ANSYS单元类型(详细)
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Ansys材料库使用方法广州-----有限元有道科技某些经常用到的材料模型,特别是比较复杂的条件,需要每次都要设定。
如果这时使用材料库文件,则可以通过保存材料的设置,使用时,通过读取材料库文件中相应的材料模型,即可实现重复利用!创建步骤:1。
Preprocessor > Material Props > Material Library > Select Units选择材料模型定义的单位2。
Preprocessor > Material Props > Material Library > Library Path弹出Set Material Library Path对话框,设置创建和读入材料库文件的路径3。
设置完文件路径后,选择Export Material,弹出Export Material Library File对话框,输入文件名(如Q235),材料参考号(如2)点击OK,至此表示已将刚才定义的材料2存入文件Q235中!材料库文件的读入:1。
Preprocessor > Material Props > Material Library > Import Library弹出Import Material Liabrary File对话框,在MA T中读入:材料参考号在FILE中读入:文件名称ansys单元类型的选择技巧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。
Shell63单元描述名称:SHELL63_弹性壳单元有效产品:MP ME ST PR PP EDSHELL63单元说明SHELL63既具有弯曲能力和又具有膜力,可以承受平面内荷载和法向荷载。
本单元每个节点具有6个自由度:沿节点坐标系X、Y、Z方向的平动和沿节点坐标系X、Y、Z轴的转动。
应力刚化和大变形能力已经考虑在其中。
在大变形分析(有限转动)中可以采用不变的切向刚度矩阵。
其详细的特性请参考Section 14.63 of the ANSYS Theory Reference。
近似的单元有SHELL43,SHELL181(塑性能力),SHELL93(包含中间节点)ETCHG命令可以将SHELL57和SHELL157单元转换为SHELL63单元。
图1 shell63几何描述SHELL63数据输入单元SHELL63的几何形状、节点位置及坐标系如图1所示,单元定义需要四个节点、四个厚度、一个弹性地基刚度和正交各向异性的材料。
正交各向异性的材料参数的方向依据单元坐标系,单元坐标系方向见Coordinate Systems章节。
单元的X轴可以转动一个角度THETA(度数)。
在单元的面内,其节点厚度为输入的四个厚度,单元的厚度假定为均匀变化。
如果单元厚度不变,只需输入TK(I)即可;如果厚度是变化的,则四个节点的厚度均需输入。
弹性地基刚度(EFS)定义:在地基法线方向产生一个单位位移所需要的压力。
如果EFS 小于或者等于0,则弹性地基的效应将被忽略。
对于一些非均匀或者夹心壳的情况,本单元提供了以下实常数:RMI是由壳体本身的抗弯刚度与按照输入厚度计算得出的抗弯刚度的比值,RMI默认为1.0。
CTOP和 CBOT是从中面到上下两面纤维的距离以用来计算应力。
CTOP和 CBOT均为正数,假定中面位于用来计算应力的上下两面纤维的中间,如果没有输入CTOP和 CBOT,应力根据输入的厚度进行计算。
ADMSUA为单位面积上的附加质量。
目录一、单元分类 (1)二、单元图示 (5)三、单元描述 (11)一、单元分类MP - ANSYS/Multiphysics DY - ANSYS/LS-Dyna3D FL - ANSYS/FlotranME - ANSYS/Mechanical PR - ANSYS/Professional PP - ANSYS/PrepPostST - ANSYS/Structural EM - ANSYS/Emag 3D ED - ANSYS/ED单元名称 说明MP ME ST DY PR EM FL PP ED结构单元LINK1 二维杆 Y Y Y--Y -- -- Y Y PLANE2 二维六节点三角形结构实体 Y Y Y--Y -- -- Y Y BEAM3 二维弹性梁 Y Y Y--Y -- -- Y Y BEAM4 三维弹性梁 Y Y Y--Y -- -- Y Y COMBIN7 铰接连结单元 Y Y Y---- -- -- Y Y LINK8 三维杆 Y Y Y--Y -- -- Y Y LINK10 仅承拉或仅承压的杆 Y Y Y--Y -- -- Y Y LINK11 线形调节器 Y Y Y---- -- -- Y Y CONTAC12 二维点-点接触单元 Y Y Y--Y -- -- Y Y COMBIN14 弹簧-阻尼单元 Y Y Y--Y -- -- Y Y PIPE16 弹性直管 Y Y Y--Y -- -- Y Y PIPE17 弹性T形管 Y Y Y--Y -- -- Y Y PIPE18 弹性弯管 (Elbow) Y Y Y--Y -- -- Y Y PIPE20 塑性直管 Y Y Y---- -- -- Y Y MASS21 结构质量元 Y Y Y--Y -- -- Y Y BEAM23 二维塑性梁 Y Y Y---- -- -- Y Y BEAM24 三维薄壁梁 Y Y Y---- -- -- Y Y PLANE25 四节点轴对称-谐分析结构实体 Y Y Y---- -- -- Y Y CONTAC26 二维点-地面接触单元 Y Y Y---- -- -- Y Y MATRIX27 刚度、阻尼和质量阵 Y Y Y--Y -- -- Y Y SHELL28 剪切/扭转板单元 Y Y Y--Y -- -- Y Y COMBIN37 控制单元 Y Y Y---- -- -- Y Y FLUID38 动力流体耦合单元 Y Y Y---- -- -- Y Y COMBIN39 非线性弹簧 Y Y Y---- -- -- Y Y COMBIN40 组合单元 Y Y Y--Y -- -- Y Y SHELL41 膜单元 Y Y Y---- -- -- Y Y PLANE42 二维结构实体 Y Y Y--Y -- -- Y Y SHELL43 塑性大应变壳 Y Y Y---- -- -- Y Y BEAM44 三维渐变不对称梁 Y Y Y--Y -- -- Y Y SOLID45 三维结构实体 Y Y Y--Y -- -- Y Y SOLID46 三维分层结构实体 Y Y Y--Y -- -- Y --CONTAC48 二维点-面接触单元 Y Y Y---- -- -- Y Y CONTAC49 三维点-面接触单元 Y Y Y---- -- -- Y Y MATRIX50 超单元 Y Y Y--Y -- -- Y Y SHELL51 轴对称结构壳 Y Y Y--Y -- -- Y Y CONTAC52 三维点-点接触单元 Y Y Y--Y -- -- Y YBEAM54 二维弹性渐变不对称梁 Y Y Y--Y -- -- Y Y 单元名称 说明MP ME ST DY PR EM FL PP ED HYPER56 二维四节点的U-P混合超弹单元 Y Y Y---- -- -- Y Y HYPER58 三维八节点的U-P混合超弹单元 Y Y Y---- -- -- Y Y PIPE59 沉管或缆 Y Y Y---- -- -- Y Y PIPE60 塑性弯管 (Elbow) Y Y Y---- -- -- Y Y SHELL61 轴对称-谐分析结构壳 Y Y Y---- -- -- Y Y SHELL63 弹性壳 Y Y Y--Y -- -- Y Y SOLID64 三维各向异性实体 Y Y Y---- -- -- Y Y SOLID65 三维加筋混凝土实体 Y Y Y---- -- -- Y Y SOLID72 有转动自由度的三维四节点四面体结构实体 Y Y Y--Y -- -- Y Y HYPER74 二维八节点的U-P混合超弹单元 Y Y Y---- -- -- Y Y FLUID79 二维封闭流体 Y Y Y---- -- -- Y Y FLUID80 三维封闭流体 Y Y Y---- -- -- Y Y FLUID81 轴对称-谐分析封闭流体 Y Y Y---- -- -- Y Y PLANE82 二维八节点结构实体 Y Y Y--Y -- -- Y Y PLANE83 八节点轴对称-谐分析结构实体 Y Y Y---- -- -- Y Y HYPER84 二维八节点超弹实体 Y Y Y---- -- -- Y Y HYPER86 三维超弹实体 Y Y Y---- -- -- Y Y VISCO88 二维八节点粘弹实体 Y Y Y---- -- -- Y Y VISCO89 三维二十节点粘弹实体 Y Y Y---- -- -- Y Y SHELL91 非线性分层结构壳 Y Y Y---- -- -- Y --SOLID92 三维十节点四面体结构实体 Y Y Y--Y -- -- Y Y SHELL93 八节点结构壳 Y Y Y--Y -- -- Y Y SOLID95 三维二十节点结构实体 Y Y Y--Y -- -- Y Y SHELL99 线性分层结构壳 Y Y Y--Y -- -- Y --VISCO106 二维大应变实体 Y Y Y---- -- -- Y Y VISCO107 三维大应变实体 Y Y Y---- -- -- Y Y VISCO108 二维八节点大应变实体 Y Y Y---- -- -- Y Y SHELL143 塑性壳 Y Y Y---- -- -- Y Y PLANE145 二维四边形结构实体p-单元 Y Y Y--Y -- -- Y Y PLANE146 二维三角形结构实体p-单元 Y Y Y--Y -- -- Y Y SOLID147 三维砖块结构实体P单元 Y Y Y--Y -- -- Y Y SOLID148 