B-38
高效率建模方法 - 单元种类(续)
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。
September 30, 1998
Introduction to ANSYS - Release 5.5 (001128)
B-36
高效率建模方法 - 单元种类(续)
主要单元类型举例
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B-31
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。 – – 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。
L K O P Y (or Axial) N I M J X (or Radial)
September 30, 1998 Introduction to ANSYS - Release 5.5 (001128) B-34
K,L,O
P I M
N J
Triangular Option
高效率建模方法 - 单元种类(续)
准则
September 30, 1998
Introduction to ANSYS - Release 5.5 (001128)
B-33
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:
September 30, 1998
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B-32
高效率建模方法 - 单元种类(续)
主要单元类型举例
• 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。
Hoop
– 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) 。 周向位移是零；周向应变和应力十 分明显。 只能承受轴向载荷（所有载荷）。
September 30, 1998
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B-35
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。
L
O P y I x M J 单元坐标系 (显示的是 KEYOPT(1)=0情形) N I K P
K,L,O
N J
M Triangular Option
Y (Axial)
X (Radial)
September 30, 1998
Introduction to ANSYS - Release 5.5 (001128)
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具体单元名称
单元图示 ANSYS 单元名称 (类别, 编号)
单元特性
September 30, 1998
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B-30
高效率建模方法 - 单元种类(续)
• 在结构分析中，结构的应力状态决定单元类型的选择。
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) 。
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。
高效率建模方法 - 单元种类
常用单元的形状
点 (质量)
.
. . . .
线性
面 (薄壳, 二维实体, 轴对称实体)
.. . .. ...
二次
. . . .. . ..
线性
线(弹簧，梁，杆，间隙)
体(三维实体)
. . . .. . . . . .. . . . .. .
二次
B-29
September 30, 1998
准则
• 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). • 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。
September 30, 1998
Introduction to ANSYS - Release 5.5 (001128)
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。
September 1998
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B-37
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！