ANSYS单元库

ANSYS中单元类型介绍和单元的选择原则ANSYS中单元类型的选择:初学ANSYS的人，通常会被ANSYS所提供的众多纷繁复杂的单元类型弄花了眼，如何选择正确的单元类型，也是新手学习时很头疼的问题。

单元类型的选择，跟你要解决的问题本身密切相关。

在选择单元类型前，首先你要对问题本身有非常明确的认识，然后，对于每一种单元类型，每个节点有多少个自由度，它包含哪些特性，能够在哪些条件下使用，在ANSYS的帮助文档中都有非常详细的描述，要结合自己的问题，对照帮助文档里面的单元描述来选择恰当的单元类型。

1.该选杆单元（Link）还是梁单元(Beam)？这个比较容易理解。

杆单元只能承受沿着杆件方向的拉力或者压力，杆单元不能承受弯矩，这是杆单元的基本特点。

梁单元则既可以承受拉，压，还可以承受弯矩。

如果你的结构中要承受弯矩，肯定不能选杆单元。

对于梁单元，常用的有beam3,beam4,beam188这三种，他们的区别在于：1)beam3是2D的梁单元，只能解决2维的问题。

2)beam4是3D的梁单元，可以解决3维的空间梁问题。

3)beam188是3D梁单元，可以根据需要自定义梁的截面形状。

2.对于薄壁结构，是选实体单元还是壳单元？对于薄壁结构，最好是选用shell单元，shell单元可以减少计算量，如果你非要用实体单元，也是可以的，但是这样计算量就大大增加了。

而且，如果选实体单元，薄壁结构承受弯矩的时候，如果在厚度方向的单元层数太少，有时候计算结果误差比较大，反而不如shell单元计算准确。

实际工程中常用的shell单元有shell63,shell93。

shell63是四节点的shell单元(可以退化为三角形)，shell93是带中间节点的四边形shell单元(可以退化为三角形),shell93单元由于带有中间节点，计算精度比shell63更高，但是由于节点数目比shell63多，计算量会增大。

对于一般的问题，选用shell63就足够了。

汽车经过130多年的发展，安全与节能已成为汽车设计的重要容。

在汽车结构中，车架作为整车的基体和主要承载部件，具有支撑连接汽车各零部件和承受来自汽车、外各种载荷的作用，其结构性能直接关系到整车性能的好坏。

本文以某运油车车架为研究对象，运用CATIA软件对车架模型进行简化与建立，利用ANSYS软件对车架模型进行参数定义，网格划分，作用力施加，自由度约束，并对车架进行了弯曲工况、扭转工况、急减速工况、急转弯工况的静态分析，并分析位移与应力图，为汽车安全与节能设计提供了理论支持。

同时对车架也进行了模态分析，得出车架的固有频率与振型，提高整车设计水平，对避免共振与提高乘坐舒适性提供了理论基础。

关键字：车架,有限元，ANSYS, 静态分析，模态分析The automobile which has developed for 130 years, security and energy saving has become the leading content for automobile deign. Among the many complex structures in automobile, the frame of the vehicle is the basic part and the main bearing part. It has the function of connecting all parts of the vehicle together and subjecting various loads from inside and outside the vehicle. The performance of frame structure affects whether the automobile property is good or not.In this paper, the frame of a fuel tanker is studied. We simplify and establish the model of frame by CATIA. The parameter of the frame is defined. The model of frame is meshed by ANSYS. Add the force and freedom of the model of frame by ANSYS. The static analysis of the frame includes the situation of bending, torsion, barking and swerve by ANSYS. According to the figure of displacement and stress, it provide theoretical support for the automobile design of security and energy saving. At the same time, the modal analysis of the frame is also studied. Based on the frame of natural frequency and vibration mode, it provide theoretical basis for avoiding resonance and improving ride comfort and improve the level of vehicle design.Keywords: Frame, Finite element, ANSYS, Static analysis, Modal analysis目录1 绪论 (1)1.1 概述 (1)1.2 研究背景 (1)1.3 有限元法的应用与发展 (2)1.4 选题的目的与意义 (2)1.5 本文的主要研究容 (3)2 基于CATIA与ANSYS的车架有限元建模 (4)2.1 有限元法简介 (4)2.2 CATIA软件简介 (6)2.3 车架几何模型建立 (7)2.3.1车架几何模型简化 (7)2.3.2 车架几何模型建立 (7)2.4 车架有限元模型建立 (10)2.4.1 网格划分前处理 (10)2.4.2 车架有限元网格的划分 (10)3 车架有限元静态分析 (13)3.1 汽车车架刚度理论 (13)3.1.1 汽车车架弯曲刚度 (13)3.1.2 汽车车架扭转刚度 (13)3.2 车架载荷分类与处理 (13)3.2.1 静载荷 (13)3.2.2 动载荷 (14)3.3 车架工况的有限元分析 (14)3.3.1 满载弯曲工况 (14)3.3.2 满载扭转工况 (16)3.3.3 紧急制动工况 (18)3.3.4 紧急转弯工况 (19)4 车架有限元模态分析 (21)4.1 模态分析简介 (21)4.2 模态分析基本理论 (21)4.3 车架的模态分析 (22)4.4 车架模态分析结果评价 (27)结论 (29)致 (31)参考文献 (32)1 绪论1.1 概述最初汽车的发展，通常运用经验判断和试验仿真进行结构分析。

