Ansys课件之ANSYS与结构六

1.2ANSYS结构分析单元功能与特性类

别单

元

名

称杆单元LINK1，8，10，11，180梁单元BEAM3，4，23，24，44，54，188，189管单元PIPE16，17，18，20，59，602D实体元PLANE2，25，42，82，83，145，146，182，1833D实体元SOLID45，46，64，65，72，73，92，95，147，148，185，186，187，191壳单元SHELL28，41，43，51，61，63，91，93，99，143，150，181，208，209弹簧单元COMBIN7，14，37，39，40质量单元MASS21接触单元CONTAC12，52，TARGE169，170，CONTA171，172，173，174，175，178矩阵单元MATRIX27，50表面效应元SURF153，154粘弹实体元VISCO88，89，106，107，108，超弹实体元HYPER56，58，74，84，86，158耦合场单元SOLID5，PLANE13，FLUID29，30，38，SOLID62，FLUID79，FLUID80，81，SOLID98，FLUID129，INFIN110，111，FLUID116，130界面单元INTER192，193，194，195显式动力单元LINK160，BEAM161，PLANE162，SHELL163，SOLID164，COMBI165，MASS166，LINK167，SOLID16871.2.1杆单元适用：桁架、缆索、链杆、弹簧等构件。只承受杆轴向的拉压，不承受弯矩。自由度：节点只有平动自由度。特性：具有弹性、塑性、蠕变、膨胀、大转动、大挠度（也称大变形）、大应变（也称有限应变）、应力刚化（也称几何刚度、初始应力刚度等）等。81.2.1杆单元杆单元特性表1-4单元名称简

称节点数节点自由度特

性备

注LINK12D杆2Ux,UyEPCSDGB常用杆元LINK83D杆Ux,Uy,UzEPCSDGBLINK103D仅受拉或仅受压杆EDGB模拟缆索的松弛及间隙LINK113D线性调节器EGB模拟液压缸和大转动LINK1803D有限应变杆EPCDFGB另可考虑粘弹塑性E-弹性(Elasticity)，P-塑性(Plasticity)，C-蠕变(Creep)，S-膨胀(Swelling)，D-大变形或大挠度(Largedeflection)，F-大应变(Largestrain)或有限应变(Finitestrain)，B-单元生死(Birthanddead),G-应力刚化(Stressstiffness)或几何刚度(Geometricstiffening)，A-自适应下降(Adaptivedescent)等。91.2.2梁单元

梁单元分为多种单元，分别具有不同的特性，是一类轴向拉压、弯曲、扭转(3D)单元。主要性能：⑴可考虑剪切变形的影响⑵自由度释放⑶梁截面特性⑷特殊实常数的输入⑸单元荷载⑹应力计算101.2.2梁单元单元名称简

称节点节点自由度特

性备

注BEAM32D弹性梁2Ux,Uy,RotzEDGB常用平面梁元BEAM232D塑性梁2EPCSDFGB具有塑性等功能BEAM542D渐变不对称梁2EDGB不对称截面，可偏移中心轴BEAM43D弹性梁2Ux,Uy,UzRotx,Roty,RotzEDGB拉压弯扭，常用3D梁元BEAM243D薄壁梁2+1EPCSDGB拉压弯及圣文南扭转；开口或闭口截面BEAM443D渐变不对称梁2+1EDGB拉压弯扭，不对称截面，可偏移中心轴，可释放节点自由度，可采用梁截面BEAM1883D线性有限应变梁2+1Ux,Uy,UzRotx,Roty,Rotz或增加warpEPCDFGB粘弹塑Timoshenko梁，计入剪切变形影响；可增加翘曲自由度；可采用梁截面。BEAM1893D二次有限应变梁3+1同BEAM188，但属二次梁单元。111.2.3管单元

管单元是一类轴向拉压、弯曲和扭转的3D单元，单元的每个节点均具有6个自由度，即三个平动自由度Ux、Uy、Uz和三个转动自由度Rotx、Roty、Rotz，此类单元以3D梁元为基础。单元名称简

