日志
ansys结构分析
|
ansys结构分析单元类型决定单元的自由度设置(如：热单元有一个自由度，而结构单元有6个自由度)、单元形状(六
面体，三角形等)、维数(二维或三维)、位移形函数(线形及二次函数)。在ANSYS数据库中有超过l90
种的不同单元类型可供选择。冈此确定单元类型是很重要的，应根据不同特性的 1 程系统选用不同类型的
单元型号，并了解单元特性，才能得出正确的结果 J。本文按单元的特点将结构分析单元分为：线单元、
管单元、实体单元、壳单元、接触单元、特殊单元六大类，分类进行介绍。
2．1线单元
线单元主要有：杆单元、梁单元。
2．1．1杆单元杆单元主要用于桁架和网格计算。属于只受拉、压力的线单元pJ。主要用米模拟弹簧，螺杆，
预应力螺杆利薄膜桁架等模型。其主要的类型有：
(1)LINK1是个二维杆单元，可刚作桁架、连杆或弹簧。
(2)LINK8是个三维杆单元，可用作桁架、缆索、连杆、弹簧等模型。
(3)LINK10是个三维仅受拉伸或压缩杆单元，可用于将整个钢缆刚一个单元来模拟的钢缆静力。
2．1．2梁单元梁单元主要用于框架结构计算。属于既受拉、压力，又有弯曲应力的线单元【3】。主要用米模
拟螺栓，薄壁管件，C型截面构件，角钢或细长薄膜构件。其主要的类型有：
(1)BEAM3是个二维弹性粱单元，可用于轴向拉伸、压缩和弯曲单元。
(2)BEAM4是个三维弹性梁单元，可用于轴向拉伸、压缩、扭转和弯曲单元。
(3)BEAM54是个二维弹性渐变不对称梁单元，可用于分析拉伸、压缩和弯曲功能的单轴向单元。
(4)BEAM44是个三维渐变不对称梁单元，可用_丁分析拉伸、压缩、扭转利弯曲功能的单轴单元。
(5)BEAMl88是个三维线性有限应变梁单元，可用于分析从细长到中等粗短的梁结构。
(6)BEAMl89是个三维二次有限应变梁单元，可刚于分析从细长到中等粗短的梁结构。
2．2管单元
(1)PIPE16是三维弹性直管单元，可用于分析拉压、扭转和弯曲的单轴向单元。
(2)PIPE17是三维弹性T形管单元，可用于分析拉压、扭转和弯曲T形管单轴单元。
(3)PIPEl8是弹性弯管单元(肘管)，可用丁分析拉伸、压缩、扭转和弯曲性能的环形单轴单元。
(4)PIPE20是个塑性直管单元，可用于分析拉压、弯曲利扭转的单轴单元。
(5)PIPE60是个塑性弯管(弯管头)单元，可用于分析拉压，弯曲和扭转的单轴单元。
(6)PIPE59是个沉管或缆单元，可用于分析拉压、扭转和弯曲，并有薄膜力以模拟海洋波浪和电流
作用的单轴单元。
2．3实体单元
2．3．1 2__D实体二维实体单元主要用于描述薄平板结构(平面应力)、等截面的“无限长”结构(平面应变)
和轴对称实体结构，即：用于模拟实体的截面，所有的荷载均作用在x．Y平面内，并且其响应(位移)也
在x．Y平面内，建模时必须在全局直角坐标x．Y平面内建模l2】。其主要的类型有：
(1)PLANE2是个二维6节点三角形结构实体单元，可用于模拟不规则的网格。
(2)PLANE42是个二维结构实体单元，可用作平面单元(平面应力或平面应变)或轴对称单元。
(3)PLANE82是个二维8节点结构实体单元，可用于模拟具有曲线边界的几何模型。
(4)PLANEI82是个二维4节点结构实体单元，可用作平面单元(平面应力或平面应变)或轴对称
单元。
(5)PLANEI83是个二维8节点结构实体单元，可刚作平面单元(平面应力，平面应变和普遍平面
应变)，或轴对称单元。
(6)HYPER84是个二维8节点超弹性实体单元，可用作平面单元(平面应变)或轴对称的环单元，
也可用于模拟二维超弹性结构模型。
(7)HYPER56是个二维4节点混合U．P超弹实体单元，可用作二向平面单元(平面应变)或轴对
