ansys的實體單元類型的案例
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，而這也是我們日常工程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。
盡管現在的ANSYS版本已經摒棄了很古老的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域的節點，因而在建立關系的局部區域內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，虛擬梁單元與內部實體單元強制剛接，從而間接實現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果發現：
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，
計算結果幾乎完全一致；（整體應力最大數值的大小和位置，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，節點數量大大減少，
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。
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展開 ANSYS單元類型選擇方法 附ansys結構單元與材料應用手冊下載
下面是有關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幾個單元上；
單元類型選擇方法：
1.設定物理場過濾菜單，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.根據模型的幾何形狀選定單元的大類，如線性結構則只能用“Plane、Shell”這種單元去模擬；
3.根據模型結構的空間維數細化單元的類別，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，則根據結構的維數繼續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.根據分析問題的性質選擇單元類型，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 巖土問題二維有限元實體單元類型(element types)的選擇
1 引言
有限元分析的單元類型以及單元的質量影響著數值模擬的結果，在論壇中有人問到了這個問題，因此本文僅對二維有限元實體單元類型作簡要的討論，討論的條件包括: (1) 巖土工程問題使用的主要單元類型；(2) 不包括結構元、界面元【板樁墻(Sheet Pile Wall)模擬---FEM中的界面元】以及一些特殊類型的單元，例如不連續元【使用Plaxis的不連續單元(Discontinuity Elements)】。
2 單元類型
(1) 3節點的三角形單元T3
三節點的三角形單元(3 Noded Trangles)是有限元分析中最簡單的實體單元，在實踐中已經很少使用，典型的應用包括RS2, ADONIS【二維FEM分析軟件ADONIS(V3.50.1)命令流】，EnFEM【EnFEM---一個小型的有限元分析教學軟件】等。
(2) 6節點的三角形單元T6
六節點的三角形單元(6 Noded Trangles)是有限元分析中經常使用的實體單元，6節點的三角形對位移進行了二階插值，數值積分涉及三個高斯點。如果劃分足夠多的單元，那么T6在標準的平面應變分析中可以得出非常精確的結果，不過在軸對稱應用或在使用強度折減法(phi-c )時應小心使用，它很可能高估其破壞載荷和安全系數。因此最好使用下面的T15單元。T6典型的應用包括Plaxis, RS2, ADONIS, EnFEM等。
(3) 15節點的三角形單元T15
15節點的三角形單元(15 Noded Trangles)能夠更精確地表示應力應變關系，特別是對于軸對稱問題，目前只有Plaxis提供這種單元。T5對位移進行了四階插值，對12個高斯點(應力點)進行數值積分。T15單元能夠精確計算一些巖土工程特殊問題的應力，例如不可壓縮土層中的塌陷計算。
展開 
探究有限元分析中的網格類型：殼單元、實體網格
有限元分析通過將復雜的結構分解為許多小的單元（即網格），然后通過對每個單元進行數學建模和分析，來模擬實際系統的行為。
1. 殼單元
殼單元是一種用于分析薄壁結構的二維網格類型。這些結構可能包括板、殼等。
殼單元通過將結構分割成許多小的三角形或四邊形單元來建模。
在殼單元中，每個單元代表了結構的一個小區域，其具有自己的厚度和受力特性。
殼單元的數學原理基于薄壁結構的理論，其中厚度方向的變形通常被忽略，從而簡化了模型的建立和求解過程。殼單元適用于考慮板、殼的彎曲、扭曲等變形行為。
2. 實體網格（3D）
實體網格是用于三維模型的網格類型。
它將模型中的幾何體分割成許多小的立方體或四面體單元。這些單元可以是六面體、四面體或其他類型的體元。
實體網格的數學原理基于三維立體幾何和體積力學理論，可以用于模擬各種三維結構的力學行為，如固體力學、熱力學等。
區別和應用
在計算上，殼單元、實體網格各有其優缺點和適用范圍。
殼單元適用于分析薄壁結構的變形行為，適用于工程中許多板、殼等結構的分析。
實體網格適用于對三維結構的力學行為進行綜合分析，包括體積效應和復雜的幾何形狀。
平面網格適用于分析平面結構，例如平板、橋梁等，其計算效率較高，但只適用于忽略結構厚度變化的情況。
歡迎留言批評指正。如果本文存在不夠清晰或準確之處，請您不吝賜教。
個人學習總結，整理不易，未經本人允許請勿搬運。
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構，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，此時變為梁單元包含在殼面內的情況，當然此類情況是否需要考慮截面偏置，可根據具體工程而定。
