ANSYS单元类型选择Word文档格式.docx

ANSYS单元类型选择Word文档格式.docx

《ANSYS单元类型选择Word文档格式.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《ANSYS单元类型选择Word文档格式.docx（14页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。

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。

Link103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。

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。

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。

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。

Beam243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。

Beam443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。

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。

Beam1883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。

Beam1893维二次有限应力梁。

Beam189是一个三维二次（3节点）梁。

Plane22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。

Plane422维实体。

该元素即可用于平面单元（平面应力或平面应变）也可用于轴对称单元。

该元素由4个节点定义，每个节点2个自由度：

x,y方向。

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。

该元素由8个节点定义，每个节点2个自由度，x,y方向。

可用于平面单元也可用于轴对称单元。

并提供不同的输出选项。

Plane83二维8节点实体。

该元素每个节点3个自由度：

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。

该元素是plane25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。

该元素也是plane82的一般轴向形式，其荷载不需要对陈。

Plane145二维四边形实体p-元素。

Plane145是一个四边形p-元素，支持最高为8次的多项式。

可用于平面单元也可用于轴对称单元。

Plane146二维三角形实体p-元素。

Plane145是一个三角形p-元素，支持最高为8次的多项式。

该元素由6个节点定义，每个节点2个自由度，x,y方向。

Plane1822维4节点实体。

该元素用于2维模型。

该元素由4个节点定义，每个节点2个自由度，x,y方向。

可用于平面单元也可用于轴对称单元。

具有塑性，超弹性，应力强化，大变形，大应变能力。

可用来模拟几乎不能压缩的次弹性材料和完全不能压缩的超弹性材料的变形。

Plane1832维8节点实体。

具有塑性，超弹性，应力强化，大变形，大应变能力。

支持初始应力。

Solid453-D实体。

用于3维实体结构模型。

8个节点，每个节点3个自由度，x,y,z三个方向。

该元素有塑性，徐变，膨胀，应力强化，大变形和大应变能力。

提供带有沙漏控制的缩减选项。

各向异性选用solid64.。

solid45的高次形式使用solid95.

