ansys軟件單元類型應用的案例
ANSYS單元類型選擇方法 附ansys結(jié)構(gòu)單元與材料應用手冊下載
六、單元類型選擇方法
7.進行完前面的選擇工作，單元類型就基本上已經(jīng)定位在2-3種單元類型上了，接下來打開這幾種單元的幫助手冊，進行以下工作：
仔細閱讀其單元描述，檢查是否與分析問題的背景吻合、
了解單元所需輸入的參數(shù)、單元關鍵項和載荷考慮；
了解單元的輸出數(shù)據(jù)；
下載地址：ansys結(jié)構(gòu)單元與材料應用手冊
ANSYS不同單元類型連接專題（二）Solid-Beam單元的連接（類型二）
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；（整體應力最大數(shù)值的大小和位置，使用solid單元計算存在應力奇異，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 常用Beam單元的類型及應用場合
LS-DYNA 共提供 12 種類型的 Beam單元，
通過卡片*section beam 中的 ELFORM 進行選擇。
我們常用的有 ELFORM=1、2、3、6、9五種類型的 Beam。
1.ELFORM=1， Hughes-Liu integrated beam，積分梁：
用來模擬考慮應力結(jié)果的良，如汽車底鹽中的長螺栓。
在梁的中部 （N1、N2兩個節(jié)點的節(jié)點位置），計算截面應力。
使用3個節(jié)點 NI、N2、N3 進行定義，節(jié)點有6個自由度。
2.ELFORM=2， Belytschko-Schwer resultant beam，合力梁
只計算節(jié)點處的力和力矩，設有應力計算。
使用了個節(jié)點 NI、N2、N3 進行定義，節(jié)點有6個自由度。
因無積分點，計算速度較快。
方便地選擇各種截面形狀。
主要用來模擬只考察合力結(jié)果的梁，如螺栓連接中的螺桿。
3.ELFORM=3， Truss， 桿.
使用3個節(jié)點 NI、N2、N3 進行定義，節(jié)點有了個自由度。
只能承受軸向載荷（拉或壓），不能承受彎曲載荷。
經(jīng)常用來模擬二力桿結(jié)構(gòu)。
4.ELFORM=6， Discrete beam，離散梁/Cable。
使用了個節(jié)點NI、N2、N3 進行定義，也可僅使用兩個節(jié)點進行定義，節(jié)點有6個自由度。
可以是有限長度或零長度（效果一樣）。
可以模擬彈簧和阻尼的特性。
經(jīng)常用來模擬襯套，也可以代替彈簧和阻尼。
5.ELFORM=9， Deformable spotweld，可變形焊點梁。
使用3個節(jié)點 NI、N2、N3 進行定義，節(jié)點有6個自由度。
使用*MAT SPOTWELD 可以定義材料的失效。
經(jīng)常用來模擬可變形焊點，如白車身上的焊點。
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外，我們在計算具體荷載作用時（如風荷載、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
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。
那么端面上的實體單元又是怎么和梁單元連接的呢？我們發(fā)現(xiàn)，還有一個
MPC184單元沒派上用場。我們單獨顯示MPC184單元，發(fā)現(xiàn)它連接了173183和173184節(jié)點，173184就是我們剛才提到的控制節(jié)點，而173183為軟件在梁模型的端點上建立的170單元上的節(jié)點。
至此，本文完結(jié)。
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展開 ansys單元類型簡介
可用于平面單元也可用于軸對稱單元。
Plane182 2維4節(jié)點實體。該元素用于2維模型。可用于平面單元也可用于軸對稱單元。該元素由4個節(jié)點定義，每個節(jié)點2個自由度，x,y方向。可用于平面單元也可用于軸對稱單元。具有塑性，超彈性，應力強化，大變形，大應變能力。可用來模擬幾乎不能壓縮的次彈性材料和完全不能壓縮的超彈性材料的變形。
Plane183 2維8節(jié)點實體。具有二次位移，適用于模擬不規(guī)則網(wǎng)格。該元素由8個節(jié)點定義，每個節(jié)點2個自由度，x,y方向。可用于平面單元也可用于軸對稱單元。具有塑性，超彈性，應力強化，大變形，大應變能力。可用來模擬幾乎不能壓縮的次彈性材料和完全不能壓縮的超彈性材料的變形。支持初始應力。并提供不同的輸出選項。
Solid45 3-D實體。用于3維實體結(jié)構(gòu)模型。8個節(jié)點，每個節(jié)點3個自由度，x,y,z三個方向。該元素有塑性，徐變，膨脹，應力強化，大變形和大應變能力。提供帶有沙漏控制的縮減選項。各向異性選用solid64.。solid45的高次形式使用solid95.
