•ANSYS 单元名称 •(类别, 编号)
•单元特性
•June 3, 1996
高效率建模方法 - 单元种类(续)
•准则
• 在结构分析中，结构的应力状态决定单元类型的选择。
• 选择维数最低的单元去获得预期的结果 (尽量做到能选择点而 不选择线，能选择线而不选择平面，能选择平面而不选择壳 ，能选择壳而不选择三维实体).
•Y •Z
•X •I
•R •P
•Q
•O
•K
•N •M
•J
– 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。
•Tetrahedron mesh
•June 3, 1996
•Brick mesh
高效率建模方法 - 单元种类(续)
•主要单元类型举例
• 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。
•
谐单元较常用于单一受扭
或受弯的分析求解，其中受扭
和受弯对应于傅立叶级数的第1
和第2项。这种简化处理本身不
具有任何近似性！
•L
•P •y
•O •K •N
•I •x •M •J
•单元坐标系 (显示的是 KEYOPT(1)=0情形)
•K,L,O
•P •N
•I
•M
•J
•Triangular Option
•Y •(Axial)
•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。
•June 3, 1996
高效率建模方法 - 单元种类(续)
•主要单元类型举例
– 平面应变 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。
•X (Radial)
•June 3, 1996
高效率建模方法 - 单元种类(续)
•主要单元类型举例
•M
– 谐单元 - 举例： 假定一承受剪力， 弯矩，和/或者扭矩的轴。
•T •V
•轴上的扭矩以傅立叶级数的一项施加到轴上。这时，除了扭矩外，事实上 是一般的轴对称问题。
•弯矩和横向剪力可以分别作为傅立叶级数的其它两项施加到轴上。
高效率建模方法--单元种 类
2020年8月1日星期六
高效率建模方法 - 单元种类(续)
•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。
• 中国最大的资料库下载
•具体单元名称 •单元图示
• 对于复杂结构，应当考虑建立两个或者更多的不同复杂程度 的模型。你可以建立简单模型，对结构承载状态或采用不同 分析选项作实验性探讨。
•June 3, 1996
高效率建模方法 - 单元种类(续)
•主要单元类型举例
• 线单元: – Beam(梁)单元是用于螺栓(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。
•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。
•June 3, 1996
高效率建模方法 - 单元种类(续)
•主要单元类型举例
– 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）。
•L •K
•O
•P
•Y
•(or Axial)
•I
•N
•M •J
•X (or Radial)
•June 3, 1996
•K,L,O
•P •N
•I
•M
•J
•Triangular Option
高效率建模方法 - 单元种类(续)
•主要单元类型举例
– 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) 。
– 做好接触分析要求有这方面的知识 和经验。
•FSLIDE •M or M/2
•I •Z
•K1 •K2
•C
•Y •X
•GAP •M or M/2 •J
•June 3, 1996
高效率建模方法 - 单元种类(续)
•其它可供选择的单元类型
• 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。
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
•June 3, 1996
高效率建模方法 - 单元种类(续)
•主要单元类型举例
– 谐单元 将轴对称结构承受的非 轴对称载荷分解成傅立叶级数 。傅立叶级数的每一部分独立 进行求解，然后根据再合并到 一起。
•谐单元还可以用于实际当中的任意循环分布载荷，这可能需要分解成50-100 项傅立叶级数才能得到满意的结果。
•June 3, 1996
高效率建模方法 - 单元种类(续)
•主要单元类型举例
•L
• 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。
– 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。
•June 3, 1996
高效率建模方法 - 单元种类(续)
•主要单元类型举例
•准则
• 壳单元:
– Shell (壳)单元用于薄面板 或曲面模型。 Nhomakorabea•
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。
•June 3, 1996
高效率建模方法 - 单元种类(续)
•主要单元类型举例
• X-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: