ansys中桁架單元類型的案例
ANSYS 中查詢單元類型
在 ANSYS 中查詢單元類型有多種方法，下面將針對經(jīng)典 APDL 界面和 Workbench 界面分別展開介紹。
經(jīng)典 APDL 界面
1. 使用命令查詢
在 APDL 的命令輸入窗口輸入特定命令即可查詢單元類型。
查詢所有單元信息：使用ELIST命令能列出所有單元的詳細信息，其中包含單元類型。輸入命令后按回車鍵，程序會在輸出窗口顯示單元的編號、節(jié)點編號以及單元類型等信息。
ANSYS中單元類型的選擇
六面體單元和帶中間節(jié)點的四面體單元的計算精度都是很高的，他們的區(qū)別在于：一個六面體單元只有8個節(jié)點，計算規(guī)模小，但是復(fù)雜的結(jié)構(gòu)很難劃分出好的六面體單元，帶中間節(jié)點的四面體單元恰好相反，不管結(jié)構(gòu)多么復(fù)雜，總能輕易地劃分出四面體，但是，由于每個單元有10個節(jié)點，總節(jié)點數(shù)比較多，計算量會增大很多。
前面把常用的實體單元類型歸為2類了，對于同一類型中的單元，應(yīng)該選哪一種呢？通常情況下，同一個類型中，各種不同的單元，計算精度幾乎沒有什么明顯的差別。選取的基本原則是優(yōu)先選用編號高的單元。比如第一類中，應(yīng)該優(yōu)先選用solid185。第二類里面應(yīng)該優(yōu)先選用solid187。ANSYS的單元類型是在不斷發(fā)展和改進的，同樣功能的單元，編號大的往往意味著在某些方面有優(yōu)化或者增強。
對于實體單元，總結(jié)起來就一句話：復(fù)雜的結(jié)構(gòu)用帶中間節(jié)點的四面體，優(yōu)選solid187，簡單的結(jié)構(gòu)用六面體單元，優(yōu)選solid185。
結(jié)構(gòu)靜力學(xué)中常用的單元類型
源自360doc--閑人好客。
展開 Ansys中單元類型選擇
初學(xué)ANSYS的人，通常會被ANSYS所提供的眾多紛繁復(fù)雜的單元類型弄花了眼，如何選擇正確的單元類型，也是新手學(xué)習(xí)時很頭疼的問題。
單元類型的選擇，跟你要解決的問題本身密切相關(guān)。在選擇單元類型前，首先你要對問題本身有非常明確的認(rèn)識，然后，對于每一種單元類型，每個節(jié)點有多少個自由度，它包含哪些特性，能夠在哪些條件下使用，在ANSYS的幫助文檔中都有非常詳細的描述，要結(jié)合自己的問題，對照幫助文檔里面的單元描述來選擇恰當(dāng)?shù)?em>單元類型。
1.該選桿單元（Link）還是梁單元(Beam)？
這個比較容易理解。桿單元只能承受沿著桿件方向的拉力或者壓力，桿單元不能承受彎矩，這是桿單元的基本特點。
梁單元則既可以承受拉，壓，還可以承受彎矩。如果你的結(jié)構(gòu)中要承受彎矩，肯定不能選桿單元。
對于梁單元，常用的有beam3,beam4,beam188這三種，他們的區(qū)別在于：
1)beam3是2D的梁單元，只能解決2維的問題。
2)beam4是3D的梁單元，可以解決3維的空間梁問題。
3)beam188是3D梁單元，可以根據(jù)需要自定義梁的截面形狀。
2.對于薄壁結(jié)構(gòu)，是選實體單元還是殼單元？
對于薄壁結(jié)構(gòu)，最好是選用shell單元，shell單元可以減少計算量，如果你非要用實體單元，也是可以的，但是這樣計算量就大大增加了。而且，如果選實體單元，薄壁結(jié)構(gòu)承受彎矩的時候，如果在厚度方向的單元層數(shù)太少，有時候計算結(jié)果誤差比較大，反而不如shell單元計算準(zhǔn)確。
實際工程中常用的shell單元有shell63,shell93。
展開 ansys中梁單元截面類型