Solid46 3維8節(jié)點分層實體。是solid45的分層形式，用于模擬分層殼或?qū)嶓w。該元素允許達到250層。如果需要超過250層，需要用到一個構(gòu)成矩陣選項。該元素也可通過選擇的方法進行累積。每個節(jié)點有3個自由度：x,y,z方向。
Solid64 3維各向異性實體。該元素有8個節(jié)點定義，每個節(jié)點3個自由度：x,y,z方向。具有應力強化和大變形能力。提供限制特大位移以及定義輸出位置的選項。該元素有各種不同的應用，如用于晶體和合成物。
Solid65 3維鋼筋混凝土實體。該元素用含鋼筋或不含鋼筋的3維實體。該實體能被拉裂或壓碎。用于混凝土時，例如，元素的實體能力可以用來模擬混凝土，而鋼筋能力用來模擬鋼筋性能。在其他情況下，該元素還可用于加固合成物（如玻璃纖維）和地質(zhì)材料（如石塊）。
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 仿真應用 | 單元類型和網(wǎng)格密度對有限元求解的影響
在筆者的使用經(jīng)驗中，ANSYS的網(wǎng)格劃分模塊ANSYS Meshing無疑是其中的佼佼者。
ANSYS Meshing應用了大量先進的網(wǎng)格智能算法，讓使用者定義盡量少的參數(shù)，就可以快速生成較高質(zhì)量的網(wǎng)格，這是十年前，二十年前無法企及的。現(xiàn)在得益于硬件資源和軟件算法的發(fā)展，一切都已經(jīng)實現(xiàn)，并且還在不斷迭代和進步。
ANSYS Meshing的初學者，在有力的指導下，通過一兩天的學習就可以把網(wǎng)格劃分掌握的很好。這和ANSYS公司的軟件設計理念是一脈相承的，ANSYS希望分析者將更多的精力放在自身的業(yè)務問題上，而不是軟件操作本身。所以ANSYS公司所有的產(chǎn)品都是那么易學易用，這也是ANSYS產(chǎn)品體系能夠風靡全球的原因所在。
不可否認，專業(yè)的前處理工具能劃分出高質(zhì)量的網(wǎng)格，比如Hypermesh，ANSA，ICEM CFD等。但是使用者前期需花費大量的時間練習，才能嫻熟的掌握這些軟件，并且需要花費大量的時間操作，才能產(chǎn)生高質(zhì)量的網(wǎng)格。在某些情況下，這樣做是值得的。但絕大多數(shù)情況下，前處理不應該占據(jù)太多的精力，尤其在不斷設計迭代的研發(fā)流程中，網(wǎng)格生成必須快捷高效，ANSYS Meshing是不二之選。
如果你選擇ANSYS Meshing，這里還有些與時俱進的建議：
對于幾何規(guī)整的模型，ANSYS Meshing能快速的產(chǎn)生高質(zhì)量的六面體或四邊形網(wǎng)格。
對于幾何復雜的模型，四面體和三角形網(wǎng)格因強大的復雜幾何適應能力，應該成為首選，這會增加一些網(wǎng)格規(guī)模，但不用擔心求解精度和求解規(guī)模的問題。只要將四面體網(wǎng)格適當加密，求解精度完全不遜于六面體網(wǎng)格，對于三角形網(wǎng)格也是如此，這些是經(jīng)過充分檢驗的正確結(jié)論。
盡量不要使用低階單元。
展開 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こ讨斜容^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，因而在建立關系的局部區(qū)域內(nèi)可能會有應力集中的情況，后處理當中應格外注意。
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可用于各種工程應用中。根據(jù)應用的不用，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，當整個鋼纜模擬成一個元素時。當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。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)。具有應力強化和大變形能力。
