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Ansys单元的类型及选择
通常用LINK1和LINK8模拟桁架结构，如屋架、
网架、网壳、桁架桥、桅杆、塔架等结构，以及 吊桥的吊杆、拱桥的系杆等构件，必须注意线性 静力分析时，结构不能是几何可变的，否则造成 位移超限的提示错误。LINK10可模拟绳索、地基 弹簧、支座等，如斜拉桥的斜拉索、悬索、索网 结构、缆风索、弹性地基、橡胶支座等。 LINK180除不具备双线性特性(LINK10)外，它均 可应用于上述结构中，并且其可应用的非线性性 质更加广泛，增加了粘弹塑性材料。⑸LINK1、 LINK8和LINK180单元还可用于普通钢筋和预应 力钢筋的模拟，其初应变可作为施加预应力的方 式 东南大学土木学院秦卫红
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梁单元


ANSYS中有七八种梁单元，它们的特点和适用范围各不 相同。了解这些单元之间的异同，有助于正确选择单元类 型和得到较为理想的计算结果。 梁是一种几何上一维而空间上二维或三维的单元，主 要用于模拟一个方向长度大于其它两方向的结构形式。也 就是说，主要指那些细长、像柱子一样的结构，只要横截 面的尺寸小于长度尺寸，就可以选用梁单元来模拟（这在 一定意义上和壳单元在一个方向上比另外两个方向都薄原 理相似）。通常来讲，横截面尺寸需要小于长度的1/20或 1/30，这里的长度是指两支撑点间的物理意义上的距离。 梁单元本身可以进行任意的网格划分，且不支配梁理论的 适用性；反过来，就像刚才提到的那样，物理尺寸和特性 将决定选择哪种单元更为合适。
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LINK1
2-D Spar (or Truss)
可以将其看成是桁架、屋架、连杆或弹簧
等构件。二维杆单元是带有两个节点，每 个节点有两个沿着x和y方向的平移节点自 由度的拉——压单元。

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LINK1输入数据： 需要输入的几何图形、节点坐标及单元坐标系。单元通过 两个节点、横截面面积及初始应变和材料属性定义。单元 的X轴方向为沿单元长度从节点I指向节点J。初始应变通 过Δ/L给定，Δ为单元长度的变化量。 LINK1输入总结： 节点：I, J 自由度： UX, UY 实常数 AREA – 横截面面积、ISTRN – 初始应变 材料属性 EX, ALPX-热膨胀系数, DENS, DAMP-阻尼域的 矩阵乘数K 面荷载： None 体荷载： 温度 -- T(I), T(J)热流量 -- FL(I), FL(J) 特性： 塑性蠕变膨胀应力硬化大变形单元生死
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输入数据：