称环单元．。用于模拟二维实体超弹性结构。
(8)HYPER74是个二维8： 点混合U．P超弹实体单元，可用作二向平面单元(平面应变)或轴对
称环单元。也用于模拟二维实体超弹性结构。
(9)VISCO88是个二维8节点粘弹性实体单元，可用来定义平面应变或轴对称单元。
(1 0)VISCOl06是个二维大应变实体单元，可用作平面应变单元或轴对称单元。
(1 1)VISCO108是个二维8节点火应变实体单元，可用作平面应变单元或轴对称单元。
(1 2)PLANE83是个8节点轴对称谐结构实体单元，可用于模拟具有非轴对称加载的轴对称结构，
可用于建立曲线边界的模型。
(1 3)PLANE25是个4 I了点轴对称．谐结构实体单元，可用于轴对称结构上作用有非对称载荷的二
维模型。
(1 4)PLANE145是个二维四边形结构实体P_单元，可用作平面单元(平面应力或平面应变)或
轴对称单元。
(1 5)PLANE146是个二维三角形结构实体P_单元，可用作平面单元(平面应力或平面应变)或
轴对称单元。
2．3．2 3-_D实体三维实体单元主要用丁描述三维空问中截面积不等、也不是轴对称的厚结构，即：用于
那些由于几何形状、材料、载荷或分析要求考虑细节等原因造成无法采用更简单单元进行建模的结构⋯。
其主要的类型有：
(1)SOLID45是个三维结构实体单元，可用于建立三维实体结构模型。
(2)SOLID95是个三维20： 点结构实体单元，可用于曲线边界的三维实体建模。
(3)SOLIDI85是个三维结构实体单元，可用丁建立三维实体结构模型。
(4)SOLIDl86是个三维20节点结构实体单元，可用生成不规则网格模型。
(5)SOLID92是个三维l0节点四面体结构实体单元，可用于模拟不规则形状的结构(各种CAD／CAM
系统产生的网格模型)。
(6)SOLIDI87是个三维l0= 点四面体结构实体单元，可用于生成不规则网格模型(各种CAD／CAM
系统生成的模型)。
(7)SOLID46是个三维分层结构实体单元，可用于模拟分层的厚壳或实体。
(8)SOLIDl9l是个三维20节点分层结构实体单元，可用于模拟分层的厚壳或实体。
(9)SOLID64是个三维各向异性实体单元，可用于模拟三维各向异性实体结构。
(1 0)SOLID65是个三维钢筋混凝十实体单元，可用于模拟三维有钢筋或无钢筋的混凝土模型。
(1 1)HYPER86是个三维超弹性实体单元，可用于建立三维超弹性结构模型。
(1 2)HYPER58是个三维8： 点混合U．P超弹实体单元，可用于模拟三维实体超弹性结构。
(1 3)HYPERI58是个三维l0： 点四面体混合U．P超弹实体单元，可用丁模拟三维超弹性结构实
体，适于生成不规则网格模型(如各种CAD／CAM 系统生成的模型)。
(1 4)VISCO89是个三维20节点粘弹性实体单元。
(1 5)VISCO107是个三维火应变实体单元，可用于建立三维实体结构模型。
(1 6)SOLID147是个三维砖形结构实体P．单元。
(1 7)SOLIDI48是个三维四面体结构P一单元。
2．4壳单元
壳单元主要用于水池、水箱、楼板等薄壁结构计算。
决于实际应用薄板或曲面模型：分析应用的基本原则是：
主要的类型有以下 L种：
壳单元主要用来模拟平面或曲面，其厚度大小取
每块面板的主尺寸不低于其厚度的十倍【I】I 。其
(1)SHELL93是个8节点结构壳单元，适合于分析曲壳模型。
(2)SHELL63是个弹性壳单元。
(3)SHELL41是个薄膜壳单元，可用于那些弯曲作用为次要囚素的壳体结构。
(4)SHELL43是个塑性人应变壳单元，适于分析线性，翘曲，厚度中等的壳结构。