ansys中梁單元截面類型總共給了12種，如下圖
最后一種“ASEC”，即其他亞類，不需要形狀，只需輸入一些截面的數(shù)據(jù)即可。
ASEC類型有如下圖幾個參數(shù)：
如圖共有11種關(guān)于截面屬性的參數(shù)：A,Iyy, Iyz, Izz, Iw, J, CGy, CGz, SHy, SHz, TKz,
TKy
各個屬性所代表的參數(shù)的意義
A = Area of section 截面面積
Iyy = Moment of inertia about the y axis 對y軸的慣性矩
Iyz = Product of inertia 慣性積
Izz = Moment of inertia about the z axis z軸的轉(zhuǎn)動慣量
Iw = Warping constant 翹曲慣性矩
J = Torsional constant 扭轉(zhuǎn)常數(shù)
CGy = y coordinate of centroid y坐標(biāo)的重心
CGz = z coordinate of centroid z坐標(biāo)的重心
SHy = y coordinate of shear center y坐標(biāo)的剪切中心
SHz = z coordinate of shear center z坐標(biāo)的剪切中心
TKz = Thickness along Z axis (maximum height)沿Z軸厚度
TKy = Thickness along Y axis (maximum width)沿Y軸厚度
展開 
ANSYS不同單元類型連接專題（二）Solid-Beam單元的連接（類型二）
為了與solid-beam模型計算的結(jié)果進行比較，計算時我們使用與solid-beam模型相同的材料模型、單元尺寸和類型、載荷、邊界條件。
計算完成后，提取計算結(jié)果文件中的整體變形、整體應(yīng)力和圓孔面上的應(yīng)力如下。
1.整體變形。提取變形結(jié)果，我們發(fā)現(xiàn)：最大變形量為0.873mm。
2.整體應(yīng)力。提取應(yīng)力結(jié)果，我們發(fā)現(xiàn)：最大應(yīng)力值為20.181 MPa （應(yīng)力奇異位置，應(yīng)力值失真）。
3. 圓孔面上的應(yīng)力。應(yīng)力最大值為3.583MPa（此結(jié)果非精確結(jié)果，如想得到精確結(jié)果需要進一步細化網(wǎng)格）。
通過對比兩次計算的結(jié)果發(fā)現(xiàn)：
1）全部使用Solid單元進行分析和使用Solid單元和Beam單元連接起來進行分析，
計算結(jié)果幾乎完全一致；（整體應(yīng)力最大數(shù)值的大小和位置，使用solid單元計算存在應(yīng)力奇異，不進行比較）。
2）使用Solid單元和Beam單元建模和全部使用solid單元進行建模相比，節(jié)點數(shù)量大大減少，
顯著
降低了計算量。
三、連接原理。
詳見上篇文章
《ANSYS不同單元類型連接專題（一）Solid-Beam單元的連接》。
至此，本文完結(jié)。
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展開 ANSYS單元類型選擇方法 附ansys結(jié)構(gòu)單元與材料應(yīng)用手冊下載
下面是有關(guān)ANSYS分析中的單元選擇方法：
一、單元類型選擇概述：
ANSYS的單元庫提供了100多種單元類型，單元類型選擇的工作就是將單元的選擇范圍縮小到少數(shù)幾個單元上；
單元類型選擇方法：
1.設(shè)定物理場過濾菜單，將單元全集縮小到該物理場涉及的單元；