图1给出了本单元的几何图形、节点坐标及单元坐标系。单元通过两 个节点、横截面面积、初始应变及材料属性来定义。单元的X轴是沿 着节点I到节点J的单元长度方向。单元的初始应变（ISTRN）由Δ/L给 出，Δ为单元长度的变化量。 LINK8输入摘要 单元名称： LINK8 节点： I，J 自由度： UX, UY, UZ（X, Y, Z方向的平动位移） 实常数： AREA（横截面面积），ISTRN（初始应变值） 材料特性： EX（弹模）, ALPX（热膨胀系数）, DENS（密度） , DAMP（对于阻尼域的矩阵乘数K） 面载荷： 无 体载荷： 温度-- T(I)，T(J) 流密度--FL(I)，FL(J) 特殊特性： 塑性、蠕变、膨胀、应力刚化、大变形、单元生死
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LINK10输入摘要 单元名称： LINK10 节点： I，J 自由度： UX, UY, UZ（X, Y, Z方向的平动位移） 实常数： AREA（横截面面积），ISTRN（初始应变值，如果为负值则为每 单位长度间隙）如果ISTRN小于0并且KEYOPT(3) = 0，则表面缆最初是松弛 的。如果ISTRN大于0并且KEYOPT(3) = 1，表面裂口最初是打开的 材料特性： EX（弹模）, ALPX（热膨胀系数）, DENS（密度） , DAMP（对 于阻尼域的矩阵乘数K） 面载荷： 无 体载荷： 温度-- T(I)，T(J) 特殊特性： 非线性、应力刚化、大变形、单元生死 KEYOPT(2) 0 -- 表示松弛的缆没有刚度 1 -- 松弛的缆纵向运动时有分配了小刚度 2 -- 松弛的缆纵向运动并且在垂线方向也有运动（仅在应力刚化时适用）时分 配了小刚度 KEYOPT(3) 0 -- 仅受拉（缆）选项 1 -- 仅受压（裂口）选项
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假设与限制： 杆件假设为均质直杆，在其两端点受轴向
荷载作用； 杆长应大于0，即节点I，J不能重合； 杆件必须位于X－Y平面且截面面积要大于0； 温度沿杆长为线性变化； 位移函数表明杆件应力均匀； 初始应变也参与应力刚度矩阵的计算。
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常用单元列表
杆单元:LINK1、8、10、11、180 梁单元：BEAM3、4、23、24，44，54，188，
189 管单元:PIPE16，17，18，20，59，60 2D实体元:PLANE2，25，42，82，83，145，146， 182，183 3D实体元:SOLID45，46，64，65，72，73，92， 95，147，148，185，186，187，191 壳单元:SHELL28，41，43，51，61，63，91，93， 99，143，150，181，208，209 弹簧单元:COMBIN7，14，37，39，40
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LINK8 3-D Spar (or Truss)
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LINK8单元说明：
LINK8单元是有着广泛的工程应用的杆单元，
比如可以用来模拟：空间桁架、网架、缆 索、连杆、弹簧等等。这种三维杆单元是 杆轴方向的拉压单元，每个节点具有三个 自由度：沿节点坐标系X、Y、Z方向的平 动。本单元不承受弯矩和扭转。本单元具 有塑性、蠕变、膨胀、应力刚化、大变形、 大应变等功能。
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Beam4是一种可用于承受拉、压、弯、扭的三维弹性梁单 元。这种单元在每个节点上有六个自由度：x、y、z三个 方向的线位移和绕x,y,z三个轴的角位移。可用于计算应力 硬化及大变形的问题。 Beam188与Beam189相对Beam4的第一个突出点是具有 更出色的截面数据定义功能和可视化特性，横截面定义指 垂直于梁的轴向的截面形状。ANSYS提供了11种常用梁 截面形状，并支持用户自定义截面形状。当定义了一个横 截面时，ANSYS建立一个9结点的数值模型来确定梁的截 面特性（如lyy，lzz等），并通过求解泊松方程得到弯曲 特征。第二个突出点是Beam188与Beam189自动考虑了剪 切变形。 采用BEAM4建模时，直接输入截面特性：两个主轴的 惯性矩，高度，宽度，面积。ANSYS处理时直接调入参 数计算。对于所有截面型式模型中均显示为矩形，但对非 矩形截面时并不是简单的等效为矩形，在双向受力时按等 效矩形计算是错误的。 东南大学土木学院秦卫红
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采用Beam188、Beam189建模时，均采用自定义截面。自定 义截面均未考虑型钢截面的倒角，柱由两根工字钢（250X118X8） 组焊而成，x-x，y-y轴惯性矩分别比实际减少了0.6%，19%。大 梁由两根槽钢（250X78X7）组焊，x-x，y-y轴惯性矩分别比实际 减少1.3％，17%。小梁采用200X100X7的工字钢x-x，y-y轴惯性 矩分别比实际减少0.8%，2%。可见，对于常见截面型式，直接 采用ANSYS提供的截面误差较小。对于一些组合梁自定义截面 时应计入型钢倒角。 Beam4采用了主自由度的原理，是基于结构力学经典梁弯曲 理论构造的梁单元，忽略了剪切变形的影响，应用了中线的法线 在变形后仍保持和中面垂直的直法线假设。 beam188 、Beam189基于Timoshenko梁的理论。采用相对自 由度原理，考虑了剪切变形的影响，挠度和截面转动各自独立插 值，但仍假设中面的法线变形后仍保持直线（不一定仍与中面垂 直），这类单元本质上就是实体单元。
EGB
模拟缆索的 松弛及间隙 模拟液压缸 和大转动
EPCDF GB
另可考虑粘弹 塑性
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Ansys单元的类型及选择
E-弹性(Elasticity)，P-塑性(Plasticity)，C-蠕
变(Creep)，S-膨胀(Swelling)，D-大变形或 大挠度(Large deflection)，F-大应变(Large strain)或有限应变(Finite strain)，B-单元生 死(Birth and dead),G-应力刚化(Stress stiffness)或几何刚度(Geometric stiffening)， A-自适应下降(Adaptive descent)等。
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LINK8的假定和限制
杆件假设为均质直杆，在其两端点受轴向
荷载作用； 杆长应大于0，即节点I，J不能重合； 杆件必须位于X－Y平面且截面面积要大于0； 温度沿杆长为线性变化； 位移函数表明杆件应力均匀； 初始应变也参与应力刚度矩阵的计算。

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杆单元
节点 数 2 节点 自由度 Ux,Uy 特性 EPCSD GB 备注 常用杆元
单元名称 LD杆
3D仅受拉 或仅受压杆 LINK11 3D线性调 节器 LINK180 3D有限应变 杆