ANSYS中单元类型介绍1

ansys接触单元类型
在ANSYS软件中，接触单元类型有多种，以下是部分介绍：
-Bonded：适用于所有的接触区域（实体接触，面接触，线接触）。

使用绑定以后，在接触面或者接触边之间不存在切向的相对滑动或者法向的相对分离。

-No separation：在接触面或者接触线之间不允许发生法向的相对分离，但是允许发生少量的切向无摩擦滑动。

-Frictionless：用于模拟无摩擦的单边接触。

当外力发生改变时，接触面之间可能会分开，也可能会闭合。

这种情况下假设摩擦系数为零，即当发生切向相对滑动时，没有摩擦力。

-Rough：模拟非常粗糙的接触，保证两个物体之间只是发生静摩擦，而不会发生切向的滑移，从而不会产
生滑动摩擦。

它相当于在两个物体之间施加了无限大的摩擦系数。

-Frictional：有摩擦的接触。

两个接触面之间既可以法向分离，也可以切向滑动。

当切向外力大于最大静摩擦力后，发生切向滑动。

一旦发生切向滑动后，会在接粗面之间出现滑动摩擦力，该滑动摩擦力要根据正压力和摩擦系数来计算。

此时需要用户输入摩擦系数。

-Forced frictional sliding：该选项只对刚体动力学适用。

Ansys的热载荷及热单元类型Ansys的6种热载荷ANSYS共提供了6种载荷，可以施加在实体模型或单元模型上，包括：温度、热流率、对流、热流密度、生热率和热辐射率。

1. 温度作为第一类边界条件，温度可以施加在有限元模型的节点上，也可以施加在实体模型的关键点、线段及面上。

2. 热流率热流率（Heal Flow)—种节点集中载荷，只能施加在节点或关键点上，主要用于线单元模型。

提示：如果温度与热流率同时施加在某一节点上，則ANSYS读取温度值进行计算。

3.对流对流（Convection)是一种面载荷，用于计算流体与实体的热交换。

它可以施加在有限元模型的节点及单元上，也可以施加在实体模型的线段和面上。

4.热流密度热流密度，又称热通量（Heat Flux)，单位为W/m2。

热流密度是一种面载荷，表示通过单位面积的热流率。

当通过单位面积的热流率己知时，可在模型相应的外表面施加热流密度。

若输入值为正，则表示热流流入单元：反之，则表示热流流出单元。

它可以施加在有限元模型的节点及单元上，也可以施加在实体模型的线段和面上。

提示：热流密度与对流可以施加在同一外表面，但ANSYS将读取最后施加的面载荷进行计算。

5. 生热率如前所述，生热率既可看成是材料的一种基本属性，又可作为载荷施加在单元上，它可以施加在有限元模型的节点及单元上，也可以施加在实体模型的关键点、线段、面及体上。