Solid463维8节点分层实体。

是solid45的分层形式，用于模拟分层壳或实体。

该元素允许达到250层。

如果需要超过250层，需要用到一个构成矩阵选项。

该元素也可通过选择的方法进行累积。

每个节点有3个自由度：

Solid643维各向异性实体。

该元素有8个节点定义，每个节点3个自由度：

提供限制特大位移以及定义输出位置的选项。

该元素有各种不同的应用，如用于晶体和合成物。

Solid653维钢筋混凝土实体。

该元素用含钢筋或不含钢筋的3维实体。

该实体能被拉裂或压碎。

用于混凝土时，例如，元素的实体能力可以用来模拟混凝土，而钢筋能力用来模拟钢筋性能。

在其他情况下，该元素还可用于加固合成物（如玻璃纤维）和地质材料（如石块）。

元素由8个节点定义，每个节点3个自由度：

x,y,z方向。

可以定义3个不同钢筋。

混凝土元素与solid45相似，只是比它多了能被拉裂和压碎的能力。

该元素最重要的方面是它具有非线性材料的性能。

混凝土可以（在三个正交方向）开裂、压碎、塑性变形和徐变。

钢筋可以抗拉压，但不能抗剪。

也可以具有塑性变形和徐变的性能。

Solid923维10节点四面体结构实体。

该元素由10个节点定义，每个节点3个自由度：

Solid953维20节点实体。

该元素是solid45的高次形式。

能够用于不规则形状，而且不会在精度上有任何损失。

该元素具有位移协调形状，适用于模拟弯曲边界。

该元素由20个节点定义，每个节点3个自由度：

该元素具有空间的任何方向。

并具有塑性，徐变，膨胀，应力强化，大变形，大应变能力。

同时提供多种输出选项。

Solid1473维砖实体p-元素。

可支持最高为8次的多项式。

该元素由20个节点定义，每个节点3个自由度：

Solid1483维四面体实体p-元素。

Solid1853维8节点实体。

该元素用来模拟3维实体。

由8个节点定义，每个节点3个自由度：

具有塑性，超弹性，应力强化，徐变，大变形，大应变能力。

Solid1863维20节点实体。

具有塑性，超弹性，应力强化，徐变，大变形，大应变能力。

同时提供多种输出选项。

Solid1873维10节点四面体实体。

该元素具有空间的任何方向。

Solid1913维20节点分层实体。

是solid95的分层形式，用于模拟分层的壳或实体。

该元素允许达到100层。

如果超过100层，可通过累积的方法得到。

该元素由20个节点定义，每个节点有3个自由度：

具有应力强化能力。

Shell28剪扭面板。

该元素用来在框架结构中传递剪力。

x,y,z方向或绕x,y,z轴旋转方向。

Shell41薄膜壳。

该元素为3为元素，有膜刚度没有弯曲刚度。

用于弯曲处于次要位置的壳结构。

x,y,z方向。

该元素具有可变厚度，应力强化，大应变和cloth选项。

Shell434节点塑性大应变桥。

尤其适用于模拟线性，弯曲，中厚度壳结构。

x,y,z方向和绕x,y,z轴旋转方向。

在平面内的所有方向，变形都是线性的。

对于平面外运动，可使用混合张量差值法。

该元素具有塑性，徐变，应力强化，大变形，大应变能力。

Shell51轴对称壳。

每个节点有4个自由度：

x,y,z方向和绕z轴旋转方向。

圆锥壳元素的极限方向会产生圆柱桥或圆环壳。

该壳单元具有线性变化的厚度。

具有塑性，徐变，膨胀，应力强化，大变形，扭转能力。

Shell61轴对称协调壳体。

该元素每个节点4个自由度：

x,y,z方向和绕z轴旋转方向。

荷载可以是轴对称的也可以是非轴对称的。

Shell63弹性壳。

具有弯矩和薄膜特性。

可承受与平面同方向及法线方向的荷载。

每个节点6个自由度：

x,y,z方向和绕x,y,z轴方向。

有应力强化和大变形能力。

提供用于大变形分析的连续性相切矩阵。

Shell91非线性分层壳体。

该元素用于分层壳模型或者用来模拟厚的夹层结构。

一般shell99比shell91效率更高。

使用夹层选项的最高允许的不同层数为100。

Shell99可以允许更多的层数，但不具有非线性特性。

Shell938节点壳体。

尤其适用于模拟弯曲壳体。

在平面内的各方向变形都为二次。

具有塑性，应力强化，大变形，扭转能力。

Shell99线性分层壳体。

用于模拟壳模型的分层部分。

但是shell99不像shell91具有非线性特性，它具有较小的公式编辑时间。

shell99最多可允许250层。

如果超过250层，可以由用户输入构成矩阵。

Shell1434节点塑性小应变壳体。

尤其适用于模拟非线性，平面或弯曲，薄或中厚的壳体。

在平面内的所有方向，变形都是线性的。

具有塑性，徐变，应力强化，大变形，小应变能力。

对于大变形分析提供协调正切刚度矩阵（即，由主正切刚度矩阵加上协调应力刚度矩阵）选项。

对于大应变，包括由于大的膜应力导致的厚度变化，可以使用塑性大应变壳shell43。

对于薄壳，如果不需要塑性和徐变，可以使用弹性四边形壳shell63。

Shell1508节点壳体p-元素。

支持最高为8次的多项式。

该元素尤其适用于模拟弯曲壳。

Shell181有限应变壳。

适用于分析薄到中厚的壳体。

该元素为4节点元素，每个节点6个自由度：

脱化的三角形选项只能在产生网格以后用作填充单元。

该元素尤其适用于线性，大旋转，和／或大应变非线性分析。

在非线性分析中，可以计算出壳厚度的变化。

在元素范围内，支持完全和简化的积分制度。

Shell181还解决的分布力的附加影响。

在shell43遇到收敛困难时，可以由shell181来代替。

Combin14弹簧—阻尼。

可用于一维、二维或三维空间在纵向或扭转的弹性—阻尼。

考虑为纵向弹簧—阻尼时，该元素受单轴向拉压，每个节点有3个自由度，x,y,z方向。

不考虑弯曲或扭转。

考虑为扭转弹簧—阻尼时，该元素受纯扭转，每个节点有3个绕x,y,z旋转方向的自由度。

不考虑弯曲或轴向荷载。

该元素没有质量。

质量可用mass21来仿真。

单元系列：

（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"

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（比如模拟梁版结构时常要把板中面望上偏置），可以分层，等等。

（4）solid（体）系列

土木中常用的就solid45、46、65、95等。

45就不用多说了，95是它的带中结点版本。

solid46可以容忍单元的长厚比达到20比1，可以用来模拟钢板碳纤维板钢管等。

solid65是专门的混凝土单元，可以考虑开裂，这个讨论得很多了，清华的陆新征写的一个讲义（）里面有详细解释。

（5）combin（弹簧）系列

常用的有7、14、39、40等。

7可以用来模拟铰接点。

14是最简单的带阻尼弹簧。

39是非线性弹簧，在实常数中可以灵活定义力－位移关系，可用来模拟钢筋与混凝土的粘结滑移等。

40可模拟隔震结构（据说）。

（6）contact（接触）系列

常用的有conta52，可用来模拟橡胶垫支座。

这个很简单，可以用命令流添加（eintf）。

TARGE16*和CONTA17*系列可用接触向导添加，三维的接触往往会造成收敛困难，和混凝土非线性分析一样，需要凭经验调参数反复试算。

ansys单元的选择：

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。

除了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，一般新手很少涉及到。

通常情况下，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使用最多的单元类型。

常用的实体单元类型有solid45,solid92,solid185,solid187这几种。

其中把solid45,solid185可以归为第一类，他们都是六面体单元，都可以退化为四面体和棱柱体，单元的主要功能基本相同,（SOLID185还可以用于不可压缩超弹性材料）。

Solid92,solid187可以归为第二类，他们都是带中间节点的四面体单元