ANSYS上课2课件

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1、第三讲有限元建模2004-4-51......常用单元的形状点(质量)线(弹簧，梁，杆，间隙)面(薄壳,二维实体,轴对称实体)线性二次体(三维实体)线性二次................................单元介绍2004-4-52在单元手册(资料或在线帮助)中，ANSYS单元库有100多种单元类型，其中许多单元具有好几种可选择特性来胜任不同的功能。你要做的工作就是将单元的选择范围缩小到少数几个单元上。具体单元名称单元图示ANSYS单元名称单元特性(类别,编号)单元介绍2004-4-53线单元:Beam(梁)单元是用于螺

2、栓(杆)，薄壁管件，C形截面构件，角钢或者狭长薄膜构件(只有膜应力和弯应力的情况)等模型。Spar(杆)单元是用于弹簧，螺杆，预应力螺杆和薄膜桁架等模型。Spring单元是用于弹簧，螺杆，或细长构件，或通过刚度等效替代复杂结构等模型。主要单元类型举例2004-4-54壳单元:Shell(壳)单元用于薄面板或曲面模型。壳单元分析应用的基本原则是每块面板的主尺寸不低于其厚度的10倍。主要单元类型举例2004-4-55X-Y平面单元:在整体笛卡尔X-Y平面内（模型必须建在此面内），有几种类型的ANSYS单元可以选用。其中任何一种单元类型只允

3、许有平面应力、平面应变、轴对称、和/或者谐结构特性。平面应力或应变:OKNJMPLIIJK,L,OPNMTriangularOptionY(orAxial)X(orRadial)主要单元类型举例2004-4-56平面应力假定在Z方向上的应力为零，主要有以下特点：当Z方向上的几何尺寸远远小于X和Y方向上的尺寸才有效。所有的载荷均作用在XY平面内。在Z方向上存在应变。运动只在XY平面内发生。允许具有任意厚度(Z方向上)。平面应力分析是用来分析诸如承受面内载荷的平板、承受压力或远离中心载荷的薄圆盘等结构。主要单元类型举例2004-4-57平

4、面应变假定在Z方向的应变为零，主要具有以下特点：当Z方向上的几何尺寸远远大于X和Y方向上的尺寸才有效。所有的载荷均作用在XY平面内。在Z方向上存在应力。运动只在XY平面内发生。平面应变分析是用于分析那种一个方向的尺寸（指定为总体Z方向）远远大于其它两个方向的尺寸，并且垂直于Z轴的横截面是不变的。主要单元类型举例2004-4-58轴对称假定三维实体模型是由XY面内的横截面绕Y轴旋转360o形成的（管，锥体，圆板,圆顶盖，圆盘等）。对称轴必须和整体Y轴重合。不允许有负X坐标。Y方向是轴向，X方向是径向，Z方向是周向(hoop)。周向位移是

5、零；周向应变和应力十分明显。只能承受轴向载荷（所有载荷）。Hoop主要单元类型举例2004-4-59三维实体单元:用于那些由于几何、材料、载荷或分析结果要求考虑的细节等原因造成无法采用更简单单元进行建模的结构。四面体模型使用CAD建模往往比使用专业的FEA分析建模更容易，也偶尔得到使用。KRLQOPMNJIXYZTetrahedronmeshBrickmesh主要单元类型举例2004-4-510专用单元:专用单元包括接触单元-用于构件间存在接触面的结构建模，如涡轮盘和叶片，螺栓头部和法兰，电触头，以及O-圈等等。做好接触分析要求有这方

6、面的知识和经验。JIGAPMorM/2CXYZFSLIDEK1K2MorM/2主要单元类型举例2004-4-511线性单元/二次单元/p单元:一旦你决定采用平面、三维壳或者三维实体单元，还需要进一步决定采用线性、四边形或P单元。线性单元和高阶单元之间明显的差别是线性单元只存在“角节点”，而高阶单元还存在“中节点”。下面还提到一些差别。线性单元内的位移按线性变化，因此(大多数时)单个单元上的应力状态是不变的。二次单元内的位移是二阶变化的，因此单个单元上的应力状态是线性变化的。p单元内的位移是从2阶到8阶变化的，而且具有求解收敛自动控制功

7、能，自动各位置上分析应当采用的阶数。主要单元类型举例2004-4-512线性单元/二次单元/p单元(续):在许多情况下，同线性单元相比，采用更高阶类型的单元进行少量的计算就可以得到更好的计算结果。下面是根据不同分析目的进行单元选择的情况。主要单元类型举例2004-4-513线性单元/二次单元/p单元(续):再进行单元选择时应考虑的其它因素。线性单元的扭曲变形可能引起精度损失。更高阶单元对这种扭曲变形不敏感。就求解的精度的差别讲，线性单元和二次单元网格之间的差别远没有平面单元和三维实体单元网格之间的差别那么惊人之大。你可能更喜欢使用线性

8、(平)壳单元。高度扭曲的二次情形(非平行对边)主要单元类型举例2004-4-514线性单元/二次单元/p单元(续):更高阶的单元模拟曲面的精度就越高。低阶单元更高阶单元主要单元类型举例2004-4-515四边形单元/三角