因此對于殼單因此對于殼單元不會出現(xiàn)體積鎖定問題。元不會出現(xiàn)體積鎖定問題。 當(dāng)絕對不可壓縮，泊松當(dāng)絕對不可壓縮，泊松比比 = 0.5 = 0.5 時時Shell181 Shell181 支持超彈性支持超彈性 對于薄膜現(xiàn)象，殼單元的平面公式與平面實體單元的公對于薄膜現(xiàn)象，殼單元的平面公式與平面實體單元的公式相似非協(xié)調(diào)形式。式相似非協(xié)調(diào)形式。Shell41, 43, 63 Shell41, 43, 63 和和 181 181 對于平面內(nèi)變形支持非協(xié)調(diào)對于平面內(nèi)變形支持非協(xié)調(diào)形式。形式。Shell181Shell181 也支持具有沙漏控制的一致縮減積分也支持具有沙漏控制的一致縮減積分 缺省缺省

36、選項。選項。殼單元推薦2000，4線性分析線性分析 如殼的厚度非常小采用如殼的厚度非常小采用 Shell63Shell63，Shell63Shell63單元不包單元不包含橫向剪切效應(yīng)。含橫向剪切效應(yīng)。 如橫向剪切變形重要，對于均勻材料采用如橫向剪切變形重要，對于均勻材料采用 Shell43, Shell43, Shell93Shell93或或 Shell143Shell143 ，對于復(fù)合材料采用對于復(fù)合材料采用 Shell91 Shell91 或或 Shell99Shell99 。 注意具有一致縮減積分缺省的單元注意具有一致縮減積分缺省的單元 Shell181Shell181 對對大模型較快，

37、但將需要較細的網(wǎng)格。大模型較快，但將需要較細的網(wǎng)格。殼單元推薦2000，4非線性分析非線性分析 等向強化塑性和超彈性等向強化塑性和超彈性采用采用 Shell181Shell181。 其優(yōu)勢包括：較小的其優(yōu)勢包括：較小的 . .esav esav 文文件，較少的件，較少的 CPU CPU 時間，壓力載荷剛度效果，可以時間，壓力載荷剛度效果，可以導(dǎo)入初始應(yīng)力，接觸分析中厚度變化。導(dǎo)入初始應(yīng)力，接觸分析中厚度變化。運動強化塑性，蠕變運動強化塑性，蠕變采用采用 Shell143, Shell43 Shell143, Shell43 和和 Shell93Shell93。 Shell43 Shell43

38、和和 Shell143 Shell143 適用于小應(yīng)變塑性，適用于小應(yīng)變塑性，Shell93Shell93是彎曲是彎曲的殼的殼 高階。高階。梁單元 - 概述2000，4梁單元可用于分析主要受側(cè)向或橫向載荷的構(gòu)造，典型梁單元可用于分析主要受側(cè)向或橫向載荷的構(gòu)造，典型的梁應(yīng)用包括：機器主軸，房屋構(gòu)架，橋梁等。的梁應(yīng)用包括：機器主軸，房屋構(gòu)架，橋梁等。 ANSYSANSYS中可用的兩個梁單元公式為：中可用的兩個梁單元公式為：Euler/Bernoulli Euler/Bernoulli 梁梁 Beam3 Beam3 和和 Beam4Beam4 包括彎曲、軸向和改變變形。橫向包括彎曲、軸向和改變變形。橫向剪切變形不包括于單元公式中剪切變形不包括于單元公式中 但可作為柔性因子但可作為柔性因子應(yīng)用。應(yīng)用。Timoshenko Timoshenko 梁梁 Beam188 Beam188 和和 Beam189Beam189 在單元公式中包括彎曲在單元公式中包括彎曲、軸向、軸向、改變和橫向剪切變形。、改變和橫向剪切變形。梁單元推薦2000，4線性分析線性分析 對于線性模型采用對于線性模型采用 Beam3, Beam4, Beam188 Beam3, Beam4, Beam188 或或 Beam189Beam189。 Beam3 Beam3