(5)SHELL181是个有限应变壳单元，适于分析从薄的到中等厚度的壳结构，也可用于模拟的层合
壳单元或夹层结构的层结构分析。 ．
(6)SHELL51是个轴对称结构壳单元，可以产生出圆柱壳单元或者环形圆盘单元，可用于有线性变
化的厚度。
(7)SHELL61是个轴对称谐波结构壳单元，可以产生山圆柱壳单元或者环形圆盘单元。可用于有线
性变化的厚度。
(8)SHELL9 1是个非线性层状结构壳单元，可以川于分析应用多层结构壳模型或模拟厚夹层结构。
(9)SHELL99是个线性层结构壳单元，可以用于分析应用多层结构壳模型。
(1 0)SHELL28是个剪切瑚转壳单元，可用于分析框架结构的剪切载荷情况的单元。
(1 1)SHELL150是个8节点结构壳体P一单元，适合于描述曲面壳体模型。
2．5接触单元
(1)CONTAC48是个二维点对面接触单元，可以用于模拟二维空间两个面之间(或一个 1 点和一个
面间)的接触和滑动模型。
(2)CONTAC49是个三维点对面接触单元，可以用于模拟三维空间两个面之间(或一个 点和一个
面间)的接触和滑动模型。
(3)CONTA171是个二维面与面接触单元，可用于表示二维“目标”面(TARGE169)和本单元所
定义的变形面之间的接触利滑移状态。
(4)CONTA172是个二维3节点面与面接触单元，CONTA172用于表示二维“目标”面(TARGE169)
和本单元所定义的变形面之间的接触和滑移状态。
(5)CONTA173是个三维面与面接触单元，可用于表示三维“目标”面(TARGE170)和本单元所
定义的变形面之间的接触和滑移状态。
(6)CONTA174是个三维8节点面与面接触单元，可刚于表示三维“目标”面(TARGE170)和本
单元所定义的变形面之间的接触和滑移状态。
(7)CONTAC12是个二维点对点接触单元，用米模拟两个能够保持或者断开物理接触，并且能够相
对滑动的面。
(8)CONTAC52是个二维点对点接触单元，用来模拟能够保持或者断开物理接触，且能够相对滑动
的两个表面。
(9)CONTAC26是个二维点一基础接触单元，用米模拟一个能够阻．1}= 点穿透的面。
(1 0)TARGE169 是个二维目标单元，接触单元覆盖丁变形体边界的实体单元上，并可能与
TARGER169定义的目标表面接触。
(1 1)TARGE170是个三维目标单元，与相关接触单元(CONTA173，CONTA174，和CONTA175)联
用，表示各种二维“目标”表面。接触单元覆盖于变形体边界的实体单元上，并可能与TARGER170定义
的目标表面接触。
2．6特殊单元
(1)COMBIN14是个弹簧一阻尼器单元，可用在一维，二维或三维有轴向拉压的或扭转的场合。
(2)COMBIN40是个组合单元，可以用丁任何分析。
(3)COMBIN39是个非线性弹簧单元，具有非线性功能的单向单元。
(4)MASS2l是个结构质量单元。
(5)COMBIN37是个控制单元，是一种具有开关功能的单向单元：可J{j于温度函数控制热流的温度
调节器；用速度的函数控制阻尼的机械减震器；用压力的函数控制流动阻抗的安全阀；川位移函数控制摩
擦离合器等等。
(6)SURF1 53是个二维结构表面效应单元，可川于各种载荷及表面效应情况及二维结构分析。
(7)SURF154是个三维结构表面效应单元，可刚 各种载荷及表面效应情况，可用于三维结构分析。
(8)COMBIN7是个三维铰接连接单元，是三维销钉(或旋转)铰链单元，可用于在公共点上连接
模型的两个或多个部分，适用于运动学静力分析和运动学动力分析。
(9)LINK1l是个线性调节器单元，可用米给液压缸及其它火转动问题建模。
(1 0)MATRIX27是个刚度，阻尼，质量矩阵单元。