ANSYS详细全介绍开放、灵活的仿真软件，为产品设计的每一阶段提供解决方案通用仿真电磁分析流体力学行业化分析模型建造设计分析多目标优化客户化结构分析解决方案结构非线性强大分析模块Mechanical显式瞬态动力分析工具LS-DYNA新一代动力学分析系统AI NASTRAN电磁场分析解决方案流体动力学分析行业化分析工具设计人员快捷分析工具仿真模型建造系统多目标快速优化工具CAE客户化及协同分析环境开发平台ANSYS StructureANSYS Structure 是ANSYS产品家族中的结构分析模块，她秉承了ANSYS家族产品的整体优势，更专注于结构分析技术的深入开发。

除了提供常规结构分析功能外，强劲稳健的非线性、独具特色的梁单元、高效可靠的并行求解、充满现代气息的前后处理是她的四大特色。

ANSYS Structure产品功能非线性分析• 几何非线性• 材料非线性• 接触非线性• 单元非线性动力学分析•模态分析- 自然模态- 预应力模态- 阻尼复模态- 循环模态• 瞬态分析- 非线性全瞬态- 线性模态叠加法•响应谱分析- 单点谱- 模态- 谐相应- 单点谱- 多点谱•谐响应分析•随机振动叠层复合材料•非线性叠层壳单元•高阶叠层实体单元•特征- 初应力- 层间剪应力- 温度相关的材料属性- 应力梯度跟踪- 中面偏置•图形化- 图形化定义材料截面- 3D方式察看板壳结果- 逐层查看纤维排布- 逐层查看分析结果•Tsai-Wu失效准则求解器•迭代求解器- 预条件共轭梯度(PCG)- 雅可比共轭梯度(JCG)- 非完全共轭梯度(ICCG)自然模态• 直接求解器- 稀疏矩阵- 波前求解器•特征值- 分块Lanczos法- 子空间法- 凝聚法- QR阻尼法(阻尼特征值)•分布式并行求解器-DDS-自动将大型问题拆分为多个子域，分发给分布式结构并行机群不同的CPU（或节点）求解- 支持不限CPU数量的共享式并行机或机群- 求解效率与CPU个数呈线性提高• 代数多重网格求解器-AMG- 支持多达8个CPU的共享式并行机- CPU每增加一倍，求解速度提高80％- 对病态矩阵的处理性能优越, ,屈曲分析• 线性屈曲分析• 非线性屈曲分析• 热循环对称屈曲分析断裂力学分析• 应力强度因子计算• J积分计算• 裂纹尖端能量释放率计算大题化小•单元技术•子结构分析技术•子模型分析技术设计优化•优化算法- 一阶法•多种辅助工具- 随机搜索法- 等步长搜索法- 乘子计算法- 最优梯度法- 设计灵敏度分析•拓扑优化二次开发特征• ANSYS参数化设计语言(APDL) • 用户可编程特性（UPF）• 用户界面设计语言(UIDL) • 专用界面开发工具（TCL/TK）• 外部命令概率设计系统(PDS)•十种概率输入参数•参数的相关性•两种概率计算方法- 蒙特卡罗法*直接抽样* Latin Hypercube抽样- 响应面法*中心合成*Box-Behnken设计•支持分布式并行计算•可视化概率设计结果- 输出响应参数的离散程度*Statistics* LHistogram* Sample Diagram- 输出参数的失效概率* Cumulative Function* Probabilities- 离散性灵敏度*Sensitivities* Scatter Diagram* Response Surface前后处理(AWE)• 双向参数互动的CAD接口• 智能网格生成器• 各种结果的数据处理• 各种结果的图形及动画显示• 全自动生成计算报告支持的硬软件平台• Compaq Tru64 UNIX • Hewlett-Packard HP-UX • IBM RS/6000 AIX• Silicon Graphics IRIX• Sun Solaris• Windows: 2000,NT,XP• LinuxANSYS MultiphysicsTM MultiphysicsANSYS MultiphysicsTM集结构、热、计算流体动力学、高/低频电磁仿真于一体，在统一的环境下实现多物理场及多物理场耦合的仿真分析；精确、可靠的仿真功能可用于航空航天、汽车、电子电气、国防军工、铁路、造船、石油化工、能源电力、核工业、土木工程、冶金与成形、生物医学等各个领域，功能强大的各类求解器可求解从冷却系统到发电系统、从生物力学到MEMS等各类工程结构。