對這中梁單元包含在殼單元面內的情況，只需要將梁單元與殼單元共用節點即可，而無須格外建立約束方程。
三、梁單元在殼單元內但不包含
此種情況為梁與殼位于同一面內，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域兩種方式連接。剛性梁采用MPC184單元，剛性區域采用Cerig命令，具體使用方法下期文章討論。
展開 基于ansys的梁單元、實體單元徐變精細化分析（含各參數解釋） ￥25
徐變應變可表達為：
其中， ?(t,τ)為徐變系數，需通過規范公式或實驗數據擬合確定
Ansys程序中內置金屬蠕變規律如下：
命令中詳細解釋了改公式的具體用法，以及參數意義。
二者除個別參數外形式具有異曲同工之妙，因此本案例給出用ansys精確分析混凝土徐變的方法，案例背景模擬了一個混凝土PK梁特定工況下的徐變發生過程。
案例文件中包含：
1. 00-ConcreteCreep-benchmark.mac【徐變標定文件，開箱即用，可以用來和手算對比是否正確】
2. 01-ConcreteCreep-solid.mac【分輸入模塊的參數化徐變計算文件【詳細解釋了各參數取值】。只需要改文件和計算邊界荷載即可計算實體徐變。】
3. ansa文件，用來生成網格
4. .cdb文件，網格文件
5. excel轉apdl命令流文件，用來輸入徐變系數。
進一步白話闡述一下：
1、什么是徐變？別看公式一大堆，理論一大推，簡單講就是：受力的結構，啥邊界條件、荷載不變的情況下，結構還是慢慢變形了。將這種慢慢變形的變形結果以及應力重分配準確分析出來就是徐變分析。機理一大堆，教科書上都比較詳盡，在此不做贅述，只講應用，而且是拿到案例開箱即用。
白話闡述要點：
1、案例是ansys apdl（命令流）分析的，給出了全套參數化命令流，材料模型定義、材料參數定義、求解，拿過來可以直接運行。
2、機理是用了ansys中關于金屬蠕變的材料模型。（細想蠕變和徐變的現象，表征都是一樣的。至于機理，各有各的理論，但不影響材料模型使用。）
具體使用：
1、，先跑一遍，看看到底徐變是怎么個事兒。
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果發現：
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，節點數量大大減少，
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，軟件究竟是根據什么原理建立的呢？我們去ANSYS經典中一探究竟。
通過查看單元類型我們發現，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？
通過查看接觸向導我們發現，ANSYS生成了一個
單點控制接觸，控制節點為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節點控制174單元上的節點。
那么端面上的實體單元又是怎么和梁單元連接的呢？我們發現，還有一個
MPC184單元沒派上用場。我們單獨顯示MPC184單元，發現它連接了173183和173184節點，173184就是我們剛才提到的控制節點，而173183為軟件在梁模型的端點上建立的170單元上的節點。
至此，本文完結。
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展開 Abaqus中選擇三維實體單元類型的基本原則 附abaqus三維筒體過渡網格劃分下載
來源：力學與Abaqus仿真
對于大多數Abaqus用戶，在選擇單元類型時都會有這樣的困惑，可選的單元類型很多，還有減縮積分、完全積分、線性單元、二次單元、非協調單元、雜交單元、沙漏控制等眾多選擇（圖1），在實際有限元分析時，究竟應該如何選擇合適的單元類型。從今天開始，陸續介紹單元類型的選取原則，供大家參考。
圖1 單元類型選擇對話框
選擇三維實體單元類型時應遵循以下原則：
● 對于三維區域，盡可能采用結構化網格劃分技術或掃掠網格劃分技術，從而得到Hex單元網格，減小計算代價，提高計算精度。當幾何形狀復雜時，也可以在不重要的區域使用少量楔形（Wedge）單元。
● 如果使用了自由網格劃分技術，Tet單元的類型應選擇二次單元。在Abaqus/Explicit中應選擇修正的Tet單元 C3D10M，在Abaqus/Standard中可以選擇C3D10，但如果有大的塑性變形，或模型中存在接觸，而且使用的是默認的“硬”接觸關系（“hard”contact relationship），則也應選擇修正的Tet單元 C3D10M。
● Abaqus的所有單元均可用于動態分析，選取單元的一般原則與靜力分析相同。但在使用Abaqus/Explicit模擬沖擊或爆炸載荷時，應選用線性單元，因為它們具有集中質量公式，模擬應力波的效果優于二次單元所采用的一致質量公式。
如果使用的求解器是Abaqus/Standard，在選擇單元類型時還應注意以下方面：
● 對于應力集中問題，盡量不要使用線性減縮積分單元，可使用二次單元來提高精度。如果在應力集中部位進行了網格細化，使用二次減縮積分單元與二次完全積分單元得到的應力結果相差不大，而二次減縮積分單元的計算時間相對較短。
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：工業廠房
此類結構一般橫向跨度較大，屋頂采用鋼結構形式，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：門廳鋼結構雨棚
在具體模擬該結構時，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構的時候比較多，其特點是桿件兩端不考慮承受彎矩作用，節點只有平動自由度，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，注意本案例各構件尺寸僅為演示操作需要所擬，未經仔細推敲，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模擬該結構。