二、單元類型選擇方法
2.根據(jù)模型的幾何形狀選定單元的大類，如線性結(jié)構(gòu)則只能用“Plane、Shell”這種單元去模擬；
3.根據(jù)模型結(jié)構(gòu)的空間維數(shù)細化單元的類別，如確定為“Beam”單元大類之后，在對話框的右欄中，有2D和3D的單元分類，則根據(jù)結(jié)構(gòu)的維數(shù)繼續(xù)縮小單元類型選擇的范圍；
三、單元類型選擇方法
4.確定單元的大類之后，又是也可以根據(jù)單元的階次來細分單元的小類，如確定為“Solid-Quad”，此時有四種單元類型：Quad 4node 42 Quad4node 183 Quad 8node 82 Quad 8node 183 前兩組即為低階單元，后兩組為高階單元；
四、單元類型選擇方法
5.根據(jù)單元的形狀細分單元的小類，如對三維實體，此時則可以根據(jù)單元形狀是“六面體”還是“四面體”，確定單元類型為“Brick”還是“Tet”；
五、單元類型選擇方法
6.根據(jù)分析問題的性質(zhì)選擇單元類型，如確定為2D的Beam單元后，此時有三種單元類型可供選擇，如下：2D elastic 3 2Dplastic 23 2D tapered 54，根據(jù)分析問題是彈性還是塑性確定為“Beam3”或“Beam4”，若是變截面的非對稱的問題則用“Beam54”。
展開 Abaqus中接觸問題中單元類型的選擇
1.關(guān)于單元階次
在接觸分析模擬中一般最好在那些將會構(gòu)成從面的模型部分使用一階單元，使用二階單元可能會出現(xiàn)問題，這是由接觸算法決定的。
2.單元選擇
較簡單接觸問題：線性減縮積分單元（C3D8R）和非協(xié)調(diào)單元（C3D8I）。
較復(fù)雜接觸問題：修正的二階四面體單元（C3D10M ）是為了應(yīng)用于復(fù)雜的接觸模擬問題而設(shè)計的，在模型復(fù)雜的接觸分析中推薦使用，但是計算時間也大大增加。
備注：具體內(nèi)容請參閱莊茁的《基于ABAQUS的有限元分析和應(yīng)用》，第12章--接觸
展開 ANSYS各類型單元連接專題講解(五)之3D梁單元與殼單元剛接
例如采用ANSYS模擬一個多層混凝土框架結(jié)構(gòu)，一般除計算整體指標(biāo)外，我們在計算具體荷載作用時（如風(fēng)荷載、地震作用、恒載、活載等），樓板一般采用彈性版，此時可用殼單元模擬，主梁、次梁采用梁單元模擬，此時變?yōu)榱?em>單元包含在殼面內(nèi)的情況，當(dāng)然此類情況是否需要考慮截面偏置，可根據(jù)具體工程而定。
對這中梁單元包含在殼單元面內(nèi)的情況，只需要將梁單元與殼單元共用節(jié)點即可，而無須格外建立約束方程。
三、梁單元在殼單元內(nèi)但不包含
此種情況為梁與殼位于同一面內(nèi)，但其中面不包含梁線，適用于多尺度建模分析（如下圖）。梁單元與殼單元的連接在端部可以通過剛性梁和剛性區(qū)域兩種方式連接。剛性梁采用MPC184單元，剛性區(qū)域采用Cerig命令，具體使用方法下期文章討論。
展開 ANSYS不同單元類型連接專題（一）Solid-Beam單元的連接
為了與solid-beam模型計算的結(jié)果進行比較，計算時我們使用與solid-beam模型相同的材料模型、單元尺寸和類型、載荷、邊界條件。
計算完成后，提取計算結(jié)果文件中的整體變形、整體應(yīng)力和圓孔面上的應(yīng)力如下。
1.整體變形。提取變形結(jié)果，我們發(fā)現(xiàn)：最大變形量為1.616mm。
2.整體應(yīng)力。提取應(yīng)力結(jié)果，我們發(fā)現(xiàn)：最大應(yīng)力值為169.02 MPa （應(yīng)力奇異位置，應(yīng)力值失真）。
