Ansys中文帮助-单元详解-SOLID65
ansys中文帮助
Beam3二维弹性单元特性Beam3单元是一种可承受拉、压、弯作用的单轴单元。
单元的每个节点有三个自由度，即沿x,y方向的线位移及绕Z轴的角位移。
本单元更详细的说明见《ANSYS, Inc. Theory Reference》，其它的二维梁单元还有塑性梁单元Beam23及非对称变截面梁Beam54。
假设与限制:梁单元必须位于X-Y平面内，长度及面积不可为0;对任何形状截面的梁等效高度必须先行决定，因为弯曲应力的计算为中性轴至最外边的距离为高度的一半；单元高度仅用于弯曲及热应力的计算；作用的温度梯度假定为沿长度方向线性通过等效高度；若不使用大变形时，转动惯量可为0。
BEAM3在软件各产品中的使用限制：当使用以下产品时，BEAM3单元的使用还要受到以下限制：ANSYS专业版：不能计算阻尼材料.体荷载不能为热流量.能考虑的特性仅限应力硬化及大挠度两项。
Beam4 单元描述Beam4是一种可用于承受拉、压、弯、扭的单轴受力单元。
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。
通过一个相容切线刚度矩阵的选项用来考虑大变形（有限旋转）的分析。
关于本单元更详细的介绍请参阅《ansys理论手册》,关于渐变的非对称弹性梁的问题应按beam44单元考虑，三维塑性梁应按beam24单元考虑。
（如果省略节点K或Θ角为0度，则单元的Y轴平行于整体坐标系下的X－Y平面）假设与限制:长度及面积不可为0，当不进行大变形分析时惯性矩可以为0;对任何形状截面的梁等效高度必须先行决定，因为弯曲应力的计算为中性轴至最外边的距离为高度的一半；单元高度仅用于弯曲及热应力的计算；作用的温度梯度假定为沿长度方向线性通过等效高度；当使用相容切线刚度矩阵（KEYOPT(2) = 1）时，一定要注意使用切合实际的（即，按比例的）单元实常数。
这是因为相容应力刚度矩阵是基于单元应力计算的，如果人为取过大或过小的截面特性，则计算的应力可能不正确，导致相应的应力刚度矩阵也不正确（相容应力刚度矩阵的某些分量或能变成无穷大）。
SOLID65单元计算混凝土
SOLID65单元计算混凝土在预应力钢筋混凝土结构中,钢筋处于单轴受力状态,应力应变关系相对比较简单,用ANSYS 模拟钢筋单元采用双折线型本构关系和随动强化准则(BKIN) 。
文中对预应力钢筋的本构关系采用双线性随动强化模型“BKIN”,屈服后弹性模量取为原始弹性模量的0. 01 倍;预应力筋采用如图1所示的应力—应变关系,并假定当应力达到极限强度时,钢筋即拉断。
图1 预应力筋的应力—应变关系Fig11 Stress - stra in curve of pres2tressed steel bars考虑到预应力筋屈服后有明显的强化段, 取屈服后的弹性模量E'=0.05E。
骨在分析计算中,采用双线性随动强化(BKIN) [ 5 ] ,将钢筋应力- 应变曲线简化成双折线形式,输入其弹性模量和屈服强度.ANSYS的SOLID65单元是专为混凝土、岩石等抗压能力远大于抗拉能力的非均匀材料开发的单元。
它可以模拟混凝土中的加强钢筋，以及材料的拉裂和压溃现象。
定义SOLID65单元的主要有两个特殊的地方：1. 材料属性。
由于混凝土材料的复杂性，混凝土的强度准则有考虑1－5个参数的多种方法。
一般来说，强度准则的参数越多，对混凝土强度性能的描述就越准确。
SOLID65采用的是William-Warnke五参数强度模型，其中需要的材料特性可通过ANSYS材料属性定义对话框完成。
其中的9个参数的含义如下：张开裂缝的剪切传递系数闭合裂缝的剪切传递系数（上述两个变量取值区域为[0.0, 1.0]，1表示没有剪切损失而0表示裂缝完全分开不传递剪力，缺省为0）。
抗拉强度单轴抗压强度双轴抗压强度静水压力在上述静水压力下的单轴抗压强度在上述静水压力下的双轴抗压强度材料拉裂后的应力释放因子从William-Warnke五参数强度模型理论可知：在低静水压力和高静水压力状态下，混凝土的性能是不同的。
如果是低静水压力状态下，只需要输入上述的和就行了。
ansys.单元说明
SOLID5 (3维耦合场体单元)Solid5单元说明Solid5 具有三维磁场，热场，电场，压电场和结构场分析能力，并能在各场之间实现有限的耦合。
本单元有8个节点，每个节点最多有6个自由度。
在静态分析中为了建立静磁场模型我们可以较容易得到标量电压公式。
具有相似场性能的耦合场单元有PLANE13，SOLID62，SOLID98。