(1 1)MATRIX5O是个超单元，可川于应用领域内的任何分析类型。
面体，三角形等)、维数(二维或三维)、位移形函数(线形及二次函数)。在ANSYS数据库中有超过l90
种的不同单元类型可供选择。冈此确定单元类型是很重要的，应根据不同特性的 1 程系统选用不同类型的
单元型号，并了解单元特性，才能得出正确的结果 J。本文按单元的特点将结构分析单元分为：线单元、
管单元、实体单元、壳单元、接触单元、特殊单元六大类，分类进行介绍。
2．1线单元
线单元主要有：杆单元、梁单元。
2．1．1杆单元杆单元主要用于桁架和网格计算。属于只受拉、压力的线单元pJ。主要用米模拟弹簧，螺杆，
预应力螺杆利薄膜桁架等模型。其主要的类型有：
(1)LINK1是个二维杆单元，可刚作桁架、连杆或弹簧。
(2)LINK8是个三维杆单元，可用作桁架、缆索、连杆、弹簧等模型。
(3)LINK10是个三维仅受拉伸或压缩杆单元，可用于将整个钢缆刚一个单元来模拟的钢缆静力。
2．1．2梁单元梁单元主要用于框架结构计算。属于既受拉、压力，又有弯曲应力的线单元【3】。主要用米模
拟螺栓，薄壁管件，C型截面构件，角钢或细长薄膜构件。其主要的类型有：
(1)BEAM3是个二维弹性粱单元，可用于轴向拉伸、压缩和弯曲单元。
(2)BEAM4是个三维弹性梁单元，可用于轴向拉伸、压缩、扭转和弯曲单元。
(3)BEAM54是个二维弹性渐变不对称梁单元，可用于分析拉伸、压缩和弯曲功能的单轴向单元。
(4)BEAM44是个三维渐变不对称梁单元，可用_丁分析拉伸、压缩、扭转利弯曲功能的单轴单元。
(5)BEAMl88是个三维线性有限应变梁单元，可用于分析从细长到中等粗短的梁结构。
(6)BEAMl89是个三维二次有限应变梁单元，可刚于分析从细长到中等粗短的梁结构。
2．2管单元
(1)PIPE16是三维弹性直管单元，可用于分析拉压、扭转和弯曲的单轴向单元。
(2)PIPE17是三维弹性T形管单元，可用于分析拉压、扭转和弯曲T形管单轴单元。
(3)PIPEl8是弹性弯管单元(肘管)，可用丁分析拉伸、压缩、扭转和弯曲性能的环形单轴单元。
(4)PIPE20是个塑性直管单元，可用于分析拉压、弯曲利扭转的单轴单元。
(5)PIPE60是个塑性弯管(弯管头)单元，可用于分析拉压，弯曲和扭转的单轴单元。
(6)PIPE59是个沉管或缆单元，可用于分析拉压、扭转和弯曲，并有薄膜力以模拟海洋波浪和电流
作用的单轴单元。
2．3实体单元
2．3．1 2__D实体二维实体单元主要用于描述薄平板结构(平面应力)、等截面的“无限长”结构(平面应变)
和轴对称实体结构，即：用于模拟实体的截面，所有的荷载均作用在x．Y平面内，并且其响应(位移)也
在x．Y平面内，建模时必须在全局直角坐标x．Y平面内建模l2】。其主要的类型有：
(1)PLANE2是个二维6节点三角形结构实体单元，可用于模拟不规则的网格。
(2)PLANE42是个二维结构实体单元，可用作平面单元(平面应力或平面应变)或轴对称单元。
(3)PLANE82是个二维8节点结构实体单元，可用于模拟具有曲线边界的几何模型。
(4)PLANEI82是个二维4节点结构实体单元，可用作平面单元(平面应力或平面应变)或轴对称
单元。
(5)PLANEI83是个二维8节点结构实体单元，可刚作平面单元(平面应力，平面应变和普遍平面
应变)，或轴对称单元。
(6)HYPER84是个二维8节点超弹性实体单元，可用作平面单元(平面应变)或轴对称的环单元，
也可用于模拟二维超弹性结构模型。
(7)HYPER56是个二维4节点混合U．P超弹实体单元，可用作二向平面单元(平面应变)或轴对
称环单元．。用于模拟二维实体超弹性结构。