6. 热辐射率热辐射率也是一种面载荷，通常施加于实体的外表面。

它可以施加在有限元模型的节点及单元上，也可以施加在实体模型的线段和面上。

Ansys的热单元类型ANSYS 10.0热分析共提供了40余种单元，其中包括辐射单元、对流单元、特殊单元以及前面所介绍的耦合场中-元等。

其中常见的用于热分析的单元有16种：点MASS71 1节点单元线LINK32 二维2节点热传导单元LINK33 三维3节点热传导单元LINK34 2节点热对流单元LINK31 2节点热辐射单元面SURF151 二维2节点、3节点、4节点单元SURF152 三维4节点、5节点、8节点、9节点单元二维实体PLANE55 4节点四边形单元PLANE77 8节点四边形单元PLANE35 6节点三角形单元PLANE75 4节点轴对称单元PLANE78 8节点轴对称单元三维实体SOLID87 10节点四面体单元SOLID70 8节点六面体单元SOLID90 20节点八面体单元壳SHELL57 4节点壳单元下面一次对各单元进行介绍●MASS71维度：1D、2D、3D节点数：1自由度：温度性质：质量单元几何形状●LINK31维度：2D、3D节点数：2自由度：温度性质：热辐射单元几何形状●LINK32维度：2D节点数：2自由度：温度性质：热传导单元几何形状●LINK33维度：3D节点数：2自由度：温度性质：热传导单元几何形状●LINK34维度：2D、3D节点数：2自由度：温度性质：热对流单元几何形状●SURF151维度：2D节点数：2、3或4自由度：温度性质：表面单元几何形状①2节点单元②3节点单元③4节点单元●SURF152维度：2D节点数：4、5、8或9 自由度：温度性质：表面单元几何形状①4节点单元②5节点单元③8节点单元④9节点单元PLANE35维度：2D节点数：6自由度：温度性质：平面三角形单元几何形状●PLANE55维度：2D节点数：4自由度：温度性质：平面四边形单元几何形状●PLANE75维度：2D节点数：4自由度：温度性质：平面轴对称单元几何形状●PLANE77维度：2D节点数：8自由度：温度性质：平面四边形单元几何形状（提示：适合于模拟曲面边界）●PLANE78维度：2D节点数：8自由度：温度性质：平面轴对称单元几何形状●SOLID70维度：3D节点数：8自由度：温度性质：六面体单元几何形状●SOLID87维度：3D节点数：10自由度：温度性质：四面体单元几何形状（提示：适合不规则形状的几何划分）●SOLID90维度：3D节点数：20自由度：温度性质：六面体单元几何形状（提示：适合于模拟曲面边界）●SHELL57维度：3D节点数：4自由度：温度性质：壳单元几何形状。