三维四面体结构实体P单元 Y Y Y--Y -- -- Y Y SHELL150 八节点结构壳P单元 Y Y Y--Y -- -- Y Y SURF151 二维热表面效应单元 Y Y Y--Y -- -- Y Y SURF152 三维热表面效应单元 Y Y Y--Y -- -- Y Y SURF153 二维结构表面效应单元 Y Y Y--Y -- -- Y Y SURF154 三维结构表面效应单元 Y Y Y--Y -- -- Y Y HYPER158 三维十节点四面体的U-P混合超弹单元 Y Y Y---- -- -- Y Y TARGE169 二维目标单元 Y Y Y---- -- -- Y Y TARGE170 三维目标单元 Y Y Y---- -- -- Y Y CONTA171 二维面-面接触单元 Y Y Y---- -- -- Y Y CONTA172 二维三节点的面-面接触单元 Y Y Y---- -- -- Y Y CONTA173 三维面-面接触单元 Y Y Y---- -- -- Y Y单元名称 说明MP ME ST DY PR EM FL PP ED CONTA174 三维八节点的面-面接触单元 Y Y Y---- -- -- Y Y CONTA178 三位点点接触单元 Y Y Y Y Y PRETS179 二维/三维预拉单元 Y Y Y---- -- -- Y Y LINK180 三维有限应变杆 Y Y Y--Y -- -- Y Y SHELL181 有限应变壳 Y Y Y--Y -- -- Y Y PLANE182 二维结构实体 Y Y Y--Y -- -- Y Y PLANE183 二维八节点结构实体 Y Y Y---- -- -- Y Y SOLID185 三维八节点结构实体 Y Y Y--Y -- -- Y Y SOLID186 三维二十节点结构实体 Y Y Y---- -- -- Y Y SOLID187 三维十节点四面体结构实体 Y Y Y---- -- -- Y Y BEAM188 三维有限应变梁 Y Y Y---- -- -- Y Y BEAM189 三维有限应变梁 Y Y Y---- -- -- Y Y BEAM191 三维20节点层结构实体 Y Y Y Y热单元INFIN9 二维无限边界 Y Y------ Y -- Y Y LINK31 辐射线单元 Y Y----Y -- -- Y Y LINK32 二维传导杆 Y Y----Y -- -- Y Y LINK33 三维传导杆 Y Y----Y -- -- Y Y LINK34 对流线单元 Y Y----Y -- -- Y Y PLANE35 二维六节点三角形热实体 Y Y----Y -- -- Y Y INFIN47 三维无限边界 Y Y------ Y -- Y Y PLANE55 二维热实体 Y Y----Y -- -- Y Y SHELL57 热壳 Y Y----Y -- -- Y Y SOLID69 三维热-电实体 Y Y----Y -- -- Y Y SOLID70 三维热实体 Y Y----Y -- -- Y Y MASS71 热质量 Y Y----Y -- -- Y Y PLANE75 轴对称-谐分析热实体 Y Y------ -- -- Y Y PLANE77 二维八节点热实体 Y Y----Y -- -- Y Y PLANE78 八节点轴对称-谐分析热实体 Y Y------ -- -- Y Y SOLID87 三维十节点四面体热实体 Y Y----Y -- -- Y Y SOLID90 三维二十节点热实体 Y Y----Y -- -- Y Y INFIN110 二维无限实体 Y Y------ Y -- Y Y INFIN111 三维无限实体 Y Y------ Y -- Y Y电磁单元INFIN9 二维无限边界 Y Y------ Y -- Y Y SOURC36 电流源 Y-------- Y -- Y Y INFIN47 三维无限边界 Y Y------ Y -- Y Y PLANE53 二维八节点磁实体 Y-------- Y -- Y Y SOLID96 三维磁标量实体 Y-------- Y -- Y Y SOLID97 三维磁实体 Y-------- Y -- Y Y INFIN110 二维无限实体 Y Y------ Y -- Y Y INFIN111 三维无限实体 Y Y------ Y -- Y Y INTER115 三维磁界面 Y-------- Y -- Y YSOLID117 三维磁实体 Y-------- Y -- Y Y HF118 二维高频四边形单元 Y Y Y HF119 三维四面体高频 Y-------- Y -- Y Y 单元名称 说明MP ME ST DY PR EM FL PP ED HF120 三维砖块/锲形高频 Y-------- Y -- Y Y PLANE121 二维八节点静电实体 Y-------- Y -- Y Y SOLID122 三维二十节点静电实体 