3. 圓孔面上的應(yīng)力。應(yīng)力最大值為125.09MPa（此結(jié)果非精確結(jié)果，如想得到精確結(jié)果需要進一步細化網(wǎng)格）。
通過對比兩次計算的結(jié)果發(fā)現(xiàn)：
1）全部使用Solid單元進行分析和使用Solid單元和Beam單元連接起來進行分析，
計算結(jié)果幾乎完全一致；
2）使用Solid單元和Beam單元建模和全部使用solid單元進行建模相比，節(jié)點數(shù)量大大減少，
顯著
降低了計算量。
三、連接原理。
在Workbench中，我們很容易就建立了solid-beam的連接，那么，軟件究竟是根據(jù)什么原理建立的呢？我們?nèi)?em>ANSYS經(jīng)典中一探究竟。
通過查看單元類型我們發(fā)現(xiàn)，ANSYS生成了計算用的5種單元類型。而我們沒有定義接觸，怎么會有接觸單元174和目標(biāo)單元170呢？
通過查看接觸向?qū)覀儼l(fā)現(xiàn)，ANSYS生成了一個
單點控制接觸，控制節(jié)點為173184。看到這我們就大概明白了，在梁模型和實體模型接觸的位置，軟件建立了一個170點目標(biāo)單元，在實體模型的端面上，軟件建立了174單元。使用170單元的173184節(jié)點控制174單元上的節(jié)點。
展開 平面三角桁架（常為屋架）ANSYS靜力分析（桿單元） ￥1.25
作者介紹： 力學(xué)碩士，有七年的結(jié)構(gòu)有限元分析經(jīng)驗
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在ANSYS中，桁架結(jié)構(gòu)（只承受拉壓，不承受彎矩）要使用桿單元（link單元）進行分析。在新版的ANSYS中，一般都推薦使用link180單元，該單元有兩個節(jié)點，每個節(jié)點有三個平移自由度。對于本文的平面三角桁架分析，有如下注意事項：
1 link180是三維桿，分析平面問題，需要約束一個自由度，一般為Z向。
2 桁架結(jié)構(gòu)的建模，可以直接從節(jié)點單元開始，因為桁架的每根桿都只劃分為一個單元。
3 link180單元的截面雖然可以用sectype和secdata來定義，但計算本質(zhì)還是轉(zhuǎn)化為實常數(shù)。
4 對于桿結(jié)構(gòu)，荷載都施加在節(jié)點上，桿單元不能施加線荷載。
對于線模型（桿結(jié)構(gòu)，梁結(jié)構(gòu)，管結(jié)構(gòu)），SECTYPE和SECDATA是很重要的命令：
當(dāng)命令sectype的type是link的時候，secdata定義桿截面面積。
如果讀者想詳細了解SECTYPE和SECDATA，可以輸入help, sectype或者help, secdata。如下圖：
然后按一下鍵盤的enter，軟件會跳出help文件，詳細解釋sectype。
后文目錄：
一：建模
二：求解
三：后處理
四：源文件
展開 ansys單元類型簡介
Link1可用于各種工程應(yīng)用中。根據(jù)應(yīng)用的不用，可以把此元素看成桁架，連桿，彈簧，等。這個2維桿元素是一個單軸拉壓元素，在每個節(jié)點都有兩個自由度。X,y,方向。鉸接，沒有彎矩。
Link8可用于不同工程中的桿。可用作模擬構(gòu)架，下垂電纜，連桿，彈簧等。3維桿元素是單軸拉壓元素。每個點有3個自由度。X,y,z方向。作為鉸接結(jié)構(gòu)，沒有彎矩。具有塑性，徐變，膨脹，應(yīng)力強化和大變形的特性。