称节点数特

性备

注PIPE163D弹性直管元2EDGB可考虑两种温度梯度及内部和外部压力PIPE173D弹性T型管元2~4EDGB可考虑绝热、内部流体、腐蚀及应力强化PIPE183D弹性弯管元2+1EDBPIPE203D塑性直管元2EPCSDGB同PIPE16PIPE593D弹性沉管元2EDGB可模拟海洋波，可考虑水动力和浮力等，其余同PIPE16，且可模拟电缆PIPE603D塑性弯管元2+1EPCSDB同PIPE18121.2.42D实体单元2D实体单元是一类平面单元，可用于平面应力、平面应变和轴对称问题的分析，此类单元均位于XY平面内，且轴对称分析时Y轴为对称轴。单元由不同的节点组成，但每个节点的自由度均为2个（谐结构实体单元除外），即Ux和Uy。各种单元的具体特性如表1-7所示。131.2.42D实体单元单元名称简

称节点自由度特性备

注PLANE26节点三角形单元Ux,UyEPCSDFGBA适用于不规则的网格PLANE424节点四边形单元具有协调和非协调元选项PLANE828节点四边形单元是PLANE42的高阶单元；混合分网的结果精度高；适用于模拟曲线边界。PLANE1458节点四边形P单元E支持2～8阶多项式PLANE1466节点三角形P单元支持2～8阶多项式PLANE1824节点四边形单元EPCSDFGBA具有更多的非线性材料模型PLANE1838节点四边形单元是PLANE182的高阶单元PLANE254节点谐结构单元Ux,UyUzEGB模拟非对称荷载的轴对称结构PLANE838节点谐结构单元是PLANE25的高阶单元141.2.53D实体单元

3D实体单元用于模拟三维实体结构，此类单元每个节点均具有三个自由度，即Ux、Uy、Uz三个平动自由度，各种单元的特性如表1-8所示。151.造2.妹5透3D沾实体黎单元单元名称简

称/3D结点特

性完全/减缩积分初应力备

注SOLID45实体元8EPCSDFGBAY/YY正交各向异性材料SOLID46分层实体元8EDGY/NN层数达250或更多SOLID64各向异性实体元8EDGBAY/NN各向异性材料SOLID65钢筋混凝土实体元8EPCDFGBAY/NN开裂,压碎,应力释放SOLID92四面体实体元10EPCSDFGBAY/NY正交各向异性材料SOLID95实体单元20EPCSDFGBAY/YY是SOLID45的高阶元SOLID147砖形实体P元20EY/NNP可设置2～8阶SOLID148四面体实体P元10EY/NNP可设置2～8阶SOLID185实体单元8EPCDFGBAY/Y等Y可模拟几乎不可压缩的弹塑和完全不可压缩的超弹SOLID186实体单元20EPCDFGBAY/YYSOLID187四面体实体元10EPCDFGBAY/NYSOLID191分层实体元20EGAY/NN层数≤100161.身2.竞6茂壳单莲元壳单术元可斗以模访拟平愤板和诸曲壳杰一类抖结构岗。壳终元比穗梁元疯和实奥体元床要复辰杂的续多，彼因此叶壳类炎单元课中各寻种单居元的携选项产很多矿。如桥节点绳与自浊由度起、材焦料、援特性场、退翻化、粒协调门与非寻协调配、完夹全积粒分与坚减缩肉积分陶、面泽内刚述度选辽择、阀剪切畏变形鬼、节惠点偏孔置等篮，应范详细遥了解朝各种累单元帽的使抄用说愚明。编表1我-9溜给出铸了板涛壳单驻元的悦简明想特点类。杆、播梁单窜元→定板壳判单元静→实秀体单厕元171.堤2.扩6钓壳单弄元单元名称简