Y-------- Y -- Y Y SOLID123 三维十节点四面体静电实体 Y-------- Y -- Y Y CIRCU124 通用电路 Y-------- Y -- Y Y CIRCU125 普通或齐纳击穿二极管单元 Y Y Y Y SOLID127 三维四面体静电实体P-单元 Y-------- Y -- Y Y SOLID128 三维砖块静电实体P-单元 Y-------- Y -- Y Y耦合场单元SOLID5 三维耦合场实体 Y Y------ Y -- Y Y PLANE13 二维耦合场实体 Y Y------ Y -- Y Y SOLID62 三维磁-结构实体 Y-------- -- -- Y Y PLANE67 二维热-电实体 Y Y----Y Y -- Y Y LINK68 热-电线单元 Y Y----Y Y -- Y Y SOLID98 四面体耦合场实体 Y Y------ Y -- Y Y TRANS126 机-电传感器单元 Y-------- -- -- Y Y SHELL157 耦合热-电壳 Y Y----Y Y -- Y Y流体单元FLUID29 二维声学流体 Y Y------ -- -- Y Y FLUID30 三维声学流体 Y Y------ -- -- Y Y FLUID116 热-流管单元 Y Y------ -- -- Y Y FLUID129 二维无限声学单元 Y Y------ -- -- Y Y FLUID130 三维无限声学单元 Y Y------ -- -- Y Y FLUID141 二维流体-热 Y-------- -- Y Y Y FLUID142 三维流体-热 Y-------- -- Y Y Y网格划分辅助单元MESH200 网格划分单元 Y Y Y Y Y Y Y Y YLS-DYNA 单元LINK160 显式三维杆单元 ------Y-- -- -- ----BEAM161 显式三维梁单元 ------Y-- -- -- ----SHELL163 显式结构薄壳 ------Y-- -- -- ----SOLID164 显式三维结构实体 ------Y-- -- -- ----COMBI165 显式弹簧-阻尼单元 ------Y-- -- -- ----MASS166 显式三维结构质量 ------Y-- -- -- ----LINK167 显式承拉杆单元 ------Y-- -- -- ----二. 单元图示三. 单元描述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”。
参考ANSYS的中文帮助文件接触问题(参考ANSYS的中文帮助文件)当两个分离的表面互相碰触并共切时,就称它们牌接触状态。
在一般的物理意义中,牌接触状态的表面有下列特点:1、不互相渗透;2、能够互相传递法向压力和切向摩擦力;3、通常不传递法向拉力。
接触分类:刚性体-柔性体、柔性体-柔性体实际接触体相互不穿透,因此,程序必须在这两个面间建立一种关系,防止它们在有限元分析中相互穿过。
――罚函数法。
接触刚度――lagrange乘子法,增加一个附加自由度(接触压力),来满足不穿透条件――将罚函数法和lagrange乘子法结合起来,称之为增广lagrange法。
三种接触单元:节点对节点、节点对面、面对面.接触单元的实常数和单元选项设置:FKN:法向接触刚度。
这个值应该足够大,使接触穿透量小;同时也应该足够小,使问题没有病态矩阵。
FKN值通常在0。
1~10之间,对于体积变形问题,用值1。
0(默认),对弯曲问题,用值0。
1。
FTOLN:最大穿透容差。
穿透超过此值将尝试新的迭代。
这是一个与接触单元下面的实体单元深度(h)相乘的比例系数,缺省为0.1。
此值太小,会引起收敛困难。
ICONT:初始接触调整带。
它能用于围绕目标面给出一个“调整带”,调整带内任何接触点都被移到目标面上;如果不给出ICONT值,ANSYS根据模型的大小提供一个较小的默认值(<0.03=PINB:指定近区域接触范围(球形区).当目标单元进入pinball区时,认为它处于近区域接触,pinball区是围绕接触单元接触检测点的圆(二维)或球(三维)。
可以用实常数PINB调整球形区(此方法用于初始穿透大的问题是必要的)PMIN和PMAX:初始容许穿透容差。
这两个参数指定初始穿透范围,ANSYS把整个目标面(连同变形体)移到到由PMIN和PMAX指定的穿透范围内,而使其成为闭合接触的初始状态.初始调整是一个迭代过程,ANSYS最多使用20个迭代步把目标面调整到PMIN和PMAX范围内,如果无法完成,给出警告,可能需要修改几何模型.TAUMAX:接触面的最大等效剪应力.给出这个参数在于,不管接触压力值多大,只要等效剪应力达到最大值TAUMAX,就会发生滑动。
MATRIX27-刚度、阻尼和质量矩阵单元MATRIX27单元描述MATRIX27 代表一种任意的单元,单元的几何特性无定义,但其弹性运动学响应可用刚度、阻尼或者质量系数来指定。