Ansys 低阶四面体单元类型1. 介绍四面体单元在有限元分析中，四面体单元是一种常见的单元类型，它由四个三角形面组成，每个面上有三个顶点。

四面体单元通常用于对复杂几何形状的建模和分析。

在Ansys中，有多种低阶四面体单元类型可供选择，每种类型都有其特定的应用场景和优缺点。

2. Ansus低阶四面体单元类型的选择在Ansys中，一般而言，低阶四面体单元类型包括Tet4、Tet5和Tet10等。

其中，Tet4是最基本的四面体单元，具有较低的计算准确度；Tet10则是高阶的四面体单元，计算准确度相对较高。

在选择四面体单元类型时，需要综合考虑模型的几何特征、分析需求和计算效率，以及对计算准确度的要求。

3. Tet4的应用与局限Tet4是Ansys中最常用的低阶四面体单元类型之一。

它适用于简单的几何形状和结构分析，计算速度较快，但在处理复杂几何形状和边界条件时，其计算准确度可能不足。

在对几何形状变化较大、应力集中或变形较大的结构进行分析时，Tet4可能无法满足精度要求。

4. Tet10的优势与适用场景与Tet4相比，Tet10是一种高阶的四面体单元类型，具有更高的计算准确度。

它能够更好地应对复杂几何形状和边界条件，适用于对结构进行更精确的分析和计算。

然而，Tet10的计算速度较慢，对计算资源的要求也更高，因此在大型模型的分析中需要谨慎选择。

5. 个人观点与建议对于Ansys低阶四面体单元类型的选择，我认为需要综合考虑模型的特征、分析需求和计算资源，以平衡计算准确度和效率。

在实际应用中，可以根据具体情况灵活选择Tet4或Tet10，也可以结合多种单元类型进行分析，以获得更可靠和准确的结果。

也建议在进行四面体单元类型选择时，根据具体情况进行验证和调试，以确保分析结果的准确性。

6. 总结与回顾在本文中，我们对Ansys低阶四面体单元类型进行了介绍和讨论，包括Tet4和Tet10的特点、适用场景和计算准确度。

通过深入探讨不同类型的四面体单元，希望能够帮助读者更好地理解和应用Ansys在工程建模和分析中的选择与应用。

一、概述在有限元分析中，选择合适的单元类型对于模拟结果的准确性和可靠性至关重要。

在ANSYS软件中，三角形和四边形单元是常用的两种单元类型，它们在不同的工程问题中具有各自的特点和适用范围。

本文将对ANSYS中的三角形和四边形单元进行介绍和分析，以期帮助工程师和研究人员在实际工程中做出正确的选择。

二、三角形单元的特点和适用范围1. 三角形单元是由三个节点和三个自由度构成的平面单元，适用于对称轴或面对称加载条件的问题。

它具有较好的形状适应性，可以适应复杂的几何形状。

2. 三角形单元适用于轻负载和小变形条件下的结构分析，例如弹性力学问题和轻负载的非线性分析。

3. 由于三角形单元仅有三个节点，所以对于边界条件和加载较复杂的问题，可能需要引入大量的单元来进行建模，从而增加了计算量和求解时间。

4. 三角形单元在非线性分析和大变形条件下的模拟效果较差，容易产生“锯齿”效应和收敛性问题。

三、四边形单元的特点和适用范围1. 四边形单元是由四个节点和四个自由度构成的平面单元，适用于矩形和正交结构的问题。

它具有简单的几何形状和稳定的性能。

2. 四边形单元适用于大变形和非线性条件下的结构分析，例如接触问题、塑性问题和大变形的非线性弹性力学问题。

3. 四边形单元相对于三角形单元具有更好的计算稳定性和收敛性，适用于对称和非对称加载条件的问题。

4. 由于四边形单元具有较好的几何适应性和稳定性，所以在建模过程中可以减少单元数量，从而降低了计算量和求解时间。

5. 在一些规则的结构问题中，四边形单元可能出现局部变形的问题，需要适当处理。

四、结论和建议在实际工程中，选择合适的单元类型是非常重要的。

根据上述分析，对于对称轴或面对称加载条件的问题可以选择三角形单元，而对于大变形和非线性条件下的问题可以选择四边形单元。

根据实际的工程需求和计算资源，也可以选择合适的单元类型，进行合理的建模和分析。

希望本文能够为工程师和研究人员在使用ANSYS软件进行有限元分析时提供一定的参考和帮助，使得模拟结果更加准确和可靠。

【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:SHELL28，41，43，51，61，63，91，93，99，143，150，181，208，209 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，FLUID129，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单元名称简称节点数节点自由度特性备注LINK1 2D杆 2 Ux,Uy EPCSDGB常用杆元LINK8 3D杆Ux,Uy,Uz 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LINK18 03D有限应变杆EPCDFGB另可考虑粘弹塑性E-弹性(Elasticity)，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。

应熟悉的单元杆单元：LINK8、LINK10、LINK180梁单元：BEAM3、BEAM4、BEAM188、BEAM189管单元：PIPE16、PIPE202D实体单元：PLANE82、PLANE183 3D实体单元：SOLID65、SOLID92/95、SOLID191壳单元：SHELL63、SHELL93、SHELL181弹簧单元：COMBIN14、COMBIN39质量单元：MASS21矩阵单元：MATRIX27表面效应单元：SURF154LINK1单元有着广泛的工程应用，比如：桁架、连杆、弹簧等等。

这种二维杆单元是杆轴方向的拉压单元，每个节点有2个自由度：沿节点坐标系x、y方向的平动。

就象在铰接结构中的表现一样，本单元不承受弯矩。

单元的详细特性请参考理论手册。

三维杆单元的描述参见LINK8。

下图是本单元的示意图LINK8单元有着广泛的工程应用，比如：桁架、缆索、连杆、弹簧等等。

这种三维杆单元是杆轴方向的拉压单元，每个节点有3个自由度：沿节点坐标系x、y、z方向的平动。

就象在铰接结构中的表现一样，本单元不承受弯矩。

本单元具有塑性、蠕变、膨胀、应力刚化、大变形、大应变等功能。

其详细特性请参考理论手册。

仅受拉或仅受压的三维杆单元是LINK10。

LINK10—三维仅受拉或仅受压杆单元单元描述：LINK10单元独一无二的双线性刚度矩阵特性使其成为一个轴向仅受拉或仅受压杆单元。

使用只拉选项时，如果单元受压，刚度就消失，以此来模拟缆索的松弛或链条的松弛。

这一特性对于将整个钢缆用一个单元来模拟的钢缆静力问题非常有用。

当需要松弛单元的性能，而不是关心松弛单元的运动时，它也可用于动力分析（带有惯性或阻尼效应）。

此单元是SHELL41（KEYOPT(1)＝2，“布”选项）的线化版本如果分析的目的是研究单元的运动（没有松弛的单元），那么应该使用类似于LINK10的不能松弛的单元，比如：LINK8或PIPE59。