展開 ANSYS中單元類型的選擇
初學ANSYS的人，通常會被ANSYS所提供的眾多紛繁復雜的單元類型弄花了眼，如何選擇正確的單元類型，也是新手學習時很頭疼的問題。
單元類型的選擇，跟你要解決的問題本身密切相關。在選擇單元類型前，首先你要對問題本身有非常明確的認識，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?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單元計算準確。
實際工程中常用的shell單元有shell63,shell93。shell63是四節(jié)點的shell單元(可以退化為三角形)，shell93是帶中間節(jié)點的四邊形shell單元(可以退化為三角形),shell93單元由于帶有中間節(jié)點，計算精度比shell63更高，但是由于節(jié)點數(shù)目比shell63多，計算量會增大。
展開 Ansys中單元類型選擇
初學ANSYS的人，通常會被ANSYS所提供的眾多紛繁復雜的單元類型弄花了眼，如何選擇正確的單元類型，也是新手學習時很頭疼的問題。
單元類型的選擇，跟你要解決的問題本身密切相關。在選擇單元類型前，首先你要對問題本身有非常明確的認識，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?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單元計算準確。
實際工程中常用的shell單元有shell63,shell93。
展開 ansys建模計算——常用單元和材料類型
加強版是shell181（注意18*系列單元都是ansys后開發(fā)的單元，考慮了以前單元的優(yōu)點和缺陷，因而更完善），優(yōu)點是：能實現(xiàn)shell41、shell63、shell43...的所有功能并比它們做的更好，偏置中點很方便（比如模擬梁版結(jié)構(gòu)時常要把板中面望上偏置），可以分層，等等。
(4)solid（體）系列
土木中常用的就solid45、46、65、95等。
45就不用多說了，95是它的帶中結(jié)點版本。
solid46可以容忍單元的長厚比達到20比1，可以用來模擬鋼板碳纖維板鋼管等。
solid65是專門的混凝土單元，可以考慮開裂，這個討論得很多了，清華的陸新征寫的一個講義(www.luxizheng.net)里面有詳細解釋。
(5)combin(彈簧)系列
常用的有7、14、39、40等。
7可以用來模擬鉸接點。14是最簡單的帶阻尼彈簧。39是非線性彈簧，在實常數(shù)中可以靈活定義力－位移關系，可用來模擬鋼筋與混凝土的粘結(jié)滑移等。40可模擬隔震結(jié)構(gòu)（據(jù)說）。
(6)contact(接觸)系列
常用的有conta52，可用來模擬橡膠墊支座。這個很簡單，可以用命令流添加（eintf）。TARGE16*和CONTA17*系列可用接觸向?qū)砑樱S的接觸往往會造成收斂困難，和混凝土非線性分析一樣，需要憑經(jīng)驗調(diào)參數(shù)反復試算。
二、材料
彈性部分（必需）用MP命令輸入，非線性部分用TB命令輸入。
（1）TB,DP
即Drucker-Prager模型，ansys中唯一用來模擬土的模型。可以和幾乎所有單元類型（2維和3維）配合使用，所以有時也會在計算2維的混凝土模型時用到它。
（2）TB,CONCR
用來模擬混凝土，采用w-w五參數(shù)破壞準則，只能和solid65配合使用。
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