下面為建模過程
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展開 ANSYS 中查詢單元類型
在 ANSYS 中查詢單元類型有多種方法，下面將針對經典 APDL 界面和 Workbench 界面分別展開介紹。
經典 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、節點編號以及單元類型等信息。
ANSYS單元類型
ANSYS分析結構靜力學中常用的單元類型
類別
形狀和特性
單元類型
桿
普通
雙線性
LINK1,LINK8
LINK10
梁
普通
截面漸變
塑性
考慮剪切變形
BEAM3,BEAM4
BEAM54,BEAM44
BEAM23,BEAM24
BEAM188,BEAM189
管
普通
浸入
塑性
PIPE16,PIPE17,PIPE18
PIPE59
PIPE20,PIPE60
2-D實體
四邊形
三角形
超彈性單元
粘彈性
大應變
諧單元
P單元
PLANE42,PLANE82,PLANE182
PLANE2
HYPER84,HYPER56,HYPER74
VISCO88
VISO106,VISO108
PLANE83,PPNAE25
PLANE145,PLANE146
3-D實體
塊
四面體
層
各向異性
超彈性單元
粘彈性
大應變
P單元
SOLID45,SOLID95,SOLID73,SOLID185
SOLID92,SOLID72
SOLID46
SOLID64,SOLID65
HYPER86,HYPER58,HYPER158
VISO89
VISO107
SOLID147,SOLID148
殼
四邊形
軸對稱
層
剪切板
P單元
SHELL93,SHELL63,SHELL41,SHELL43,SHELL181
SHELL51,SHELL61
SHELL91,SHELL99
SHELL28
SHELL150
結構靜力學中常用的單元類型
類別
形狀和特性
單元類型
桿
普通
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。
Plane146 二維三角形實體p-元素。Plane145是一個三角形p-元素，支持最高為8次的多項式。該元素由6個節點定義，每個節點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。
Plane182 2維4節點實體。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個節點定義，每個節點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節點實體。具有二次位移，適用于模擬不規則網格。該元素由8個節點定義，每個節點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維實體結構模型。8個節點，每個節點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節點分層實體。是solid45的分層形式，用于模擬分層殼或實體。該元素允許達到250層。如果需要超過250層，需要用到一個構成矩陣選項。該元素也可通過選擇的方法進行累積。每個節點有3個自由度：x,y,z方向。
Solid64 3維各向異性實體。該元素有8個節點定義，每個節點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。
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，要結合自己的問題，對照幫助文檔里面的單元描述來選擇恰當的單元類型。
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。如果你的結構中要承受彎矩，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，可以根據需要自定義梁的截面形狀。
2.對于薄壁結構，是選實體單元還是殼單元？
對于薄壁結構，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，薄壁結構承受彎矩的時候，如果在厚度方向的單元層數太少，有時候計算結果誤差比較大，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是四節點的shell單元(可以退化為三角形)，shell93是帶中間節點的四邊形shell單元(可以退化為三角形),shell93單元由于帶有中間節點，計算精度比shell63更高，但是由于節點數目比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，要結合自己的問題，對照幫助文檔里面的單元描述來選擇恰當的單元類型。
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。如果你的結構中要承受彎矩，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，可以根據需要自定義梁的截面形狀。
2.對于薄壁結構，是選實體單元還是殼單元？
對于薄壁結構，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，薄壁結構承受彎矩的時候，如果在厚度方向的單元層數太少，有時候計算結果誤差比較大，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。
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