称/3D节点数节点自由度特

性备

注SHELL28剪切/扭转板4Uxyz或RxyzEG纯剪。无面荷载SHELL41膜壳4UxyzEDGBA有仅拉选项SHELL43塑性大应变壳4Uxyz,RxyzEPCDFGBA计入剪切变形SHELL51轴对称结构壳2Uxyz,RotzEPCSDG有单元相交角度限制SHELL61轴对称谐波壳2EG荷载可不对称SHELL63弹性壳4Uxyz,RxyzEDGB刚度选项，未计剪切变形SHELL91非线性层壳8EPSDFGA计入剪切变形影响；节点可偏置设置（93除外）。SHELL93结构壳8EPSDFGBASHELL99线性层壳8EDGSHELL143塑性小应变壳4EPCDGBA计入剪切变形SHELL150结构壳P元8ESHELL181有限应变壳4EPCDFGBA超弹,粘弹,粘塑计入剪切变形。可为分层结构壳。SHELL208有限应变轴对称结构壳2Uxy,RotzSHELL2093上表裕节点抵自由好度栏坡中：Ux号yz表示Ux、Uy、Uz；Rx际yz表示Ro窗tx、Ro艰ty、Ro覆tz181.跟2.末7答弹簧皱单元弹簧师单元森是一谜类专判门模澡拟“斧弹簧涌”行京为的苗单元卧，不李同于圈用结得构单珍元（魄如LI这NK等）童的模旋拟。俘此类闷单元纠当用粗于一划般弹商簧时饭比较望简单争，而松当具量有控韵制作服用时筒，则美比较号复杂鱼。此穿类单连元主妖要用璃于模价拟铰陷销、北轴向副弹簧烛、扭气簧及智其控驾制行为为，安但都诵不考宜虑弯烫曲作赵用，贵且此棵类单别元均篮无面衫荷载惕和体勒荷载塑。每雀个单骗元的窜功能腹和特旷性如猾表1-宇10所示筝，其兴详细猫使用群方法骂参见辣相关享资料藏。191.箩2.开7屠弹簧鹅单元单元名称简

称节点数节点自由度特

性备

注COMBIN73D铰接连结单元2+3Uxyz,RxyzEDNA具有转动控制功能COMBIN14弹簧阻尼器单元21D:URPT之一2D:Uxy3D:Uxyz或RxyzEDGBN无控制功能COMBIN37控制单元2,3,4URPT之一ENA具有滑动控制功能COMBIN39非线性弹簧单元21D:URPT之一2D:Uxy3D:Uxyz或RxyzEDGN无控制功能COMBIN40组合单元2URPT之一ENA具有滑动控制功能201.拣2.填8沈质量愁单元MA偷SS析21拨为具钳有6怜个自判由度环的点粘单元均，要即只奏有一个个节馆点，抬节点躬自自就由度浊可为朽Ux烂、U闷y、俘Uz议、R桃ot肯x、烧Ro获ty转、R巧ot尿z，呆通过钓不同卸设置质可仅墨考虑醒2D跑或3润D内课的平粱动自盐由度器及其曲组合甚，它每继个坐唱标方丙向可浆以具领有不堂同的冒质量扩和转碑动惯纲量。该单罪元无钻面荷宽载和士体荷互载，傅支持屋弹性翻、大搅变形科和生迁死单丢元。211.主2.景9碧接触意单元AN猫SY兵S支距持三格种接永触方利式，营即点对事点、岁点对勺面和鼠面对加面的接讨触，两接触禁单元烟是覆臂盖在语模型抓单元谁的接细触面精之上多的一享层单已元。竭点点察单元恭用于林模拟警点对拥点的可接触锄行为偏，且和预先毙知道嫩接触真位置棍；点叫面单蜂元用止于模况拟点送对面懂的接踪蝶触行够为，陵预先达不要酒确定炕接触好位置扬，接骂触面恭之间横的网漆格不串要求贸一致派；面祥面单堤元用竿于模牵拟面蛇对面茅的接典触行念为，感支持谷低阶啦和高泳阶单隐元，百支持硬大变盲形行害为等烘。各孟种单丑元的形特性肚如表拾1-域11础所示巩。221.抵2.县9至接触盒单元单元名称简

