ANSYS单元理论知识

1 4.2 平面单元 PLANE2

单元性质：2 维6节点三角形实体结构单元

有效产品：MP ME ST <> <> PR <> <> <> PP ED

PLANE2 单元说明

PLANE2 是一个6节点三角形单元，与 8 节点的PLANE82单元兼容。本单元具有一个二次的位移函数，可以较好地适应不规则的模型网格 (比如由不同的

CAD/CAM系统所产生的模型)。

本单元有6个节点，每个节点有 2 个自由度，分别为 x 和 y 方向的平移，既可用作平面单元 (平面应力或平面应变)，也可以用作轴对称单元。本单元具有塑性、蠕变、辐射膨胀、应力刚度、大变形以及大应变的能力。关于本单元的更多细节见 ANSYS 公司理论手册 中的 PLANE2。

图 2.1 PLANE2 单元几何

PLANE2 输入数据

在图 2.1: "PLANE2 单元几何" 中给出了 PLANE2 单元的几何形状，节点位置和坐标系。

除了节点外。单元输入数据还包括一个厚度 (仅当 KEYOPT(3) = 3 时) 以及正交异性材料特性。正交异性材料的方向与单元坐标系方向一致，单元坐标系的方向在 "坐标系" 中说明。

单元载荷在 "节点和单元载荷" 中说明。压力可以作为单元边界上的面载荷输入，如 图 2.1: "PLANE2 单元几何" 中带圆圈数字所示。正压力指向单元内 2 部。可以输入温度和流量作为单元节点处的体载荷。节点 I 处的温度 T(I) 默认为 TUNIF。如果不给出其它节点处的温度，则默认等于 T(I)。如果给出了所有角节点的温度，各中间节点的温度默认为其相邻角节点温度的平均值。对于任何其它的输入方式，未给定的温度默认为 TUNIF。对于流量的输入与此类似，只是默认值用零代替了 TUNIF。

对平面问题，除了 KEYOPT(3) = 3 的情况外，本单元如有节点力，应输入每单位厚度的力值；对轴对称问题应输入整个圆周 (360°) 的力值。

! ANSYS命令流学习笔记18-表面效应单元surface effect

!学习重点：

!1 表面载荷的施加

当施加表面载荷时，在WorkBench中可以很方便地施加。但其本质也是借助表面效应单元来完成的。譬如当实体结构表面施加沿切向或者任何方向的均布载荷（甚至不均布?）时，都可以使用表面效应单元。

!2 表面效应单元的建立

表面单元，意思就是要依附于现有单元的表面，利用现有节点形成单元，因此单元增加，而节点不增加。单元通过制定坐标系方向等，施加不同方向的载荷。

!3 表面效应单元的典型应用

目前可以使用的表面效应单元：对二维问题：SURF151和SURF153；对三维问题：SURF152和SURF154。 151和152为热表面效应单元，153和154为结构表面效应单元。

表面单元可以很好用，如下例子中的通过表面施加扭矩；总之就是定义与表面成各种方向力的载荷。在热流问题也有广泛应用。

!问题描述

! 在workbench中可以轻松实现其定义，根据图示边界条件，得出位移结果如右图。这里把此问题转到APDL里运行。并再熟悉一下接触设定。（案例参考ansys官方教程，有点不同）

!APDL命令：

finish

/clear

/title,surf effect

~parain,'2s','x_t' !导入当前路径下的2s.x_t文件，包括所有体面线。实在不想在APDL里建模了，这是在SCDM中建模导出的文件。

/facet,normal

/replot !单位m、Pa

!!!以上导入x_t模型

/prep7

et,1,solid185

r,2

real,2

et,2,surf154

mp,ex,1,2.1e11

mp,prxy,1,0.3 !定义材料1为结构钢

mshape,0,3D

mshkey,2

esize,0.0005 !网格无关分析之后，选择该尺寸，因为接触存在，网格需要细分

目 录

目 录................................................................................................................................................ 1

1. LINK1 .................................................................................................................................... 2

2. LINK8 .................................................................................................................................... 4

3. LINK10 .................................................................................................................................. 6

4. BEAM3 .................................................................................................................................. 8

5. BEAM23 ...............................................................................................................................11

一、关于实常数

实常数对于不同的单元有不同的用途，一般的用途为：

1.梁单元：

梁单元建模时只是一条线，为了设置单元的面积、惯性矩、高度等属性，需要为实常数来设置。

2.板壳单元：

板单元建模时只是一个面，面的厚度等属性要能过实常数来设置

3.实体单元

对于平面四边形单元，若是平面应力问题且厚度不为1时，要在实常数中设置单元的厚度。

4.弹簧单元

弹簧单元建模时只是一条线，弹簧的刚度、阻尼系数等要通过实常数设置

二、测距离

在列表里看一下关键点的坐标，然后算一下就行了

在modeling\check geom\kp distances也可以直接测距离

三、重力加速度

重力加速度方向与惯性力方向相反，或者说与重力方向相反，所以施加重力加速度时其方向也要与重力方向相反。

四、组件与部件的运用（方便选择）—ansys实用教程94页

Utility Menu—select—components Manager

五、网格划分时出现警告：area 1 is irregular.cannot be map meshed with

quadrilaterals.

这是因为对面进行映射网格划分时，要求边的边界由3条或4条线组成，而面1的边界线肯定是超过了4条，这样九需要通过线的连接使其满足映射网格划分的要求。线的连接通过meshing—concatenate—lines实现。

六、在ANSYS中建模后，能否把结构整体的质量、惯性矩等计算出来？

答： Preprocessor>Operate>Calc Geom Items,可以求出面积、体积、形心、惯性矩等，如果给定了密度，也可以知道质量。