solid186單元
關注創建者：CAE攻城獅 創建時間：2019-03-27
solid186單元的視頻教程
workbench中單元類型查看+solid186與solid185切換+兩種單元網格尺寸敏感度比較
本段視頻主要講解內容： 1、workbench中如何查看單元類型 2、workbench中常用實體單元solid185與solid186單元區別 3、兩種單元類型如何切換 4、兩種單元的網格尺寸敏感度對比
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solid186單元的實例教程
2 一維模型（BEAM188）
圓盤和軸采用單一的BEAM188單元模擬，采用7個載荷步求解，轉速從0~6000r/min以1000r/min為載荷步增量，提取模態數為6，計算模型如下圖所示。
劃分網格添加簡支約束
在X軸的方向添加轉速
求解得到坎貝爾圖及臨界轉速。
3三維模型（SOLID186）
圓盤和軸采用單一的SOLID186單元模擬，同樣采用7個載荷步求解，轉速從0~6000r/min以1000r/min為載荷步增量，提取模態數為6，計算模型如下圖所示。
劃分網格添加簡支約束
在X軸的方向添加轉速
求解得到坎貝爾圖及臨界轉速。
4結果對比
剛性支撐時分別用BEAM188和SOLID186單元建模的臨界轉速結果如下
臨界轉速（r/min）
BEM188
SOLID186
1
1268.3
1237.3
2
1352.9
1318.3
3
3432.0
3372.1
4
4542.2
4364.2
5
5126.9
4903.0
6
5448.2
5358.5
因考慮陀螺效應（回轉效應）的單元算法不同、邊界條件難以完全一致、坎貝爾圖采用圖解算法確定臨界轉速等原因，采用BEAM188和SOLID186單元建模得到的計算結果必然存在一定的誤差，但是從振型上看，計算結果是基本一致的。
展開 有限元在求解結構問題時，最先得到的是各個節點的位移，再通過彈性力學方程得到單元的應力和應變，得到的單元應力應變實際上是一個函數，這個函數能夠描述單元內所有位置處的應力場。無疑，這樣沒法在軟件中顯示結果，因此單元解需要確定一些積分點（高斯點），通過積分得到這些積分點的解，這些積分點的解代表單元解。
積分點通常和單元的節點位置不重合，因此想要得到單元節點的解，需要將積分點的解根據某種規則外推，以一種近似的方法得到單元節點的解。由于每個單元外推得到的單元節點解并不完全一致，因此，最初外推得到的單元的節點解不連續，為了讓其連續，將不同單元之間的節點外推得到的節點解進行算術平均，這樣在連續節點處的節點解僅有一個數值，這樣便得到實際在軟件中顯示的節點解。
簡短一點來說：單元解是積分點的解，節點解是外推后平均的解。很明顯，從數值精度上來講，單元解是高于節點解的。
采用ANSYS計算了一個簡單的模型，分別采用solid185單元和solid186單元，185單元是8節點單元，186單元是20節點單元，分別計算后查詢；
最終，單元總數185為256個，186為256個，單元劃分一樣，但是節點數不一樣，185單元劃分的模型節點數為459個，186單元劃分的為1605個。
展開 ===============
結果對比：
一、等效應力場
Plane42單元等效應力場
Plane182單元等效應力場
二、Y方向位移場
Plane42單元Y方向位移場
Plane182單元Y方向位移場
三、襯砌彎矩
Plane42單元襯砌彎矩
Plane182單元襯砌彎矩
通過對比可發現，兩者計算結果誤差較小，說明上述參數等效方法能較好的實現EDP材料模型參數的輸入，故而同學們在做類似巖土類模擬時可選擇如下方法進行：
一、采用低級單元Plane42、Solid45，材料模型采用經典DP模型；
二、采用高級單元Plane182、Solid185，材料模型采用EDP模型，模型參數可按本文所述方法進行計算
下載地址：solid186與solid185單元結果對比
展開 轉子構造和幾何尺寸
2結果分析
采用Solid272單元模擬得到前4階振型及坎貝爾圖如下：
采用Solid186單元模擬得到前4階振型及坎貝爾圖如下：
對比上述的渦動頻率及振型可知，Solid272與Solid186結果是一致的，兩者得到的臨界轉速分別如下：
臨界轉速/rpm
Mode-1
Mode-2
Mode-3
Mode-4
Mode-5
Solid272單元
0
14572
17134
46165
50103
Solid186單元
0
14620
17215
46181
50200
將圓盤厚度以及軸承剛度參數化，設置目標函數為一階正進動臨界轉速值Seek Target=17000，得到圓盤厚度、軸承剛度與臨界轉速的關系圖如下：
通過優化設計分析可知，當圓盤厚度取65.64mm，軸承剛度為47936N/mm時，該轉子模型的一階正進動臨界轉速為17000rpm。
展開 半
圓形裂紋和裂紋前沿的圓環用SOLID186網格掃描生成。
具有彎曲表面缺陷的X型連接管
分析一個管狀接頭處的半橢圓彎曲表面缺陷，以在裂紋前沿得到混合模式的SIFs（KI，KII和KIII）。