Link10 3維桿元素，具有雙線性勁度矩陣的特性，單向軸拉（或壓）元素。對于單向軸拉，如果元素變成受壓，則硬度就消失了。此特性可用于靜力鋼纜中，當(dāng)整個鋼纜模擬成一個元素時。當(dāng)需要靜力元素能力但靜力元素又不是初始輸入時，也可用于動力分析中。該元素是shell41的線形式，keyopt(1)=2,’cloth’選項。如果分析的目的是為了研究元素的運動，（沒有靜定元素），可用與其相似但不能松弛的元素（如link8和pipe59）代替。當(dāng)最終的結(jié)構(gòu)是一個拉緊的結(jié)構(gòu)的時候，Link10也不能用作靜定集中分析中。但是由于最終局于一點的結(jié)果松弛條件也是有可能的。在這種情況下，要用其他的元素或在link10中使用‘顯示動力’技術(shù)。Link10每個節(jié)點有3個自由度，x,y,z方向。在拉（或壓）中都沒有抗彎能力，但是可以通過在每個link10元素上疊加一個小面積的量元素來實現(xiàn)。具有應(yīng)力強化和大變形能力。
Link11用于模擬水壓圓筒以及其他經(jīng)受大旋轉(zhuǎn)的結(jié)構(gòu)。此元素為單軸拉壓元素，每個節(jié)點有3個自由度。X,y,z方向。沒有彎扭荷載。
Link180可用于不同的工程中?？捎脕砟M構(gòu)架，連桿，彈簧，等。此3維桿元素是單軸拉壓元素，每個節(jié)點有3個自由度。X,y,z方向。作為膠接結(jié)構(gòu)，不考慮彎矩。具有塑性，徐變，旋轉(zhuǎn)，大變形，大應(yīng)變能力。
展開 
ANSYS各類型單元連接專題講解（四）之2D梁與2D實體單元剛接
前面文章主要講解了梁單元與其他類型單元鉸接的情況，從本篇文章開始，將主要講解梁單元與各類單元剛接的情況，而這也是我們?nèi)粘９こ?em>中比較常見的一種連接方式。
首先從2D平面單元單元開始說起。
盡管現(xiàn)在的ANSYS版本已經(jīng)摒棄了很古老的2D梁單元，改用Beam18x系列單元代替，但為究其連接方法，這類方面仍具有一定的講解價值，例如我們計算一榀框架的時候多數(shù)時候是采用2D平面單元的。
2D梁單元包括：beam3、beam23、beam54
2D實體單元：plane單元
一般來講，2D梁單元與2D實體單元剛接一般分為三種方法：
1）約束方程法；2）偽梁法；3）MPC法。
三種方法的連接原理無非是建立自由度之間的關(guān)系方程，但值得注意的是由于采用了局部區(qū)域的節(jié)點，因而在建立關(guān)系的局部區(qū)域內(nèi)可能會有應(yīng)力集中的情況，后處理當(dāng)中應(yīng)格外注意。
約束方程法后續(xù)講解3D梁單元連接時會詳細說明，此處簡單說下偽梁法與MPC法。
其實偽梁法與MPC法原理基本一樣，構(gòu)造一個虛擬梁單元，使虛擬梁單元與外部梁單元剛接，虛擬梁單元與內(nèi)部實體單元強制剛接，從而間接實現(xiàn)外部梁單元與實體單元的剛接效果。
使用偽梁法需注意的是，在建立虛擬梁單元時，虛擬梁單元應(yīng)至少與實體單元的兩個節(jié)點相連，剛度可取為無窮大或者實際梁單元的10^5倍。
下面以一個小案例來演示。
如上圖所示，兩塊小鋼板中間靠一小鋼梁連接，小鋼梁上有均布荷載，尺寸如上所示，均以mm計，中間鋼梁所受均布荷載為10KN/m,采用ANSYS模擬該情況。
展開 ANSYS各類型單元連接專題講解（二）之桿與梁殼體單元的連接
前一篇文章主要介紹了單元之間連接的主要原則，今天開始主要從具體方面講解連接方法。
按照桿、梁、殼、實體的順序，先說說桿單元與各單元的連接方法。
那么什么時候需要用到桿單元與各種單元的連接呢？水哥稍微列舉下實際工程中需要考慮此類連接的例子。
案例一：工業(yè)廠房
此類結(jié)構(gòu)一般橫向跨度較大，屋頂采用鋼結(jié)構(gòu)形式，在具體模擬屋架時，此時各個桿件可看成鉸接，采用桿單元模擬。而下方框架柱則采用梁單元進行模擬，在相交部位則需要用到桿單元與梁單元的連接。
