Solid187

Solid187
3维10节点四面体固体结构单元
Solid187单元描述
solid187单元是一个高阶3维10节点固体结构单元，SOLID187具有二次位移模式可以
更好的模拟不规则的模型（例如通过不同的CAD/CAM 系统建立的模型）。

单元通过10个节点来定义,每个节点有3个沿着xyz方向平移的自由度.单元支持塑性，超弹性, 蠕变,，应力刚化，大变形和大应变能力.还可采用混合模式模拟几乎不可压缩弹塑
材料和完全不可压缩超弹性材料。

可以查看ANSYS, Inc. Theory Reference了解SOLID187的
更多细节。

图 187.1 Solid187 单元
SOLID187 输入数据
单元的几何，节点的位置和坐标系见Figure 187.1: "SOLID187 Geometry".
除了节点，单元输入数据还包括各向同性和各向异性材料属性，各向同性和各向异性材料，平行于单元坐标系方向，关于单元坐标系的描述见Linear Material Properties.
关于单元加载的描述见Node and Element Loads，压力可作为面力加载在如Figure 187.1: "SOLID187 Geometry". 带圆圈的数字所指的单元面上，正的压力指向单元内部，温度可作为单元体力作用在节点上，节点 I 的温度默认
为 TUNIF 指定的温度，如果其他节点的温度没有指定，默认和 I 节点温度相同。

一般情况下，如果没有其他的温度被指定，都默认为TUNIF 指定的温度。

如同Coordinate Systems里面的描述一样，你可以使用ESYS定义材料的方向和应力应变输出的方向，使用RSYS来选择输出是在材料坐标系还是在全局坐标系。

对于超弹性材料，应力应变的输出总是在全局坐标系方向而不是材料或单元坐标系。

KEYOPT(6) = 1或者2则单元采用混合模式，要了解关于混合模式使用的更多信息，可以访问ANSYS Elements Reference里面的Applications of Mixed u-P Formulations。

你可以通过ISTRESS或ISFILE命令给单元施加初始应力，可以通过ANSYS Basic Analysis Guide里的Initial Stress Loading访问更多的信息。

同样的，你可以设置KEYOPT(10) = 1通过子程序USTRESS来读入初始应力，可以通过ANSYS User Programmable Features了解子程序的更多信息。

solid187单元自动包括应力刚化的影响，如果要考虑应力刚化引起的刚度矩阵的不对称，可以使用NROPT,UNSYM。

下一个表格概述了单元输入，Element Input给出了单元输入的一般描述。

SOLID187 单元输入摘要
节点： I, J, K, L, M, N, O, P, Q, R
节点自由度：UX，UY，UZ
实常数：没有
材料参数EX，EY，EZ，（PRXY，PRYZ，PRXZ or NUXY，NUYZ，NUXZ），
ALPX，ALPY，ALPZ(或者CTEX, CTEY, CTEZ 或THSX, THSY, THSZ)，
DENS，GXY，GYZ，GXZ，DAMP
表面载荷压力s——表面1 (J-I-K), 表面2 (I-J-L), 表面3 (J-K-L), 表面4 (K-I-L)
体载荷温度——T(I), T(J), T(K), T(L), T(M), T(N), T(O), T(P), T(Q), T(R)
特殊功能塑性,超弹性，粘弹性，粘塑性，蠕变，应力强化,大变形,大应变,初始应力导入，自动单元选择技术，单元死活。

支持用TB命令下列的下列类型的表格：ANEL, BISO, MISO, NLISO, BKIN, MKIN, KINH, CHABOCHE, HILL, RA TE, CREEP, HYPER, PRONY, SHIFT, CAST,
SMA, and USER.
注意：可以查看ANSYS, Inc. Theory Reference获得关于
单元材料的更多信息。

查看Automatic Selection of
Element Technologies和ETCONTROL获得更多关于单元
选择的信息。

KEYOPT(6)
单元公式:
0 -- 使用纯位移模式（默认）
1 -- 使用混合模式，静水压力在单元中保持不变（推荐在超弹性
性材料时使用）
KEYOPT(10)
用户定义初始应力:
0 -- 没有用户子程序提供初始应力（默认）
1 -- 通过用户子程序读取初始应力(参见Guide to ANSYS User Programmable
Features得到关于子程序编写的细节)
SOLID187 输出数据
SOLID187单元的输出包括两种：
节点位移和全部的节点解答
如表Table 187.1: "SOLID187 Element Output Definitions"所示的额外单元输出。

不同的项目在Figure 187.2: "SOLID187 Stress Output".描述，单元应力方向平行于单元坐标系，任意表面的表面应力输出在表面坐标系都是有效的。

(KEYOPT(6)).面JIK的坐标系在Figure 187.2: "SOLID187 Stress Output"描述，其他面的坐标系和压力面节点描述的方向类似。

仅仅当Element Solution
里面描述的条件满足时表面应力输出有效，关于求解输出的一般性描述见The Item and Sequence Number Table. ，查看ANSYS Basic Analysis Guide了解查看结果的方法。

图 187.2 SOLID187 应力输出
单元输出表使用下列符号：
名称栏内冒号（:）表示此条可用组件名的方法访问[ETABLE, ESOL]。

0 栏指示此条在Jobname.OUT文件是否可用，R 栏指示此条在结果文件中是否可用。

无论在0 栏还是在R 栏，Y 表示此条目一直有效，如果是一个数字并且在表后有说明，则是条件有效的，-- 表示此条目无效。

表 187.1 SOLID187单元输出定义表
1.非线形求解，仅仅当单元为非线形材料时输出。

2.仅仅当单元存在热载荷时输出。

3.仅仅在命令*GET中有效。

4.仅仅当OUTRES,LOCI使用时有效。

5.仅仅当USERMAT用户子程序和TB,STATE使用有效
6.等效应变使用有效泊松比：对于弹性和热分析，有效泊松比由用户指定
(MP,PRXY)；对于塑性和蠕变分析，有效泊松比为0.5。

7.对于形状记忆合金材料，转化应变作为塑性应变输出。

Table 187.2: "SOLID187 Item and Sequence Numbers"列出了可通过ETABLE使用顺序号输出的方法。

参见ANSYS Basic Analysis Guide里的The General Postprocessor (POST1)和手册里面的The Item and Sequence Number
Table获得更多信息. 在表Table 187.2: "SOLID187 Item and Sequence Numbers"使用了下列符号：
名字：
定义在Table 187.1: "SOLID187 Element Output Definitions"中输出
量
项：
为ETABLE命令预先指定的项名称。

I,J,...,R
在节点 I,J,...,R的顺序号。

表 187.2 SOLID187 项和顺序号
查看手册里面的Surface Solution了解用ETABLE按顺序号进行表面输出。

SOLID187 假设和限制
零体积单元是不允许的。

单元可以如Figure 187.1: "SOLID187 Geometry"所示编号或者节点L位于I, J, K平面的下面。

一个去掉中间节点的边暗示它的位移模式是线性的，而不是二次。

可以查看ANSYS Modeling and Meshing Guide里面的Quadratic Elements (Midside Nodes)得到关于中间节点的更多信息。

如果你使用混合模式(KEYOPT(6) = 1),没有中间节点可能失败。

如果你使用混合模式(KEYOPT(6) = 1), 你必须使用或者稀疏求解器（默认）或者波前求解器
应力刚化效应在几何非线性分析时总是打开的，在几何线性分析(NLGEOM,OFF)当指定SSTIF,ON时忽略，预应力影响可以通过PSTRES命令激活。

SOLID187 产品限制
这个单元没有任何指定产品的限制。