ansys各种结构单元介绍-图文ANSYS单元手册摘要一、单元分类DY-ANSYS/LS-Dyna3DPR-ANSYS/ProfeionalEM-ANSYS/Emag3D说明结构单元LINK1PLANE2BEAM3BEAM4COMBIN7LINK8LINK10LINK11CONTAC12COMBIN14PIP E16PIPE17PIPE18PIPE20MASS21BEAM23BEAM24PLANE25CONTAC26MATRI某27SHELL28COMBIN37FLUID38COMBIN39COMBIN40SHELL41PLANE42SHELL43BEA M44SOLID45SOLID46CONTAC48CONTAC49MATRI某50SHELL51CONTAC52二维杆二维六节点三角形结构实体二维弹性梁三维弹性梁铰接连结单元三维杆仅承拉或仅承压的杆线形调节器二维点-点接触单元弹簧-阻尼单元弹性直管弹性T形管弹性弯管(Elbow)塑性直管结构质量元二维塑性梁三维薄壁梁四节点轴对称-谐分析结构实体二维点-地面接触单元刚度、阻尼和质量阵剪切/扭转板单元控制单元动力流体耦合单元非线性弹簧组合单元膜单元二维结构实体塑性大应变壳三维渐变不对称梁三维结构实体三维分层结构实体二维点-面接触单元三维点-面接触单元超单元轴对称结构壳三维点-点接触单元YYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYY YYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYY--Y------Y------Y------Y--------------Y------Y--------------Y------Y------Y------Y------Y--------------Y--------------------------------------Y------Y------------------------------Y--------------Y--------------Y------Y------Y----------------------Y------Y------Y----YYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYY--YYYYYMP-ANSYS/MultiphyicME-ANSYS/MechanicalST-ANSYS/Structural单元名称FL-ANSYS/FlotranPP-ANSYS/PrepPotED-ANSYS/EDMPMESTDYPREMFLPPEDANSYS单元手册摘要BEAM54二维弹性渐变不对称梁单元名称说明PIPE59PIPE60SHELL61SHELL63SOLID64SOLID65SOLID72PLANE82PLANE83SHE LL91SOLID92SHELL93SOLID95SHELL99SHELL143PLANE145PLANE146SOLID147 SOLID148SHELL150单元名称LINK180SHELL181PLANE182PLANE183SOLID185SOLID186SOLID187BEAM188BE AM189BEAM191MESH200LINK160BEAM161SHELL163SOLID164COMBI165MASS166 LINK167-1-YYY--Y----YYMPMESTDYPREMFLPPED沉管或缆塑性弯管(Elbow)轴对称-谐分析结构壳弹性壳三维各向异性实体三维加筋混凝土实体有转动自由度的三维四节点四面体结构实体二维八节点结构实体八节点轴对称-谐分析结构实体非线性分层结构壳三维十节点四面体结构实体八节点结构壳三维二十节点结构实体线性分层结构壳塑性壳二维四边形结构实体p-单元二维三角形结构实体p-单元三维砖块结构实体P单元三维四面体结构实体P单元八节点结构壳P单元说明三维有限应变杆有限应变壳二维结构实体二维八节点结构实体三维八节点结构实体三维二十节点结构实体三维十节点四面体结构实体三维有限应变梁三维有限应变梁三维20节点层结构实体网格划分辅助单元网格划分单元LS-DYNA单元显式三维杆单元显式三维梁单元显式结构薄壳显式三维结构实体显式弹簧-阻尼单元显式三维结构质量显式承拉杆单元YYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYY--------------------------Y----------------------Y------Y----------------------Y------Y------Y------Y--------------Y------Y------Y------Y------Y------Y------Y------Y--------------Y------------------------------------YYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYY--YYY--YYYYYYYYYYYYYYYMPMESTDYPREMFLPPEDYYYYYYYYY------------------------------------------YYYYYYY----------------------------------------------------------------------ANSYS单元手册摘要LINK1—二维杆单元单元描述：LINK1单元有着广泛的工程应用，比如：桁架、连杆、弹簧等等。