(8)HYPER74是个二维8： 点混合U．P超弹实体单元，可用作二向平面单元(平面应变)或轴对
称环单元。也用于模拟二维实体超弹性结构。
(9)VISCO88是个二维8节点粘弹性实体单元，可用来定义平面应变或轴对称单元。
(1 0)VISCOl06是个二维大应变实体单元，可用作平面应变单元或轴对称单元。
(1 1)VISCO108是个二维8节点火应变实体单元，可用作平面应变单元或轴对称单元。
(1 2)PLANE83是个8节点轴对称谐结构实体单元，可用于模拟具有非轴对称加载的轴对称结构，
可用于建立曲线边界的模型。
(1 3)PLANE25是个4 I了点轴对称．谐结构实体单元，可用于轴对称结构上作用有非对称载荷的二
维模型。
(1 4)PLANE145是个二维四边形结构实体P_单元，可用作平面单元(平面应力或平面应变)或
轴对称单元。
(1 5)PLANE146是个二维三角形结构实体P_单元，可用作平面单元(平面应力或平面应变)或
轴对称单元。
2．3．2 3-_D实体三维实体单元主要用丁描述三维空问中截面积不等、也不是轴对称的厚结构，即：用于
那些由于几何形状、材料、载荷或分析要求考虑细节等原因造成无法采用更简单单元进行建模的结构⋯。
其主要的类型有：
(1)SOLID45是个三维结构实体单元，可用于建立三维实体结构模型。
(2)SOLID95是个三维20： 点结构实体单元，可用于曲线边界的三维实体建模。
(3)SOLIDI85是个三维结构实体单元，可用丁建立三维实体结构模型。
(4)SOLIDl86是个三维20节点结构实体单元，可用生成不规则网格模型。
(5)SOLID92是个三维l0节点四面体结构实体单元，可用于模拟不规则形状的结构(各种CAD／CAM
系统产生的网格模型)。
(6)SOLIDI87是个三维l0= 点四面体结构实体单元，可用于生成不规则网格模型(各种CAD／CAM
系统生成的模型)。
(7)SOLID46是个三维分层结构实体单元，可用于模拟分层的厚壳或实体。
(8)SOLIDl9l是个三维20节点分层结构实体单元，可用于模拟分层的厚壳或实体。
(9)SOLID64是个三维各向异性实体单元，可用于模拟三维各向异性实体结构。
(1 0)SOLID65是个三维钢筋混凝十实体单元，可用于模拟三维有钢筋或无钢筋的混凝土模型。
(1 1)HYPER86是个三维超弹性实体单元，可用于建立三维超弹性结构模型。
(1 2)HYPER58是个三维8： 点混合U．P超弹实体单元，可用于模拟三维实体超弹性结构。
(1 3)HYPERI58是个三维l0： 点四面体混合U．P超弹实体单元，可用丁模拟三维超弹性结构实
体，适于生成不规则网格模型(如各种CAD／CAM 系统生成的模型)。
(1 4)VISCO89是个三维20节点粘弹性实体单元。
(1 5)VISCO107是个三维火应变实体单元，可用于建立三维实体结构模型。
(1 6)SOLID147是个三维砖形结构实体P．单元。
(1 7)SOLIDI48是个三维四面体结构P一单元。
2．4壳单元
壳单元主要用于水池、水箱、楼板等薄壁结构计算。
决于实际应用薄板或曲面模型：分析应用的基本原则是：
主要的类型有以下 L种：
壳单元主要用来模拟平面或曲面，其厚度大小取
每块面板的主尺寸不低于其厚度的十倍【I】I 。其
(1)SHELL93是个8节点结构壳单元，适合于分析曲壳模型。
(2)SHELL63是个弹性壳单元。
(3)SHELL41是个薄膜壳单元，可用于那些弯曲作用为次要囚素的壳体结构。
(4)SHELL43是个塑性人应变壳单元，适于分析线性，翘曲，厚度中等的壳结构。
(5)SHELL181是个有限应变壳单元，适于分析从薄的到中等厚度的壳结构，也可用于模拟的层合