称节点数节点自由度特

性备

注CONTAC122D点点元2Ux,UyENA法向预加载或间隙。只受法向压力和切向剪力（库仑摩擦）。CONTAC523D点点元2Ux,Uy,UzENATARGE1692D目标元3UTVARENB覆盖于实体元，可模拟复杂形状CONTA1712D2节点面面元2UTVAENDB覆于平面单元和梁单元。可处理库仑摩擦和剪应力摩擦。CONTA1722D3节点面面元3UTVAENDBTARGE1703D目标元8UTVMRENB覆盖于实体元，可模拟复杂形状CONTA1733D4节点面面元4UTVMENDB覆于3D实体单元和壳单元。可处理库仑摩擦和剪应力摩擦。CONTA1743D8节点面面元8UTVMENDBCONTA1752D/3D点面元1UTVAENDB点面/线面/面面，实体/梁/壳表面CONTA1783D点点元2Ux,Uy,UzEN任意单元上的节点①节惜点自验由度射栏中U-兼--容Ux，Uy，Uz宿(3煮D)，T-崇-T貌em世p，V-柴-V版ol，A-梢-A沉z，M-适-M这ag，R—笋Ro奖tz②CO夸NT及AC福26（点耍对地亚基元仪）、CO衬NT狸AC喝48沸/4便9（2D作/3灯D点面虏元）催在高裕版本微中不对再支顾持。231.蚂2.侮10品矩碗阵单宾元MA男TR诵IX兰27为刚帖度、在阻尼等、质达量矩吨阵单榜元，串可表现示一滩种任荡意的境单元。本怖单元步具有右两个疗节点更，此荡两个野节点搁可重鸣合或晶不重粒合，丈每个义节点贺有6个自捧由度归，即Ux、Uy、Uz、Ro牙tx、Ro涂ty、Ro证tz。该瓦单元绍无面参荷载疗和体铸荷载须，但蒜支持烟单元牢生死交功能粮。其砖矩阵深可为刻对称诞或不功对称歌形式衬，通窄过Ke好yo杠pt聚(3咐)设置椒为刚喂度矩舱阵、些或阻其尼矩头阵、眨或质椅量矩软阵。本单旋元可册模拟等任意置类型松的单宇元，苏如可掌模拟善特殊撕弹簧宽和节些点柔承性连榆接等驳。MA致TR扛IX短50为超年单元黄，它是柜预先译装配肢好的猫可独幼立使壁用的落一组已单元刃。该衡单元计无节肤点和翅实常只数，赵其自毫由度傅数目温由所按包含脊的单悔元决株定，幸其面郊荷载总和体络荷载条可通惧过总族的载准荷向议量和速比例供系数遮施加喝，该层单元麻支持叶大变亿形功干能。财该单榴元不闹能包哥含基饲于拉年格朗绝日乘铁子的据单元榆（如MP坝C1丝式84等）盈，不分支持毅非线炎性（救忽略晚所包饥含的帆单元虏非线杠性）筒。超利单元献可包凭含其休它超伪单元闪，2D超单猎元只牺能用肾于二淋维分倚析，嘱而3D超单重元则筐只能虾用于誓三维嫁分析榆。241.桃2.俯11齿表川面效母应单恰元SU倦RF妨15诸3和SU董RF间15莫4分别食为2D和3D结构换表面稠效应银单元洪，可用纵于各躺种荷争载（趁法向陵、切吐向、聋法向晕渐变弄、输秧入矢赌量方夜向等策）及撕表面惑效应铸（基第础刚贞度、峡表面城张力顺及附种加质秃量等匠）情荣况，可傅覆盖蛇于任化何二维（轴验对称饭谐结叠构单研元PL巩AN凝E2斥5/丢83除外累）和三犁维结渠构实渗体单仅元表面黎。此恼类单狸元的谊主要证特性适如表1-爹12所示风。单元名简

称节点数节点自由度特

性备

注SURF1532D结构表面效应单元2或3Ux,UyEDGB有中间节点时为3节点SURF1543D结构表面效应单元4或8Ux,Uy,UzEDGB有中间节点时为8节点251.枝2.冬12劳预周紧、冶多点炉约束率、网使分单扔元⑴PR筹ET哥S1粮79为2D摇/3裳D预紧就单元朋，用于感定义哲网分须后的冤二维筹或三逃维结才构预慌紧区备，可愚由任栏意结畅构单宰元（讽杆、求梁、案管、添壳、2D实体盼和3D实体退）建恰立。括该单耳元具顾有3个节通点，枕每个竿节点摊具有毙一个符自由所度Ux，该Ux为预让紧方坏向的介位移桃，AN叫SY墙S通过纹几何距条件阶将预泻紧力堤施加版到指桑定的窑预紧牌荷载忌方向婚上，巨而不丑必考难虑模穿型是价如何爸定义它的。该单宇元不犬支持两面荷沸载和浙体荷雕载，舌仅支绘持非压线性耐特性珠；不守能使扶用约挠束方福程和状自由停度耦鸽合，NR蹈OT除AT命令街不能拨用于疏节点K，且K节点最必须部位于括整体以直角殊坐标晋系。261.辩2.标12棵预趴紧、今多点替约束卫、网虫分单汪元⑵MP漂C1截84为多防点约贡束单委元，有牲刚性