ansys单元类型种类统计单元名称种类单元号LINK (共12种) 1,8,10,11,31,32,33,34,68,160,167,180PLANE (共20种)2,13,25,35,42,53,55,67,75,77,78,82,83,121,145,146,162,182,183,223 BEAM (共09种)3,4,23,24,44,54,161,188,189SOLID (共30种)5,45,46,62,64,65,69,70,87,90,92,95,96,97,98,117,122,123,127,128,147,148,164,168, 185,186,187,191,226,227COMBIN (共05种)7,14,37,39,40INFIN (共04种)9,47,110,111CONTAC (共05种)12,26,48,49,52PIPE (共06种)16,17,18,20,59,60MASS (共03种)21,71,166MATRIX (共02种)27,50SHELL (共19种)28,41,43,51,57,61,63,91,93,99,131,132,143,150,157,163,181,208,209 FLUID (共14种)29,30,38,79,80,81,116,129,130,136,138,139,141,142SOURC (共01种)36HYPER (共06种)56,58,74,84,86,158VISCO (共05种)88,89,106,107,108CIRCU (共03种)94,124,125TRANS (共02种)109,126INTER (共05种)115,192,193,194,195HF (共03种)118,119,120ROM (共01种)144SURF (共04种)151,152,153,154COMBI (共01种)165TARGE (共02种)169,170CONTA (共06种)171,172,173,174,175,178PRETS (共01种)179MPC (共01种)184MESH (共01种)20ANSYS分析结构静力学中常用的单元类型一、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 Quad 8node 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”。

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单元类型种类统计单元名称种类单元号LINK (共12种) 1,8,10,11,31,32,33,34,68,160,167,180PLANE (共20种)2,13,25,35,42,53,55,67,75,77,78,82,83,121,145,146,162,182,183,223 BEAM (共09种)3,4,23,24,44,54,161,188,189SOLID (共30种)5,45,46,62,64,65,69,70,87,90,92,95,96,97,98,117,122,123,127,128,147,148,164,168, 185,186,187,191,226,227COMBIN (共05种)7,14,37,39,40INFIN (共04种)9,47,110,111CONTAC (共05种)12,26,48,49,52PIPE (共06种)16,17,18,20,59,60MASS (共03种)21,71,166MATRIX (共02种)27,50SHELL (共19种)28,41,43,51,57,61,63,91,93,99,131,132,143,150,157,163,181,208,209 FLUID (共14种)29,30,38,79,80,81,116,129,130,136,138,139,141,142SOURC (共01种)36HYPER (共06种)56,58,74,84,86,158VISCO (共05种)88,89,106,107,108CIRCU (共03种)94,124,125TRANS (共02种)109,126INTER (共05种)115,192,193,194,195HF (共03种)118,119,120ROM (共01种)144SURF (共04种)151,152,153,154COMBI (共01种)165TARGE (共02种)169,170CONTA (共06种)171,172,173,174,175,178PRETS (共01种)179MPC (共01种)184MESH (共01种)20ANSYS分析结构静力学中常用的单元类型一、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 Quad 8node 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”。