输入数据在图1中给出了这个单元几何形状，节点位置和坐标系统。
这个单元具有8个节点和材料属性。
单位（MKS或者用户自己定义）通过EMUNIT命令来指定。
EMUNIT也用来定义MUZERO的值。
EMUNIT缺省值就是国际单位制而MUZERO=4π×10-7 亨/米。
除MUZERO之外，通过材料特性表中的MURX，MURY，MURZ来定义正交各向异性的相对导磁率。
MGXX，MGYY，MGZZ代表永磁材料矫顽力的矢量分量。
矫顽力的大小是其各个分量的平方和的平方根。
极化方向由分量MGXX，MGYY，MGZZ确定。
永久磁极的极化方向以及正交各向异性材料的方向和单元坐标方向一致。
单元坐标系统的定位参见坐标系统。
非线性磁特性，压电特性和各向异性弹性特性用TB命令输入，参见数据表¬¬¬¬¬---隐含分析。
非线性正交各向异性磁特性可以通过B-H曲线和线性相关导磁率的结合来确定。
这个B-H曲线用在各单元坐标方向上，相对导磁率将被指定为零。
每种材料只能设置一个B-H曲线。
本单元可以组合使用不同的节点载荷（取决于KEYOPT（1）的值）。
节点载荷用D和F 命令定义。
对D命令，Lab变量为自由度（UX，UY，UZ，TEMP，VOLT，MAG），VALUE 为相应的数值（位移，温度，电压，梯状磁势能）。
对F命令，Lab变量为力（F_HEAT，AMPS，FLUX），VALUE为相应的数值（力，热流量，电流或电荷，磁通量）。
单元载荷在节点和单元载荷中说明。
[整理]ANSYSsolid65单元整体建模的实常数问题
![[整理]ANSYSsolid65单元整体建模的实常数问题](https://img.taocdn.com/s3/m/27bfff74cbaedd3383c4bb4cf7ec4afe04a1b101.png)
ANSYSsolid65单元整体建模的实常数问题Ansys里的solid65单元可以用来模拟混凝土，像陆新征，王新敏等人已经做过一些算例。
最近本人也在使用这个单元，以前看过一些资料，但是自己没有亲自动手作分析。
哎，什么事情都是看着容易做起来难啊，千万不能眼高于顶，呵呵。
这次做了几个算例，用到的是solid65的整体式建模。
先说一下，solid65单元模拟混凝土有两种方式。
一种是分离式建模，这又有两种思路：其一是不考虑混凝土与钢筋的滑移，钢筋和混凝土可以耦合或者共用节点，钢筋一般采用link8或者pipe20来模拟——使用这两种单元可能会因具体问题而有取舍，有的问题两者的计算结果相差很大，有时间我会做一些具体实例跟大家共同讨论；其二是考虑钢筋和混凝土之间的滑移，钢筋单元和混凝土单元之间的滑移用界面单元来模拟，在ansys中其combin39单元就是一个不错的选择。
另一种就是整体式建模了。
只有在整体式建模中solid65的实常数才真正派得上用场。
你比如，在分离式建模中混凝土单元的实常数是这样：r,1而在整体式建模中，要用到这个实常数；先看实常数的格式：r，realnumber,mat1,vr1,theta1,phi1,mat2,vr2,theta2,phi2,mat3,vr3,t heta3,phi3real number——实常数编号；mat1，mat2，mat3——三个方向的钢筋的材料编号；theta1,phi1——前者是rebar1在xoy面上的投影与x轴的夹角，后者是rebar1与xoy平面的夹角；theta2,phi2——前者是rebar2在xoy面上的投影与x轴的夹角，后者是rebar2与xoy平面的夹角；theta3,phi3——前者是rebar3在xoy面上的投影与x轴的夹角，后者是rebar3与xoy平面的夹角；解释一下：与x轴平行的钢筋，两个角度应该是：0，0与y轴平行的钢筋，两个角度应该是：90，0与z轴平行的钢筋，两个角度应该是：0，90give several examples as follows:r,1,2,0.001,0,0,2,0.01,90,02,0.1,0,90 !reinforcements in x,y,z direc.or,r,1,2,0.001,0,90,2,0.01,90,02,0.1,0,0 !reinforcements inz,y,x direc.or,r,1,2,0.001,90,0,2,0.01,0,02,0.1,0,90 !reinforcements in y,x,z direc.上面的三个例子说明x，y，z方面的钢筋方向的定义顺序可以随意，没有特别的限制；同样有下面：r,1,2,0.001,0,0,2,0.01,90,0,2,0.1,0,90 !reinforcementsin x,y,z direc.or,r,1,2,0.1,0,90,2,0.01,90,0,2,0.001,0,0 !reinforcements inz,y,x direc.or,r,1,2,0.01,90,0,2,0.001,0,0,2,0.1,0,90 !reinforcementsin y,x,z direc.上面三个例子中实常数的意义是一样的。