案例二：門廳鋼結(jié)構(gòu)雨棚
在具體模擬該結(jié)構(gòu)時，雨棚上方拉桿采用桿單元模擬，而下方的鋼梁采用梁單元模擬，混凝土框架柱可采用實體單元模擬。
一直以來，桿單元一般用于模擬桁架結(jié)構(gòu)的時候比較多，其特點是桿件兩端不考慮承受彎矩作用，節(jié)點只有平動自由度，是所有單元中最為簡單的一種。
桿單元分為2D桿單元和3D桿單元，2D桿單元節(jié)點只有Ux和Uy兩個平動自由度，而3D桿單元除了這兩個，還有Uz。其他單元，梁單元、殼單元、體單元都包含了這三個自由度，且具有相同的物理意義，按照前面一篇文章所介紹的連接總則，桿單元與其他單元連接時只需要共用節(jié)點即可，無需建立約束方程。
下面是一個簡單的類似雨棚案例，注意本案例各構(gòu)件尺寸僅為演示操作需要所擬，未經(jīng)仔細推敲，各工程大佬可忽略。
某屋外雨棚平面簡化模型如上，長度為4m，折算荷載為10 KN/m，雨棚梁采用工字型鋼I40，系桿截面面積為238.64mm^2，材料均為Q235，采用ANSYS模擬該結(jié)構(gòu)。
下面為建模過程
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展開 ANSYS單元類型詳解及選擇原則
希望對大家有幫助
ansys單元類型詳解及選擇原則.doc
ANSYS接觸單元.doc
ANSYS單元類型
ANSYS的單元類型是在不斷發(fā)展和改進的，同樣功能的單元，編號大的往往意味著在某些方面有優(yōu)化或者增強。
對于實體單元，總結(jié)起來就一句話：復(fù)雜的結(jié)構(gòu)用帶中間節(jié)點的四面體，優(yōu)選solid187，簡單的結(jié)構(gòu)用六面體單元，優(yōu)選solid185。
Mass21是由6個自由度的點元素，x,y,z三個方向的線位移以及繞x,y,z軸的旋轉(zhuǎn)位移。每個自由度的質(zhì)量和慣性矩分別定義。
Link1可用于各種工程應(yīng)用中。根據(jù)應(yīng)用的不用，可以把此元素看成桁架，連桿，彈簧，等。這個2維桿元素是一個單軸拉壓元素，在每個節(jié)點都有兩個自由度。X,y,方向。鉸接，沒有彎矩。
Link8可用于不同工程中的桿?？捎米髂M構(gòu)架，下垂電纜，連桿，彈簧等。3維桿元素是單軸拉壓元素。每個點有3個自由度。X,y,z方向。作為鉸接結(jié)構(gòu)，沒有彎矩。具有塑性，徐變，膨脹，應(yīng)力強化和大變形的特性。
Link10 3維桿元素，具有雙線性勁度矩陣的特性，單向軸拉（或壓）元素。對于單向軸拉，如果元素變成受壓，則硬度就消失了。此特性可用于靜力鋼纜中，當(dāng)整個鋼纜模擬成一個元素時。當(dāng)需要靜力元素能力但靜力元素又不是初始輸入時，也可用于動力分析中。該元素是shell41的線形式，keyopt(1)=2,’cloth’選項。如果分析的目的是為了研究元素的運動，（沒有靜定元素），可用與其相似但不能松弛的元素（如link8和pipe59）代替。當(dāng)最終的結(jié)構(gòu)是一個拉緊的結(jié)構(gòu)的時候，Link10也不能用作靜定集中分析中。但是由于最終局于一點的結(jié)果松弛條件也是有可能的。在這種情況下，要用其他的元素或在link10中使用‘顯示動力’技術(shù)。Link10每個節(jié)點有3個自由度，x,y,z方向。在拉（或壓）中都沒有抗彎能力，但是可以通過在每個link10元素上疊加一個小面積的量元素來實現(xiàn)。具有應(yīng)力強化和大變形能力。
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