Element LibraryTable of Contents4. Element LibraryLINK1 - 2-D Spar (or Truss)PLANE2 - 2-D 6-Node Triangular Structural Solid BEAM3 - 2-D Elastic BeamBEAM4 - 3-D Elastic BeamSOLID5 - 3-D Coupled-Field SolidCOMBIN7 - Revolute JointLINK8 - 3-D Spar (or Truss)INFIN9 - 2-D Infinite BoundaryLINK10 - Tension-only or Compression-only Spar LINK11 - Linear ActuatorCONTAC12 - 2-D Point-to-Point ContactPLANE13 - 2-D Coupled-Field SolidCOMBIN14 - Spring-DamperPIPE16 - Elastic Straight PipePIPE17 - Elastic Pipe TeePIPE18 - Elastic Curved PipePIPE20 - Plastic Straight Thin-Walled Pipe MASS21 - Structural MassBEAM23 - 2-D Plastic BeamBEAM24 - 3-D Thin-walled BeamPLANE25 - Axisymmetric-Harmonic 4-Node Structural Solid MATRIX27 - Stiffness, Damping, or Mass MatrixSHELL28 - Shear/Twist PanelFLUID29 - 2-D Acoustic FluidFLUID30 - 3-D Acoustic FluidLINK31 - Radiation LinkLINK32 - 2-D Conduction BarLINK33 - 3-D Conduction BarLINK34 - Convection LinkPLANE35 - 2-D 6-Node Triangular Thermal SolidSOURC36 - Current SourceCOMBIN37 - ControlFLUID38 - Dynamic Fluid CouplingCOMBIN39 - Nonlinear SpringCOMBIN40 - CombinationSHELL41 - Membrane ShellPLANE42 - 2-D Structural SolidSHELL43 - 4-Node Plastic Large Strain ShellBEAM44 - 3-D Elastic Tapered Unsymmetric BeamSOLID45 - 3-D Structural SolidSOLID46 - 3-D 8-Node Layered Structural SolidINFIN47 - 3-D Infinite BoundaryMATRIX50 - Superelement (or Substructure)SHELL51 - Axisymmetric Structural ShellCONTAC52 - 3-D Point-to-Point ContactPLANE53 - 2-D 8-Node Magnetic SolidBEAM54 - 2-D Elastic Tapered Unsymmetric BeamPLANE55 - 2-D Thermal SolidSHELL57 - Thermal ShellPIPE59 - Immersed Pipe or CablePIPE60 - Plastic Curved Thin-Walled PipeSHELL61 - Axisymmetric-Harmonic Structural ShellSOLID62 - 3-D Magneto-Structural SolidSHELL63 - Elastic ShellSOLID64 - 3-D Anisotropic Structural SolidSOLID65 - 3-D Reinforced Concrete SolidPLANE67 - 2-D Coupled Thermal-Electric SolidLINK68 - Coupled Thermal-Electric LineSOLID69 - 3-D Coupled Thermal-Electric SolidSOLID70 - 3-D Thermal SolidMASS71 - Thermal MassPLANE75 - Axisymmetric-Harmonic 4-Node Thermal SolidPLANE77 - 2-D 8-Node Thermal SolidPLANE78 - Axisymmetric-Harmonic 8-Node Thermal Solid FLUID79 - 2-D Contained FluidFLUID80 - 3-D Contained FluidFLUID81 - Axisymmetric-Harmonic Contained FluidPLANE82 - 2-D 8-Node Structural SolidPLANE83 - Axisymmetric-Harmonic 8-Node Structural Solid SOLID87 - 3-D 10-Node Tetrahedral Thermal SolidVISCO88 - 2-D 8-Node Viscoelastic SolidVISCO89 - 3-D 20-Node Viscoelastic SolidSOLID90 - 3-D 20-Node Thermal SolidSHELL91 - Nonlinear Layered Structural ShellSOLID92 - 3-D 10-Node Tetrahedral Structural Solid SHELL93 - 8-Node Structural ShellCIRCU94 - Piezoelectric CircuitSOLID95 - 3-D 20-Node Structural SolidSOLID96 - 3-D Magnetic Scalar SolidSOLID97 - 3-D Magnetic SolidSOLID98 - Tetrahedral Coupled-Field SolidSHELL99 - Linear Layered Structural ShellVISCO106 - 2-D 4-Node Viscoplastic SolidVISCO107 - 3-D 8-Node Viscoplastic SolidVISCO108 - 2-D 8-Node Viscoplastic SolidTRANS109 - 2-D Electromechanical TransducerINFIN110 - 2-D Infinite SolidINFIN111 - 3-D Infinite SolidINTER115 - 3-D Magnetic InterfaceFLUID116 - Coupled Thermal-Fluid PipeSOLID117 - 3-D 20-Node Magnetic SolidHF118 - 2-D High-Frequency Quadrilateral SolidHF119 - 3-D High-Frequency Tetrahedral SolidHF120 - 3-D