本矩阵单元连接2 个节点,每个节点有6 个自由度:沿节点坐标系x、y、z 方向的平动和绕节点坐标系x、y、z 方向的转动。
单元的详细特性可以参考理论手册中的MATRIX27 单元。
其他类似的,但是通用性较差的单元有弹簧-阻尼器(COMBIN14)和质量单元(MASS21)。
MATRIX27单元的输入数据单元的节点位置和坐标系如图27-1(MATRIX27 单元示意图)所示。
该单元由2 个节点和系数矩阵定义。
刚度、阻尼和质量矩阵中的常数可以作为单元的实常数输入。
刚度常数的单位是(力/长度)或(力×长度/弧度);阻尼常数的单位是(力×时间/长度)或(力×长度×时间/弧度);质量常数的单位是(力×时间2/长度)或(力×长度×时间2/弧度)。
图27-1 MATRIX27 单元示意图此单元生成的所有矩阵皆是12×12 维的。
自由度排列的顺序为:I 节点的X 方向平动自由度(UX)、Y 方向平动自由度(UY)、Z 方向平动自由度(UZ)、绕X 轴转动的自由度(ROTX)、绕Y 轴转动的自由度(ROTY)、绕Z 轴转动的自由度(ROTZ),然后是J 节点的如上6 个自由度。
如果有一个节点没有使用,则它在矩阵中对应的全部行和列默认为0。
矩阵常数须按照在“MATRIX27 输出数据”中的矩阵元素表来输入。
举一个简单的例子,假如要定义一个仅在节点坐标系的X 方向有刚度K 的弹簧,则应定义关键字KEYOPT(2)= 0 和KEYOPT(3) = 4,同时输入实常数C1 = C58 = K 和C7 = -K。
“MATRIX27 单元输入一览”给出了此单元输入的总结。
ANSYS 理论基础一、钢筋混凝土模型1、Solid65单元——模拟混凝土和岩石等抗压能力远大于抗拉能力的非均匀材料开发的单元,可以模拟混凝土中的加强钢筋(或玻璃纤维、型钢等);普通8节点三维等参元,增加针对混凝土材料参数和整体式钢筋模型;基本属性:——可以定义3种不同的加固材料;——混凝土具有开裂、压碎、塑性变形和蠕变的能力;—-加强材料只能受拉压,不能承受剪切力。
三种模型:分离式模型——把混凝土和钢筋作为不同的单元来处理,各自划分单元,或钢筋视为线单元(杆件link-spar8或管件pipe16,20);钢筋和混凝土之间可以插入粘结单元来模拟界面的粘结和滑移;整体式模型——将钢筋分布于整个单元中,假定混凝土和钢筋粘结很好,并把单元视为连续均匀材料;组合式模型—-分层组合式:在横截面上分成许多混凝土层和若干钢筋层,并对截面的应变作出某些假设(如应变沿截面高度为直线);或采用带钢筋膜的等参单元。
2、本构模型线性弹性、非线性弹性、弹塑性等;强度理论——Tresca、V on Mises、Druck —Prager等;3、破坏准则单轴破坏(Hongnested等)、双轴破坏(修正的莫尔库仑等)、三轴破坏(最大剪应力、Druck—Prager等),三参数、五参数模型;混凝土开裂前,采用Druck—Prager屈服面模型模拟塑性行为;开裂失效准则,采用William-Warnke五参数强度模型.4、基本数据输入混凝土:ShrCf-Op—张开裂缝的剪切传递系数,0~1ShrCf—Ol—闭合裂缝的剪切传递系数,0。
9~1UnTensSt—抗拉强度,UnCompSt—单轴抗压强度,(若取-1,则以下不必要)BiCompSt—双轴抗压强度,HydroPrs—静水压力,BiCompSt—静水压力下的双轴抗压强度,UnCompSt-静水压力下的单轴抗压强度,TenCrFac—拉应力衰减因子。
加固材料(材料号、体积率、方向角)二、其他材料模型在Ansys中,可在Help菜单中查阅各种不同单元的特性.例1、矩形截面钢筋混凝土板在中心点处作用-2mm的位移,分析板的受力、变形、开裂(采用整体模型分析法).材料性能如下:1、混凝土弹性模量E=24GPa,泊松比ν=0。
ANSYS结构分析指南(上)第一章结构分析概述1.1 结构分析定义结构分析是有限元分析方法最常用的一个应用领域。
结构这个术语是一个广义的概念,它包括土木工程结构如桥梁和建筑物,汽车结构如车身骨架,海洋结构如船舶结构,航空结构如飞机机身,还包括机械零部件如活塞、传动轴等。
1.2 结构分析的类型在 ANSYS 产品家族中有七种结构分析的类型。
结构分析中计算得出的基本未知量(节点自由度)是位移。
其他的一些未知量,如应变、应力和反力可通过节点位移导出。
包含结构分析功能的ANSYS产品有:ANSYS/Multiphysics,ANSYS/Mechanical, ANSYS/S tructural和ANSYS/Professional。
下面简单列出了这七种类型的结构分析:静力分析--用于求解静力载荷作用下结构的位移和应力等。
包括线性和非线性分析。
非线性分析涉及塑性、应力刚化、大变形、大应变、超弹性、接触面和蠕变等。
模态分析--用于计算结构的固有频率和模态。
提供了不同的模态提取方法。
谐波分析--用于确定结构在随时间正弦变化的载荷作用下的响应。
瞬态动力分析--用于计算结构在随时间任意变化的载荷作用下的响应,并且可计及上述静力分析中提到的所有的非线性特性。