对于最终收敛结果为绷紧状态的结构，如果迭代过程中可能出现松弛状态，那么这种静力收敛问题也不能使用LINK10单元。

Ansys单元类型设置一、单元类型选择概述:ANSYS的单元库提供了100多种单元类型，单元类型选择的工作就是将单元的选择范围缩小到少数几个单元上；单元类型选择方法：1.设定物理场过滤菜单，将单元全集缩小到该物理场涉及的单元；二、单元类型选择方法（续一）2.根据模型的几何形状选定单元的大类，如线性结构则只能用“Plane、Shell”这种单元去模拟；3.根据模型结构的空间维数细化单元的类别，如确定为“Beam”单元大类之后，在对话框的右栏中，有2D和3D的单元分类，则根据结构的维数继续缩小单元类型选择的范围；三、单元类型选择方法（续二）4.确定单元的大类之后，又是也可以根据单元的阶次来细分单元的小类，如确定为“Solid-Quad”，此时有四种单元类型：Quad 4node 42 Quad 4node 183 Quad8node 82 Quad 8node 183前两组即为低阶单元，后两组为高阶单元；四、单元类型选择方法（续三）5.根据单元的形状细分单元的小类，如对三维实体，此时则可以根据单元形状是“六面体”还是“四面体”，确定单元类型为“Brick”还是“Tet”；五、单元类型选择方法（续四）6.根据分析问题的性质选择单元类型，如确定为2D的Beam单元后，此时有三种单元类型可供选择，如下：2D elastic 3 2Dplastic 23 2D tapered 54，根据分析问题是弹性还是塑性确定为“Beam3”或“Beam4”，若是变截面的非对称的问题则用“Beam54”。

六、单元类型选择方法（续五）7.进行完前面的选择工作，单元类型就基本上已经定位在2-3种单元类型上了，接下来打开这几种单元的帮助手册，进行以下工作：仔细阅读其单元描述，检查是否与分析问题的背景吻合、了解单元所需输入的参数、单元关键项和载荷考虑；了解单元的输出数据；仔细阅读单元使用限制和说明。

Mass21是由6个自由度的点元素，x,y,z三个方向的线位移以及绕x,y,z轴的旋转位移。

ANSYS软件中常用的单元类型一、单元（1）link(杆)系列：link1(2D)和link8(3D)用来模拟珩架，注意一根杆划一个单元。

link10用来模拟拉索，注意要加初应变，一根索可多分单元。

link180是link10的加强版，一般用来模拟拉索。

（2）beam(梁)系列：beam3(2D)和beam4(3D)是经典欧拉梁单元，用来模拟框架中的梁柱，画弯据图用etab 读入smisc数据然后用plls命令。

注意：虽然一根梁只划一个单元在单元两端也能得到正确的弯矩图，但是要得到和结构力学书上的弯据图差不多的结果还需多分几段。

该单元需要手工在实常数中输入Iyy和Izz，注意方向。

beam44适合模拟薄壁的钢结构构件或者变截面的构件，可用"/eshape,1"显示单元形状。

beam188和beam189号称超级梁单元，基于铁木辛科梁理论，有诸多优点：考虑剪切变形的影响，截面可设置多种材料，可用"/eshape,1"显示形状，截面惯性矩不用自己计算而只需输入截面特征，可以考虑扭转效应，可以变截面（8.0以后），可以方便地把两个单元连接处变成铰接（8.0以后，用ENDRELEASE命令）。

缺点是：8.0版本之前beam188用的是一次形函数，其精度远低于beam4等单元，一根梁必须多分几个单元。

8.0之后可设置“KEYOPT(3)=2”变成二次形函数，解决了这个问题。

可见188单元已经很完善，建议使用。

beam189与beam188的区别是有3个结点，8.0版之前比beam188精度高，但因此建模较麻烦，8.0版之后已无优势。

(3)shell(板壳)系列shell41一般用来模拟膜。

shell63可针对一般的板壳，注意仅限弹性分析。

它的塑性版本是shell43。

加强版是shell181（注意18*系列单元都是ansys后开发的单元，考虑了以前单元的优点和缺陷，因而更完善），优点是：能实现shell41、shell63、shell43...的所有功能并比它们做的更好，偏置中点很方便（比如模拟梁板结构时常要把板中面望上偏置），可以分层，等等。