High-Frequency Brick SolidPLANE121 - 2-D 8-Node Electrostatic SolidSOLID122 - 3-D 20-Node Electrostatic SolidSOLID123 - 3-D 10-Node Tetrahedral Electrostatic Solid CIRCU124 - Electric CircuitCIRCU125 - DiodeTRANS126 - Electromechanical TransducerSOLID127 - 3-D Tetrahedral Electrostatic Solid p-Element SOLID128 - 3-D Brick Electrostatic Solid p-Element FLUID129 - 2-D Infinite AcousticFLUID130 - 3-D Infinite AcousticSHELL131 - 4-Node Layered Thermal ShellSHELL132 - 8-Node Layered Thermal ShellFLUID136 - 3-D Squeeze Film Fluid ElementFLUID138 - 3-D Viscous Fluid Link ElementFLUID139 - 3-D Slide Film Fluid ElementFLUID141 - 2-D Fluid-ThermalFLUID142 - 3-D Fluid-ThermalSHELL143 - 4-Node Plastic Small Strain ShellROM144 - Reduced Order Electrostatic-StructuralPLANE145 - 2-D Quadrilateral Structural Solid p-ElementPLANE146 - 2-D Triangular Structural Solid p-ElementSOLID147 - 3-D Brick Structural Solid p-ElementSOLID148 - 3-D Tetrahedral Structural Solid p-ElementSHELL150 - 8-Node Structural Shell p-ElementSURF151 - 2-D Thermal Surface EffectSURF152 - 3-D Thermal Surface EffectSURF153 - 2-D Structural Surface EffectSURF154 - 3-D Structural Surface EffectSURF156 - 3-D Structural Surface Line Load EffectSHELL157 - Thermal-Electric ShellLINK160 - Explicit 3-D Spar (or Truss)BEAM161 - Explicit 3-D BeamPLANE162 - Explicit 2-D Structural SolidSHELL163 - Explicit Thin Structural ShellSOLID164 - Explicit 3-D Structural SolidCOMBI165 - Explicit Spring-DamperMASS166 - Explicit 3-D Structural MassLINK167 - Explicit Tension-Only SparSOLID168 - Explicit 3-D 10-Node Tetrahedral Structural SolidTARGE169 - 2-D Target SegmentTARGE170 - 3-D Target SegmentCONTA171 - 2-D 2-Node Surface-to-Surface ContactCONTA172 - 2-D 3-Node Surface-to-Surface ContactCONTA173 - 3-D 4-Node Surface-to-Surface ContactCONTA174 - 3-D 8-Node Surface-to-Surface ContactCONTA175 - 2-D/3-D Node-to-Surface ContactCONTA176 - 3-D Line-to-Line ContactCONTA178 - 3-D Node-to-Node ContactPRETS179 - PretensionLINK180 - 3-D Finite Strain Spar (or Truss)SHELL181 - 4-Node Finite Strain ShellPLANE182 - 2-D 4-Node Structural SolidPLANE183 - 2-D 8-Node Structural SolidMPC184 - Multipoint Constraint Elements: Rigid Link, Rigid Beam, Slider, Spherical, Revolute, Universal, SlotSOLID185 - 3-D 8-Node Structural SolidSOLID186 - 3-D 20-Node Structural Solid or Layered SolidSOLID187 - 3-D 10-Node Tetrahedral Structural SolidBEAM188 - 3-D Linear Finite Strain BeamBEAM189 - 3-D Quadratic Finite Strain BeamSOLSH190 - 3-D 8-Node Layered Solid ShellSOLID191 - 3-D 20-Node Layered Structural SolidINTER192 - 2-D 4-Node GasketINTER193 - 2-D 6-Node GasketINTER194 - 3-D 16-Node GasketINTER195 - 3-D 8-Node GasketMESH200 - Meshing FacetFOLLW201 - Follower load elementINTER202 - 2-D 4-Node Cohesive ZoneINTER203 - 2-D 6-Node Cohesive ZoneINTER204 - 3-D 16-Node Cohesive ZoneINTER205 - 3-D 8-Node Cohesive ZoneSHELL208 - 2-Node Finite Strain Axisymmetric ShellSHELL209 - 3-Node Finite Strain Axisymmetric ShellPLANE223 - 2-D 8-Node Coupled-Field SolidSOLID226 - 3-D 20-Node Coupled-Field SolidSOLID227 - 3-D 10-Node Coupled-Field SolidPLANE230 - 2-D 8-Node Electric SolidSOLID231 - 3-D 20-Node Electric SolidSOLID232 - 3-D 10-Node Tetrahedral Electric SolidSURF251 - 2-D Radiosity SurfaceSURF252 - 3-D Thermal Radiosity Surface（注：文档可能无法思考全面，请浏览后下载，供参考。