谱分析--是模态分析的扩展,用于计算由于响应谱或 PSD 输入(随机振动)引起的应力和应变。
屈曲分析--用于计算曲屈载荷和确定曲屈模态。
ANSYS 可进行线性(特征值)屈曲和非线性曲屈分析。
显式动力分析--ANSYS/LS-DYNA 可用于计算高度非线性动力学问题和复杂的接触问题。
此外,除前面提到的七种分析类型外,还可以进行如下的特殊分析:断裂力学复合材料疲劳分析p-Method梁分析1.3 结构分析所使用的单元从简单的杆单元和梁单元,一直到较为复杂的层合壳单元和大应变实体单元,绝大多数的 ANSYS 单元类型都可用于结构分析。
注意--显式动力分析只能采用显式动力单元(LINK160、BEAM161、PLANE162、SHELL163、SOLID164、COMBI165、MASS166、LINK167)。
Ansys的热载荷及热单元类型Ansys的热负荷和AnsysANSYS类型的六个热负荷提供了总共六个负荷,这些负荷可应用于实体模型或单元模型,包括温度、热通量、对流、热通量、生热率和热辐射率1.温度是第一种边界条件。
温度可应用于有限元模型的节点或实体模型的关键点、线段和表面。
2.热流率热流-一种节点集中载荷,仅适用于节点或关键点,主要用于线元模型注意:如果温度和热流同时作用于某个节点,ANSYS会读取温度值进行计算。
3.对流对流是一种用于计算流体和固体之间热交换的表面载荷它可以应用于有限元模型的节点和元素,也可以应用于实体模型的线段和曲面4.热通量热通量,也称为热通量,单位为W/m2热流密度是代表单位面积热流率的表面负荷。
当单位面积的热通量已知时,可以将热通量施加到模型的相应外表面如果输入值为正,则意味着热流流入装置;否则,这意味着热流流出装置。
它可以应用于有限元模型的节点和元素,也可以应用于实体模型的线段和曲面表示热流密度和对流可以施加在同一外表面上,但ANSYS将读取最后施加的表面载荷进行计算5.生热率如前所述,生热率可视为材料的基本属性,并可作为载荷应用于元件。
它可以应用于有限元模型的节点和元素,也可以应用于实体模型的关键点、线段、曲面和实体。
6.发射率也是一个表面载荷,通常应用于实体的外表面它可以应用于有限元模型的节点和元素,也可以应用于实体模型的线段和曲面Ansys热元素类型ANSYS 10.0热分析提供了总共40多种元素,包括辐射元素、对流元素、特殊元素和耦合场元素等其中,热分析常用的单元有16种:点质量71 LINK32线LINK33 LINK34面表面151表面152平面55平面77二维实体平面35平面75平面78固体87 873三维实体壳每个单元一次引入吗?质量71尺寸:2D 1D,3D节点数:1自由度:温度属性:质量单元几何SOLID70 SOLID90 SHELL57 1节点单元2D 2节点热传导单元3D 3节点热传导单元2节点热对流单元2节点热辐射单元2D 2节点3节点4节点4节点4节点5节点8节点9节点单元4节点四边形单元8节点四边形单元6节点三角形单元4节点轴对称单元8节点轴对称单元10节点四面体单元8-节点LINK31尺寸:2D和3D节点数:2自由度:温度属性:散热单元的几何图形?LINK32尺寸:2D节点数:2自由度:温度属性:导热单元的几何形状?LINK33尺寸:3D节点数:2个自由度:温度属性:导热单元的几何形状?LINK34尺寸:2D和3D节点数:2个自由度:温度属性:热对流单元的几何图形?表面151尺寸:2D节点数:2、3或4自由度:温度属性:表面元素几何①2节点元素②3节点元素③4节点元素?SURF152维度:2D节点:4、5、8或9自由度:温度属性:表面元素几何①4节点元素②5节点元素③8节点单元④9节点单元259平面35维:2D节点数:6个自由度:温度属性:平面三角形元素的几何图形?平面55尺寸:2D节点数:4自由度:温度属性:平面四边形单元的几何图形?平面75尺寸:2D节点数:4个自由度:温度属性:平面轴对称元素几何图形?平面77尺寸:2D节点数:8自由度:温度属性:平面四边形单元几何(提示:适合模拟表面边界)?平面78尺寸:2D节点数:8自由度:温度属性:平面轴对称元素几何图形?SOLID70尺寸:3D节点数量:8个自由度:温度属性:六面体元素几何图形?SOLID87尺寸:3D节点数:10自由度:温度属性:四面体单元几何(提示:适用于不规则形状的几何划分)?SOLID90尺寸:3D节点数:20自由度:温度属性:六面体单元几何图形(提示:适合模拟表面边界)?外壳57尺寸:3D节点数量:4个自由度:温度属性:外壳元素几何图形。
把搜集到得ANSYS单元类型向大伙儿交流下。
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紧密相关。
在选择单元类型前,第一你要对问题本身有超级明确的熟悉,然后,关于每一种单元类型,每一个节点有多少个自由度,它包括哪些特性,能够在哪些条件下利用,在ANSYS的帮忙文档中都有超级详细的描述,要结合自己的问题,对照帮忙文档里面的单元描述来选择适当的单元类型。