壳单元或夹层结构的层结构分析。 ．
(6)SHELL51是个轴对称结构壳单元，可以产生出圆柱壳单元或者环形圆盘单元，可用于有线性变
化的厚度。
(7)SHELL61是个轴对称谐波结构壳单元，可以产生山圆柱壳单元或者环形圆盘单元。可用于有线
性变化的厚度。
(8)SHELL9 1是个非线性层状结构壳单元，可以川于分析应用多层结构壳模型或模拟厚夹层结构。
(9)SHELL99是个线性层结构壳单元，可以用于分析应用多层结构壳模型。
(1 0)SHELL28是个剪切瑚转壳单元，可用于分析框架结构的剪切载荷情况的单元。
(1 1)SHELL150是个8节点结构壳体P一单元，适合于描述曲面壳体模型。
2．5接触单元
(1)CONTAC48是个二维点对面接触单元，可以用于模拟二维空间两个面之间(或一个 1 点和一个
面间)的接触和滑动模型。
(2)CONTAC49是个三维点对面接触单元，可以用于模拟三维空间两个面之间(或一个 点和一个
面间)的接触和滑动模型。
(3)CONTA171是个二维面与面接触单元，可用于表示二维“目标”面(TARGE169)和本单元所
定义的变形面之间的接触利滑移状态。
(4)CONTA172是个二维3节点面与面接触单元，CONTA172用于表示二维“目标”面(TARGE169)
和本单元所定义的变形面之间的接触和滑移状态。
(5)CONTA173是个三维面与面接触单元，可用于表示三维“目标”面(TARGE170)和本单元所
定义的变形面之间的接触和滑移状态。
(6)CONTA174是个三维8节点面与面接触单元，可刚于表示三维“目标”面(TARGE170)和本
单元所定义的变形面之间的接触和滑移状态。
(7)CONTAC12是个二维点对点接触单元，用米模拟两个能够保持或者断开物理接触，并且能够相
对滑动的面。
(8)CONTAC52是个二维点对点接触单元，用来模拟能够保持或者断开物理接触，且能够相对滑动
的两个表面。
(9)CONTAC26是个二维点一基础接触单元，用米模拟一个能够阻．1}= 点穿透的面。
(1 0)TARGE169 是个二维目标单元，接触单元覆盖丁变形体边界的实体单元上，并可能与
TARGER169定义的目标表面接触。
(1 1)TARGE170是个三维目标单元，与相关接触单元(CONTA173，CONTA174，和CONTA175)联
用，表示各种二维“目标”表面。接触单元覆盖于变形体边界的实体单元上，并可能与TARGER170定义
的目标表面接触。
2．6特殊单元
(1)COMBIN14是个弹簧一阻尼器单元，可用在一维，二维或三维有轴向拉压的或扭转的场合。
(2)COMBIN40是个组合单元，可以用丁任何分析。
(3)COMBIN39是个非线性弹簧单元，具有非线性功能的单向单元。
(4)MASS2l是个结构质量单元。
(5)COMBIN37是个控制单元，是一种具有开关功能的单向单元：可J{j于温度函数控制热流的温度
调节器；用速度的函数控制阻尼的机械减震器；用压力的函数控制流动阻抗的安全阀；川位移函数控制摩
擦离合器等等。
(6)SURF1 53是个二维结构表面效应单元，可川于各种载荷及表面效应情况及二维结构分析。
(7)SURF154是个三维结构表面效应单元，可刚 各种载荷及表面效应情况，可用于三维结构分析。
(8)COMBIN7是个三维铰接连接单元，是三维销钉(或旋转)铰链单元，可用于在公共点上连接
模型的两个或多个部分，适用于运动学静力分析和运动学动力分析。
(9)LINK1l是个线性调节器单元，可用米给液压缸及其它火转动问题建模。
(1 0)MATRIX27是个刚度，阻尼，质量矩阵单元。
(1 1)MATRIX5O是个超单元，可川于应用领域内的任何分析类型。