2.2. 选择线性或高次单元ANSYS程序的单元库包括两种基本类型的面和体单元：线性单元（有或无特殊形状的）和二次单元。

这些基本单元类型如图2.1所示，下面来探讨这两种基本类型单元的选择。

可用于ANSYS程序中的基本面和体类型（a）线性等参元（b）特殊形状的线性等参元（c）二次单元2.2.1. 线性单元（无中间节点）对结构分析，带有附加形函数的角点单元会在合理的计算时间内通常能得到准确的结果。

当使用这些单元时，要注意防止在关键区域的退化形式。

即避免在结果梯度很大或其它关注的区域使用二维三角形单元和楔形或四面体形的三维线单元。

还应避免使用过于扭曲的线性单元，对于非线性结构分析，如果使用线性单元细致地而不是用二次单元相对粗糙的进行网格划分，那么将以很少的花费获得很好的精度。

(a)线性单元和(b)二次单元的例子如图2.2所示。

当对弯曲壳体建模时，必须选用弯曲的（二次的）或平面（线性）的壳单元，每种选择都有其优缺点，对于多数的实际情况，主要问题利用平面单元以很少的计算时间，即可获得很高精度的结果。

但是，必须保证使用足够多的平面单元来创建曲面。

明显地，单元越小，准确性越好。

推荐三维平面壳单元延伸不要超过 15 度的弧，圆锥壳（轴对称线）单元应限制在 10 度的弧以内（或5度如果离Y轴较近）。

对多数非结构分析（热、电磁等），线性单元几乎与高次单元有同样好的结果，而且求解费用较低。

退化单元（三角形和四面体）通常在非结构分析中产生准确结果。

2.2.2. 二次单元（带中间节点）对于用退化的单元形式进行的线性结构分析（即二维三角形单元和楔形或三维四面体单元），二次单元通常会以比线性单元的求解费用更低且产生良好的结果。

可是，为正确地使用这些单元，需要注意它们的特殊的性质：●对于分布载荷和边压力不象线性单元按“一般意义上”分配到单元节点上（见图2.3所示），单元的中间节点对反力也表现出相同的非直观的解释。

●三维带中间节点的热流单元在承受对流载荷时按固定模式分配热流，在中间节点沿一个方向流动而在角点又沿另外方向的流动。

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 Quad 8node 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。

COMBIN14Element Reference（单元参考）> Part I （第一部分）. Element Library（单元库）>COMBIN14弹簧-阻尼器Spring-DamperMP ME ST <> <> PR <> <> <> PP EDCOMBIN14单元描述COMBIN14 具有1 维，2 维或3 维应用中的轴向或扭转的性能。

轴向的弹簧-阻尼器选项是一维的拉伸或压缩单元。

它的每个节点具有3个自由度：x,y,z的轴向移动。

它不能考虑弯曲或扭转。

扭转的弹簧-阻尼器选项是一个纯扭转单元。

它的每个节点具有3个自由度的：x,y,z的旋转。

它不能考虑弯曲或轴向力。

弹簧-阻尼器没有质量。

质量可以通过其他合适的质量单元添加（参阅MASS21)。

弹簧或阻尼特性可以在单元里去除。

参阅ANSYS, Inc.理论指南中的COMBIN14的更多介绍。

更一般的弹簧或阻尼单元可以用刚度矩阵单元(MATRIX27)。

另一种弹簧-阻尼单元是COMBIN40, 它的作用方向由节点坐标方向决定。

Figure 14.1 COMBIN14几何形状2 维单元必须位于z=常数的平面（即xy平面-译注）COMBIN14输入数据这个单元的几何形状，节点位置和坐标系统可以在“Figure 14.1 COMBIN14几何形状”中找到。

这个单元由两个节点，一个弹簧常数（k）和阻尼系数(c v)1 和(c v)2组成。

阻尼特性不能用于静力或无阻尼的模态分析。

轴向弹簧常数的单位是“力/长度”，阻尼系数的单位是“力*时间/长度”。

扭转弹簧常数和阻尼系数的单位是“力*长度/弧度”和“力*长度*时间/弧度”。

对于2维轴对称问题，这些值应该基于360°。

单元的阻尼部分只是把阻尼系数传到结构阻尼矩阵。

阻尼力(F) 或扭矩(T) 由下式计算：F x = - c v du x/dt or Tθ = - c v d θ/dt这里c v是阻尼系数，由c v = (c v)1 + (c v)2v式确定。