1.该选杆单元(Link)仍是梁单元(Beam)?那个比较容易明白得。
杆单元只能经受沿着杆件方向的拉力或压力,杆单元不能经受弯矩,这是杆单元的大体特点。
梁单元那么既能够经受拉,压,还能够经受弯矩。
若是你的结构中要经受弯矩,确信不能选杆单元。
关于梁单元,经常使用的有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,能够解决3维的空间梁问题。
3)beam188是3D梁单元,能够依照需要自概念梁的截面形状。
2.关于薄壁结构,是选实体单元仍是壳单元?关于薄壁结构,最好是选用shell单元,shell单元能够减少计算量,若是你非要用实体单元,也是能够的,可是如此计算量就大大增加了。
而且,若是选实体单元,薄壁结构经受弯矩的时候,若是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。
实际工程中经常使用的shell单元有shell63,shell93。
shell63是四节点的shell单元(能够退化为三角形),shell93是带中间节点的四边形shell单元(能够退化为三角形),shell93单元由于带有中间节点,计算精度比shell63更高,可是由于节点数量比shell63多,计算量会增大。
关于一样的问题,选用shell63就足够了。
除shell63,shell93之外,还有很多其他的shell单元,譬如shell91,shell131,shell163等等,这些单元有的是用于多层铺层材料的,有的是用于结构显示动力学分析的,一样新手很少涉及到。
通常情形下,shell63单元就够用了。
3.实体单元的选择。
实体单元类型也比较多,实体单元也是实际工程中利用最多的单元类型。
经常使用的实体单元类型有solid45, solid92,solid185,solid187这几种。
其中把solid45,solid185能够归为第一类,他们都是六面体单元,都能够退化为四面体和棱柱体,单元的要紧功能大体相同,(SOLID185还能够用于不可紧缩超弹性材料)。
Solid92, solid187能够归为第二类,他们都是带中间节点的四面体单元,单元的要紧功能大体相同。
实际选用单元类型的时候,究竟是选择第一类仍是选择第二类呢?也确实是究竟是选用六面体仍是带中间节点的四面体呢?若是所分析的结构比较简单,能够很方便的全数划分为六面体单元,或绝大部份是六面体,只含有少量四面体和棱柱体,现在,应该选用第一类单元,也确实是选用六面体单元;若是所分析的结构比较复杂,难以划分出六面体,应该选用第二类单元,也确实是带中间节点的四面体单元。
新手最容易犯的一个错误确实是选用了第一类单元类型(六面体单元),可是,在划分网格的时候,由于结构比较复杂,六面体划分不出来,单元全数被划分成了四面体,也确实是退化的六面体单元,这种情形,计算出来的结果的精度是超级糟糕的,有时候即便你把单元划分的很细,计算精度也很差,这种情形是绝对要幸免的。
六面体单元和带中间节点的四面体单元的计算精度都是很高的,他们的区别在于:一个六面体单元只有8个节点,计算规模小,可是复杂的结构很难划分出好的六面体单元,带中间节点的四面体单元恰好相反,不管结构何等复杂,总能轻易地划分出四面体,可是,由于每一个单元有10个节点,总节点数比较多,计算量会增大很多。
前面把经常使用的实体单元类型归为2类了,关于同一类型中的单元,应该选哪一种呢?通常情形下,同一个类型中,各类不同的单元,计算精度几乎没有什么明显的不同。
选取的大体原那么是优先选用编号高的单元。
比如第一类中,应该优先选用solid185。
第二类里面应该优先选用solid187。
ANSYS的单元类型是在不断进展和改良的,一样功能的单元,编号大的往往意味着在某些方面有优化或增强。
关于实体单元,总结起来就一句话:复杂的结构用带中间节点的四面体,优选solid187,简单的结构用六面体单元,优选solid185。
Mass21是由6个自由度的点元素,x,y,z三个方向的线位移和绕x,y,z 轴的旋转位移。
每一个自由度的质量和惯性矩别离概念。
Link1可用于各种工程应用中。
根据应用的不用,可以把此元素看成桁架,连杆,弹簧,等。
这个2维杆元素是一个单轴拉压元素,在每个节点都有两个自由度。
X,y,方向。
铰接,没有弯矩。
Link8可用于不同工程中的杆。
可用作模拟构架,下垂电缆,连杆,弹簧等。
3维杆元素是单轴拉压元素。
每个点有3个自由度。
X,y,z 方向。
作为铰接结构,没有弯矩。
具有塑性,徐变,膨胀,应力强化和大变形的特性。
Link10 3维杆元素,具有双线性劲度矩阵的特性,单向轴拉(或压)元素。
对于单向轴拉,如果元素变成受压,则硬度就消失了。
此特性可用于静力钢缆中,当整个钢缆模拟成一个元素时。
当需要静力元素能力但静力元素又不是初始输入时,也可用于动力分析中。
该元素是shell41的线形式,keyopt(1)=2,’cloth’选项。
如果分析的目的是为了研究元素的运动,(没有静定元素),可用与其相似但不能松弛的元素(如link8和pipe59)代替。
