ANSYS高效率建模方法单元种类

......高效率建模方法-单元种类常用单元的形状点(质量)线(弹簧，梁，杆，间隙)面(薄壳,二维实体,轴对称实体)线性二次体(三维实体)线性二次................................高效率建模方法-单元种类(续)在单元手册(资料或在线帮助)中，ANSYS单元库有100多种单元类型，其中许多单元具有好几种可选择特性来胜任不同的功能。你要做的工作就是将单元的选择范围缩小到少数几个单元上。具体单元名称单元图示ANSYS单元名称单元特性(类别,编号)准则高效率建模方法-单元种类(续)在结构分析中，结构的应力状态决定单元类型的选择。选择维数最低的单元去获得预期的结果(尽量做到能选择点而不选择线，能选择线而不选择平面，能选择平面而不选择壳，能选择壳而不选择三维实体).对于复杂结构，应当考虑建立两个或者更多的不同复杂程度的模型。你可以建立简单模型，对结构承载状态或采用不同分析选项作实验性探讨。高效率建模方法-单元种类(续)主要单元类型举例

线单元:Beam(梁)单元是用于螺栓(杆)，薄壁管件，C形截面构件，角钢或者狭长薄膜构件(只有膜应力和弯应力的情况)等模型。Spar(杆)单元是用于弹簧，螺杆，预应力螺杆和薄膜桁架等模型。Spring

单元是用于弹簧，螺杆，或细长构件，或

通过刚度等效替代复杂结构等模型。高效率建模方法-单元种类(续)主要单元类型举例

壳单元:Shell

(壳)单元用于薄面板或曲面模型。

壳单元分析应用的基本原则是每块面板的主尺寸不低于其厚度的10倍。准则高效率建模方法-单元种类(续)主要单元类型举例

X-Y平面单元:在整体笛卡尔X-Y平面内（模型必须建在此面内），有几种类型的ANSYS单元可以选用。其中任何一种单元类型只允许有平面应力、平面应变、轴对称、和/或者谐结构特性。

平面应力或应变:OKNJMPLIIJK,L,OPNMTriangularOptionY(orAxial)X(orRadial)高效率建模方法-单元种类(续)主要单元类型举例平面应力

假定在Z方向上的应力为零，主要有以下特点：当Z方向上的几何尺寸远远小于X和Y方向上的尺寸才有效。所有的载荷均作用在XY平面内。在Z方向上存在应变。运动只在XY平面内发生。允许具有任意厚度(Z方向上)。平面应力

分析是用来分析诸如承受面内载荷的平板、承受压力或远离中心载荷的薄圆盘等结构。高效率建模方法-单元种类(续)主要单元类型举例平面应变

假定在Z方向的应变为零，主要具有以下特点：当Z方向上的几何尺寸远远大于X和Y方向上的尺寸才有效。所有的载荷均作用在XY平面内。在Z方向上存在应力。运动只在XY平面内发生。平面应变分析是用于分析那种一个方向的尺寸（指定为总体Z方向）远远大于其它两个方向的尺寸，并且垂直于Z轴的横截面是不变的。高效率建模方法-单元种类(续)主要单元类型举例轴对称

假定三维实体模型是由XY面内的横截面绕Y轴旋转360o形成的（管，锥体，圆板,圆顶盖，圆盘等）。对称轴必须和整体Y轴重合。不允许有负X坐标。Y方向是轴向，X方向是径向，

Z方向是周向(hoop)。周向位移是零；周向应变和应力十分明显。只能承受轴向载荷（所有载荷）。Hoop高效率建模方法-单元种类(续)主要单元类型举例谐单元

将轴对称结构承受的非轴对称载荷分解成傅立叶级数。傅立叶级数的每一部分独立进行求解，然后根据再合并到一起。

谐单元较常用于单一受扭或受弯的分析求解，其中受扭和受弯对应于傅立叶级数的第1和第2项。这种简化处理本身不具有任何近似性！单元坐标系(显示的是

KEYOPT(1)=0情形)OKJMPLIIJK,L,OPNMTriangularOptionyxNY(Axial)X(Radial)高效率建模方法-单元种类(续)主要单元类型举例谐单元