問題包含兩個管件由焊點焊接在一起，兩個管件的外徑分別為323.85mm（D1）和219.08mm（D2），厚度分別為15.88mm（t1）和8.18mm（t2）。半橢圓裂紋位于平行于較重管道徑向的平面上。
圍繞裂紋前沿創建一個圓環，以控制裂紋前沿的網格。在焊趾處的半橢圓形表面裂紋沿焊接接頭彎曲，并垂直于外部直徑為323.85mm的管道的厚度方向。
焊點部分的彎曲裂紋通過一個旋轉的外直徑為323.85mm的管道和一個在焊接點處垂直于相同管道內表面的擠出圓相貫得到，如圖：
建模
對于3D模型，推薦的裂紋前沿的單元類型為SOLID186，20節點六面體單元。
矩形塊和X型連接管模型由SOLID187單元（除了裂紋尖端附近區域）劃分網格：
裂紋尖端附近區域由SOLID186單元劃分網格：
由于X型連接管具有兩個對稱平面，只建模四分之一模型：
如果裂紋面在整體坐標系中不垂直于任何組分，應該建立一個局部坐標系，該坐標系的一個組分垂直于裂紋面。舉個例子，在X型連接模型中，建立了一個圓柱局部坐標系，它的一個分量垂直于裂紋面，如下圖：
在X型連接點模型中，在厚度方向上的彎曲裂紋垂直于直徑為323.85mm的管的內表面。在裂紋尖端建立了一個圓環以便得到好的掃描網格，一個共面將圓環和剩余體積在界面處分開。
在3D模型中，破裂在裂紋尖端有兩個共邊緣的面，在圓環處也是。使用兩個圓環面來在裂紋尖端附近創建一個凈掃描網格，一個面定義為源面，另一個面定義為目標面。
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內部和外部土壤模型使用SOLID186二次實體單元。
通過CONTA174/TARGE170接觸對，在外部土壤和吸力樁裙部之間以及內部土壤和吸力樁樁裙部之間定義了非線性摩擦接觸區域。
吸力樁裙板的恒定殼厚定義為ts=20 mm，吸力樁頂部的有效殼厚為tT=180mm。
建模
NASA Rotor 67風扇葉片盤的單扇區模型在默認設置下用SOLID186單元劃分網格：
葉盤和葉片幾何結構分別劃分網格。葉片和葉盤之間形成接觸對。
接觸建模
為葉盤和風扇葉片之間的接觸定義了一個粘結的面-面接觸對（使用基于MPC的算法）：
接觸表面用CONTA174接觸單元劃分網格。目標表面用TARGE170目標單元劃分網格。
情況1：創建了五層實心螺旋線圈，并用SOLID186單元劃分網格；見下圖（a）。
情況2和情況3：創建螺旋線圈的線模型，并用BEAM189單元劃分網格；見下圖（b）。
建模管
管長3.45mm，外徑0.43mm，內徑0.36mm。
情況1和情況2：創建管的全三維模型，并用SOLID186單元進行網格劃分；見下圖（a）。
Solid186，OptiStruct使用單元類型為Tetra10，Simulation使用單元類型為Tetra10
對比內容
參考結果示意
與前文相同，為了排除固定約束所帶來的應力奇異問題，本文同樣選取板中變形及米塞斯應力作為參考結果
03
剛度（變形）對比
結構建模
轉子67風扇葉片建模
轉子67風扇葉片盤的扇形模型用SOLID186單元劃分網格，如下圖所示：
圓盤和葉片的幾何結構分開劃分網格，使得葉片單元和節點內表面將葉片與圓盤分開。
使用SOLID186的默認單元設置。
SURF154單元形成在風扇葉片表面，以施加壓力負載。
建議
在設置C*積分計算時，考慮以下提示和建議：
• 裂紋尖端三維斷裂模型的推薦單元類型為三維20節點結構實體（磚）單元SOLID186。
• 沿裂紋前緣的精細掃掠網格可產生更準確的結果。
• 當輪廓結果從裂紋尖端節點周圍的第一環單元開始時（圖44.16中的路徑1和圖44.20），第一個輪廓結果被丟棄。
如下圖所示，輪廓范圍為-1至1的z位移圖提供了定位支架的適當位置：
建模
傳感器的三維模型在ANSYS DesignModeler中創建，并在ANSYS Mechanical中進行網格化，如下圖所示：
壓電單元用SOLID226劃分網格，其他部分用SOLID186和SOLID187單元劃分網格。單元總數為67756，節點總數為115414。
該模型由SOLID186和SOLID187單元組成。在螺紋區域中執行網格細化。
從三維螺紋幾何圖形中提取二維表面幾何圖形。二維模型用平面183軸對稱單元（KEYOPT（3）=1）劃分網格。
帶蓋板和底板的簡化螺栓模型
為螺栓和底板創建平滑的圓柱形表面以替代真實的螺栓建模。
因此，有必要將熱單元SOLID90轉換為結構單元SOLID186（ETCHG）。
接觸單元CONTA174和目標單元TARGE170分別與結構單元SOLID186兼容，因此這些單元不會改變。必要時可以修改接觸單元選項（KEYOPT）。
對于大型網格，明智的做法是選擇適當的KEYOPT（8）設置，以使SOLID279或SOLID186單元的分層選項的存儲需求最小化。減小文件大小的缺點是無法對各個層進行后處理。你需要決定什么適合你的分析。
• 對于尚未掃掠的網格，很難看到單元坐標系z軸是否垂直于分層實體SOLID278/SOLID279或SOLID185/SOLID186單元的IJKL面。