当最终的结构是一个拉紧的结构的时候,Link10也不能用作静定集中分析中。
但是由于最终局于一点的结果松弛条件也是有可能的。
在这种情况下,要用其他的元素或在link10中使用‘显示动力’技术。
Link10每个节点有3个自由度,x,y,z方向。
在拉(或压)中都没有抗弯能力,但是可以通过在每个link10元素上叠加一个小面积的量元素来实现。
具有应力强化和大变形能力。
Link11用于模拟水压圆筒以及其他经受大旋转的结构。
此元素为单轴拉压元素,每个节点有3个自由度。
X,y,z方向。
没有弯扭荷载。
Link180可用于不同的工程中。
可用来模拟构架,连杆,弹簧,等。
此3维杆元素是单轴拉压元素,每个节点有3个自由度。
X,y,z方向。
作为胶接结构,不考虑弯矩。
具有塑性,徐变,旋转,大变形,大应变能力。
link180在任何分析中都包括应力强化项(分析中,nlgeon,on),此为缺省值。
支持弹性,各向同性硬化塑性,运动上的硬化塑性,希尔各向异性塑性,chaboche 非线性硬化塑性和徐变等。
Beam3单轴元素,具有拉,压,弯性能。
在每个节点有3个自由度。
X,y,方向以及绕z轴的旋转。
Beam4是具有拉压扭弯能力的单轴元素。
每个节点有6个自由度,x,y,z,绕x,y,z轴。
具有应力强化和大变形能力。
在大变形分析中,提供了协调相切劲度矩阵选项。
Beam23单轴元素,拉压和受弯能力。
每个节点有3个自由度。
该元素具有塑性,徐变,膨胀能力。
如果这些影响都不需要,可使用beam3,2维弹性梁。
Beam24 3维薄壁梁。
单轴元素,任意截面都有拉压、弯曲和St. Venant 扭转能力。
可用于任何敞开的和单元截面。
该元素每个节点有6个自由度:x,y,z和绕x,y,z方向。
该元素在轴向和自定义的截面方向都具有塑性,徐变和膨胀能力。
若不需要这些能力,可用弹性梁beam4或beam44。
Pipe20和beam23也具有塑性,徐变和膨胀能力。
截面是通过一系列的矩形段来定义的。
梁的纵轴向方向由第三个节点指明。
Beam44 3维弹性锥形不对称梁。
单轴元素,具有拉压扭和弯曲能力。
该元素每个节点有6个自由度:x,y,z和绕x,y,z方向。
该元素允许每个端点具有不均匀几何特性,并且允许端点与梁的中性轴偏移。
若不需要这些特性,可采用beam4。
该元素的2维形式是beam54。
该元素也提供剪应变选项。
还提供了输出作用于单元上的与单元同方向的力的选项。
具有应力强化和大变形能力。
Beam54单轴元素,拉压和受弯能力. 每个节点有3个自由度。
该元素允许在端点有不均匀几何性质。
允许端点偏移梁的轴心。
无塑性徐变或膨胀能力。
有应力强化能力。
剪切变形和弹性基础影响也体现在选项中。
还可打印作用于元素上的沿元素方向的力。
Beam188 3维线性有限应力梁。
适用于分析短粗梁结构。
该元素基于timoshenko梁理论。
包括剪应变。
Beam188是一个三维线性(2节点)梁。
每个节点有6或7个自由度,具体依赖于keyopt(1)的值。
Keyopt(1)=0为每个节点6个自由度。
包括x,y,z方向和绕x,y,z方向。
=1还考虑了扭转自由度。
该元素适用于线性,大旋转和大应变非线性。
包括应力强化项在任何分析中,都缺省为nlgeom=on.。
该选项为元素提供了分析曲屈、侧移和扭转的能力。
Beam189 3维二次有限应力梁。
适用于分析短粗梁结构。
该元素基于timoshenko梁理论。
包括剪应变。
Beam189是一个三维二次(3节点)梁。
每个节点有6或7个自由度,具体依赖于keyopt(1)的值。
Keyopt(1)=0为每个节点6个自由度。
包括x,y,z方向和绕x,y,z方向。
=1还考虑了扭转自由度。
该元素适用于线性,大旋转和大应变非线性。
包括应力强化项在任何分析中,都缺省为nlgeom=on.。
该选项为元素提供了分析曲屈、侧移和扭转的能力。
Plane2 2维6节点3角形结构实体。
具有二次位移,适用于模拟不规则网格。
该元素有6个结点定义,每个节点2个自由度,分比为x,y方向。
可将其用于平面单元(平面应力或平面应变)或是轴对称单元。
具有塑性,徐变,膨胀,应力强化,大变形,大应变能力。
Plane25 轴对称协调4节点结构体。
用于承受非轴对称荷载的2维轴对称结构。
如弯曲,剪切或扭转。
该元素由4个节点定义,每个节点3个自由度:x,y,z方向。
对于非扭转节点,这3个方向分别代表半径,轴向和切线方向。
给元素是plane42的一般模式,2为结构单元,和在不一定为轴对称。
Plane42 2维实体。
该元素即可用于平面单元(平面应力或平面应变)x,y方向。
具有塑性,徐变,膨胀,应力强化,大变形,大应变能力。
Plane82 二维8节点实体。
该元素是plane42的高次形式。
它为混合(四边形-三角形)自动网格划分提供了更精确的求解结果,并能承受不规则形状而不会产生任何精度上的损失。
8节点元素具有位移协调形状,适用于模拟弯曲边界。