-举例：

假定一承受剪力，弯矩，和/或者扭矩的轴。轴上的扭矩以傅立叶级数的一项施加到轴上。这时，除了扭矩外，事实上是一般的轴对称问题。弯矩和横向剪力可以分别作为傅立叶级数的其它两项施加到轴上。谐单元还可以用于实际当中的任意循环分布载荷，这可能需要分解成50-100项傅立叶级数才能得到满意的结果。MVT高效率建模方法-单元种类(续)主要单元类型举例

三维实体单元:用于那些由于几何、材料、载荷或分析结果要求考虑的细节等原因造成无法采用更简单单元进行建模的结构。四面体模型使用CAD建模往往比使用专业的FEA分析建模更容易，也偶尔得到使用。KRLQOPMNJIXYZTetrahedronmeshBrickmesh高效棒率建场模方起法板-凶单元困种类(续)主要傅单元您类型响举例专用河单元矮:专用残单元包括接触单元-用于伍构件参间存奶在接榆触面纸的结从构建缺模，如涡塑轮盘股和叶彼片，侨螺栓膊头部考和法湖兰，泡电触漏头，熄以及O-圈等龟等。做好闲接触阀分析吴要求斗有这孟方面猴的知增识和羡经验。JIGAPMorM/2CXYZFSLIDEK1K2MorM/2高效丝式率建隙模方益法鬼-角单元纪种类(续)其它提可供尼选择采的单渴元类稍型线性盯单元支/刺二误次单醋元政/p单元东:一旦葬你决蓄定采讯用平绸面、创三维荡壳或陈者三芬维实掌体单仰元，拼还需枪要进队一步略决定冰采用痕线性滥、四壁边形直或P单元星。线性描单元汽和高张阶单子元之削间明宏显的冻差别题是线冈性单墓元只泉存在“角节卫点”，而高餐阶单信元还阿存在“中节挂点”。下面奇还提开到一肺些差恰别。线性规单元若内的位感移按盒线性恨变化汗，因步此(大多发数时沃)单枪个单增元上科的应玻力状依态是骑不变腰的。二次节单元室内的位周移是唇二阶菌变化幅的，塌因此桐单个区单元哗上的蜡应力展状态勤是线偷性变祝化的昏。p单元剥内的位僻移是汉从2烧阶到甩8星阶变收化的料，而日且具申有求累解收诵敛自罗动控陕制功周能，真自动课各位盒置上生分析治应当撑采用听的阶南数。高效半率建犹模方求法捡-收单元选种类(续)其它倾可供佛选择家的单熔元类催型其它文.狮..我们始有必惹要讲剖述一甲下AN域SY算S中各尝线性腊概念妨之间过的区首别。线性闸分析是指牌不包搅含任叛何非坑线性康影响(如：佛大变泉形，怎塑性象，或喷者接羞触)。线性铜方程求解喷器是指方程吨组解阁就是会结构裹的自当由度钟解。推即使锈是非斧线性亏分析分，这狼些方爆程还铁是线绿性的(但必击须进令行多唇次求纱解)禾。线性兽单元假定颜单元逗内的居自由杜度按姨线性慎变化(跟二湾次单逃元,三次快单元手,或p单元若相比)。高效御率建乐模方农法客-宰单元广种类(续)其它凤可供漂选择见的单吴元类世型线性读单元剖/刻二趣次单丧元山/p单元(续)酒:在许洪多情驱况下扔，同拼线性兵单元碰相比脉，采劣用更董高阶萌类型兄的单车元进池行少申量的棕计算互就可哗以得斜到更滩好的求计算勇结果竿。下返面是网根据费不同攻分析畏目的像进行康单元膊选择茄的情树况。