COMBIN39－非线性弹簧单元单元描述：COMBIN39 是一个具有非线性功能的单向单元，可对此单元输入广义的力－变形曲线.该单元可用于任何分析之中.在一维、二维和三维的应用中，本单元都有轴向或扭转功能.轴向选项(longitudinal）代表轴向拉压单元,每个节点具有3 个自由度：沿节点坐标系X,Y，Z 的平动，不考虑弯曲和扭转。

扭转选项（torsional) 代表纯扭单元，每个节点具有3 个自由度：绕节点坐标轴X,Y， Z 的转动,不考虑弯曲和轴向荷载。

此单元仅当每个节点有两个或者三个自由度的时候,才可以具有大位移的功能。

单元的详细特性请参考理论手册中的COMBIN39 单元。

本单元没有质量和热容量，这些性能可以利用其他适当的单元(如MASS21 和MASS71）来加入。

ANSYS 还提供了具有阻尼和间隙的双线性力－变形单元（COMBIN40）。

下面是本单元示意图。

图39—1 COMBIN39 单元几何特性COMBIN39单元的输入数据单元的几何形状、节点位置和坐标系如图39—1（COMBIN39 单元示意图）所示。

此单元可由二个节点和一条广义荷载－变形曲线定义。

在结构分析中，曲线上的各点(D1，F1 等等）代表力－平动位移关系或者弯矩－转动位移关系;而在热分析中，这些点则表示热率－温度关系或者热流率－压力关系。

进行轴对称分析时，应在整个360°范围内定义荷载.输入的荷载－变形曲线应当是从第三象限(压区）递增至第一象限（拉区）。

两个相邻点之间的变形差值与输入的总变形的比值不应小至1E－7 左右。

输入的最后一个变形必须为正值.要避免出现近乎竖直的线段。

超出所定义的荷载－变形曲线范围后，荷载－变形关系维持为超出前的最后一段曲线表达的关系，此时状态标志亦等于最后一段的段号。

如果压区的曲线有显式的定义（即不是通过拉区的镜像所得），那么在(0,0）处和第一象限（拉区）内都必须至少定义一个点。

ansys单元介绍ANSYS是一款功能强大的工程仿真软件，广泛应用于各种工程领域。

它提供了丰富的单元类型，以满足各种复杂的分析需求。

下面将介绍一些常用的ANSYS 单元类型及其特点。

1. 杆单元（Link）：用于模拟杆状结构，如梁、柱等。

该单元具有三个自由度：轴向拉伸/压缩、弯曲和扭转。

可以通过设置截面属性来定义杆的截面特性。

2. 梁单元（Beam）：用于模拟梁结构，具有六个自由度：轴向拉伸/压缩、弯曲、扭转和三个平动位移。

梁单元可以承受弯矩、剪力和轴力等载荷。

3. 壳单元（Shell）：用于模拟薄壁壳体结构，如圆筒、管道等。

壳单元具有平面内和平面外的刚度，适用于分析壳体的弯曲、屈曲和振动等问题。

4. 实体单元（Solid）：用于模拟三维实体结构，如块体、球体等。

实体单元具有任意方向的刚度，可以承受各种复杂载荷，如压力、温度和位移等。

5. 表面单元（Surface）：用于模拟二维表面结构，如板、薄膜等。

表面单元可以承受平面内和平面外的载荷，适用于分析表面效应和接触问题。

6. 流体单元（Fluid）：用于模拟流体结构和流体行为，如管道流动、流体振动等。

流体单元可以模拟流体的压力、速度和温度等参数。

7. 热单元（Thermal）：用于模拟热传导、对流和辐射等热力学问题。

热单元可以模拟温度场、热流密度和热梯度等参数。

8. 电单元（Electrical）：用于模拟电场、电流和电压等电磁学问题。

电单元可以模拟电场强度、电流密度和电势等参数。

除了以上介绍的单元类型外，ANSYS还提供了其他多种特殊单元类型，如弹簧单元、质量单元、阻尼器单元等，以满足特定领域的分析需求。

在使用ANSYS 进行仿真分析时，选择合适的单元类型是至关重要的，以确保分析的准确性和可靠性。