高效旁率建厨模方此法腾-拒单元林种类(续)其它葬可供因选择稀的单缸元类课型线性火单元投/吹二姨次单甜元揉/p单元(续)炮:再进表行单挺元选浮择时亿应考鼻虑的踢其它准因素匪。线性白单元冒的扭背曲变嘴形可璃能引亚起精丽度损贱失。强更高纠阶单缠元对都这种系扭曲独变形岛不敏粗感。就求乒解的猴精度柱的差夕别讲背，线够性单幅元和喝二次滤单元锣网格乐之间渡的差野别远呆没有惜平面佣单元扁和三岩维实伤体单唯元网魄格之恰间的屑差别殖那么捏惊人树之大亡。你记可能牙更喜铸欢使搏用线距性(平)规壳单四元。高度贩扭曲营的二痰次情底形(非平河行对涛边)高效纸率建兆模方军法羡-俩单元滋种类(续)其它绍可供浊选择泽的单组元类婶型线性闪单元绕/史二木次单得元疑/p单元(续)虎:大多挣数二绘次单朵元允彻许忽寺略部届分或倦所有应边的纵中节辞点-但是广，在呆没有尊中节据点的海边上英，你快只能确得到幼线性恩结果。如果鱼所有店中节膊点均放不存睡在，烦该单爱元就爬变成产了线鹿性单番元，根计算江精度杠也随缓之降延低(由于钞转化魔成线妙性单榜元的冲二次矮单元妻和块攻单元牙具有“不相涝容的沉位移昌模式”，并闹引起漂单元蠢弯曲)。高效登率建赢模方计法碍-师单元泻种类(续)其它鬼可供浑选择兄的单栏元类泼型线性颂单元父/倍二累次单谱元洁/p单元(续)罪:更高寺阶的丝式单元姜模拟硬曲面听的精沾度就武越高。低阶乓单元更高带阶单喷元高效药率建触模方亩法酱-陡单元约种类(续)其它轧可供极选择跟的单挺元类允型线性溉单元麻/叫二沈次单野元古/p单元(续)糟:采用暂越来蛛越高煤阶的渐单元堵，给剩曲线弄结构含划分近越来贡越稀纷疏的览单元燃网格告，AN鸭SY艺S开始嚼向你会发出理警告畏，甚军至发考出由粉于单选元扭活曲变路形超浊过单肉元允恼许范删围而粒引起塑网格挥划分晕失败代的信脖息。建其原壶因是斤，由于良模型去表面烤单元奏的弯建曲程地度过呜大，堂使部锋分中愈节点兄偏离咱了自址身位际置，最终兰决定揭了你右能划吉分单电元网崭格的渗稀疏歇程度。同其怖它软寨件一市样，AN叙SY狼S程序去允许蚁用更捕高阶取的直握边单堂元划绒分网导格(降低撞了实黑际几贿何模羊型的蚀精度，特别禁是对仁于p单元密而言宿，通栗常极淹不理破想)，也允烈许用缝不带若中节谷点的超更高重阶单焰元划矮分单肥元网犯格(即降彩低了谣几何孤模型抵的精默度，冬又降撕低了墙单元之精度占，所垒以在匠通常么情况往下更乐不理茅想)光。所拖以，搏一般誓建议当采用在尽可仅能稀投疏的罗单元忠网格两，而眼又不碎至于泉出现疑形状钥检查父警告。高效镇率建味模方弱法灯-逮单元失种类(续)其它除可供恨选择委的单涌元类勉型线性育单元婆/唤二州次单叠元学/p单元(续)撞:你不忠能将脉接触汁单元遮同具愿有中倡节点姜的单丛元连泻起来(仅对眠于节弯点-布节点杠和节漫点-抗面接喝触单蹦元而禾言--对于阀面-掘面接桥触单违元则岛是允畅许的)。类似虽地，液在热碑分析昂问题诱中，你不望能将处辐射li蔑nk单元滋或者枣非线蔑性对锐流表透面添留加到遥具有郊中节肠点的田单元艺上。(AN卧SY安S提供谎了多施种划和分必急须忽勒略中桨节点塞的单员元网坊格的浩方法)。(不建议)(建议)在非捉线性绍材料氏特性纱区域端内，谷二次包单元赵并不床比线浩性单究元更壤有效盾。高效巷率建照模方厨法男-按单元剃种类(续)其它丛可供窑选择嚷的单映元类粘型四边顾形单哲元唐/侨三角永形单家元，厦块单挎元谷/修四面较体单烂元:针对糊平面悼或者樱三维清壳体斯分析棍模型桥而言慌，四牧边形鸽单元阅和三辈角形童单元召是有撒差别槽的，李下表斧列出胖了这辜些差脚异。高效缎率建债模方征法目-竹单元标种类(续)其它君可供阁选择室的单铺元类摆型四边威形单菜元矮/豪三角乏形单居元，畏块单乡丰元芽/限四面高体单泡元(续)就:全部来采用祥三角齐形单笛元网岸格的悼理由且是相溉当少报的。剖给面芬进行奴单元斜网格射划分户的实碧质问蛾题是歉，你喊是否动允许劲模型鹊中存盒在一胡些三愿角形岛单元赤网格四。实摄际上邻，各是处存仙在三抄角形凡单元壮会相弊当麻拔烦，课但是乡丰应当斯仔细烟思考册下列耕问题:如果搅采用炊更高避阶单睡元，村三角忆形单赴元的学计算尤精度竭接近兄于二幼次单咸元。诱所以鲜，全惭部采撇用二踢次单飘元网孔格也峡是没妄有什缎么理涝由的迁。如果杆你采移用线枯性单皱元，均三角渡形单庙元就乡丰十分串糟糕-但是驾，不羞这样置会使羽四边竖形单拜元网盏格扭求曲。抢除了圆多数盼不重瓜要的坦结构窗外，矮任何帐四边释形单突元网仅格(结构藏的或续者非华结构梁的)不得妈不包踢含部岗分形忘状糟办糕的疏三角刊形单然元网闸格。所以先，还肥是没连有理届由全往部采常用四脂边形请单元。高效工率建畜模方挡法悔-陪单元亡种类(续)其它秆可供推选择享的单雀元类队型四边隆形单吵元鉴/胞三角股形单帜元，稳块单幅元绒/铃四面柳体单警元(续)横:对三暂维实插体分蝇析模迅型而庄言，押块单跨元和羡四面扎体单满元是劲有差予别的炮，下绩表列浮出了缓这些击差异辆。高效辛率建恩模方纯法筐-幻玉单元习种类(续)其它渣可供颠选择难的单转元类指型四边屡形单敬元广/景三角穷形单今元，迁块单桂元施/浇四面船体单烛元(续)善:建立张三维挤实体悼模型杏需要略作出姜下列糕选择：使用责四面筝体单即元划济分网麦格采用氏简便遣方法防建立渔实体晴模型。选用隐二次洁单元染或者p单元酿。或险者使用锹块单候元划谅分单坑元网杜格选用绝块单仔元网乔格建构立实想体模娇型。通常仅需要绒花费他更多千时间苹和精校力。划分笋子区法域连接箭处理延伸采用升任何聪块单赵元。高效竹率建效模方躺法壁-闹单元马种类(续)其它黑可供贫选择鸡的单免元类尽型四边典形单喇元梢/骑三角蒸形单床元，拆块单腊元睬/并四面惜体单傍元(续)吹:为什速么使扩用四葛面体归单元愿划分款单元受网格赔会有恨这么保大的链困难茄呢？过去紫，有碎限元傍模型钥全部达采用蹄线性梯四面碑体单命元网捎格(我们殖已经吃讲过革这种宗模型提十分“粗糙”)。现在膨，使许用二邮次单突元和p单元进的有热限元碧模型棍变得勒相当睛理想洲了。四面泽体单顶元模络型的题自由盛度几甲乎是第同等星精度冷的块扰单元浙单元虎模型越的3输到1那0倍泉。迄凭今求巾解器宣技术碍取得辞了很出大突