ANSYS--理论基础(混凝土及钢筋单元)
ANSYS 理论基础一、钢筋混凝土模型1、Solid65单元——模拟混凝土和岩石等抗压能力远大于抗拉能力的非均匀材料开发的单元，可以模拟混凝土中的加强钢筋（或玻璃纤维、型钢等）；普通8节点三维等参元，增加针对混凝土材料参数和整体式钢筋模型；基本属性：——可以定义3种不同的加固材料；——混凝土具有开裂、压碎、塑性变形和蠕变的能力;—-加强材料只能受拉压,不能承受剪切力。
三种模型：分离式模型——把混凝土和钢筋作为不同的单元来处理，各自划分单元,或钢筋视为线单元（杆件link－spar8或管件pipe16,20）；钢筋和混凝土之间可以插入粘结单元来模拟界面的粘结和滑移；整体式模型——将钢筋分布于整个单元中，假定混凝土和钢筋粘结很好,并把单元视为连续均匀材料；组合式模型—-分层组合式：在横截面上分成许多混凝土层和若干钢筋层，并对截面的应变作出某些假设（如应变沿截面高度为直线）；或采用带钢筋膜的等参单元。
2、本构模型线性弹性、非线性弹性、弹塑性等；强度理论——Tresca、V on Mises、Druck —Prager等；3、破坏准则单轴破坏（Hongnested等）、双轴破坏（修正的莫尔库仑等）、三轴破坏（最大剪应力、Druck—Prager等），三参数、五参数模型；混凝土开裂前，采用Druck—Prager屈服面模型模拟塑性行为；开裂失效准则,采用William-Warnke五参数强度模型.4、基本数据输入混凝土：ShrCf-Op—张开裂缝的剪切传递系数,0~1ShrCf—Ol—闭合裂缝的剪切传递系数，0。
9～1UnTensSt—抗拉强度，UnCompSt—单轴抗压强度,（若取-1，则以下不必要）BiCompSt—双轴抗压强度，HydroPrs—静水压力,BiCompSt—静水压力下的双轴抗压强度，UnCompSt-静水压力下的单轴抗压强度,TenCrFac—拉应力衰减因子。
加固材料（材料号、体积率、方向角）二、其他材料模型在Ansys中，可在Help菜单中查阅各种不同单元的特性.例1、矩形截面钢筋混凝土板在中心点处作用－2mm的位移,分析板的受力、变形、开裂（采用整体模型分析法).材料性能如下:1、混凝土弹性模量E=24GPa，泊松比ν=0。
ansys单元说明
ANSYS单元说明单元类型决定单元的自由度设置(如：热单元有一个自由度，而结构单元有6个自由度)、单元形状(六面体，三角形等)、维数(二维或三维)、位移形函数(线形及二次函数)。
在ANSYS 数据库中有超过l90种的不同单元类型可供选择。
冈此确定单元类型是很重要的，应根据不同特性的1 程系统选用不同类型的单元型号，并了解单元特性，才能得出正确的结果 J。
本文按单元的特点将结构分析单元分为：线单元、管单元、实体单元、壳单元、接触单元、特殊单元六大类，分类进行介绍。
2．1线单元线单元主要有：杆单元、梁单元。
2．1．1杆单元杆单元主要用于桁架和网格计算。
属于只受拉、压力的线单元pJ。
主要用米模拟弹簧，螺杆，预应力螺杆利薄膜桁架等模型。
其主要的类型有：(1)LINK1是个二维杆单元，可刚作桁架、连杆或弹簧。
(2)LINK8是个三维杆单元，可用作桁架、缆索、连杆、弹簧等模型。
(3)LINK10是个三维仅受拉伸或压缩杆单元，可用于将整个钢缆刚一个单元来模拟的钢缆静力。
2．1．2梁单元梁单元主要用于框架结构计算。
属于既受拉、压力，又有弯曲应力的线单元【3】。
主要用米模拟螺栓，薄壁管件，C型截面构件，角钢或细长薄膜构件。
其主要的类型有：(1)BEAM3是个二维弹性粱单元，可用于轴向拉伸、压缩和弯曲单元。
(2)BEAM4是个三维弹性梁单元，可用于轴向拉伸、压缩、扭转和弯曲单元。
(3)BEAM54是个二维弹性渐变不对称梁单元，可用于分析拉伸、压缩和弯曲功能的单轴向单元。
(4)BEAM44是个三维渐变不对称梁单元，可用_丁分析拉伸、压缩、扭转利弯曲功能的单轴单元。
(5)BEAMl88是个三维线性有限应变梁单元，可用于分析从细长到中等粗短的梁结构。
(6)BEAMl89是个三维二次有限应变梁单元，可刚于分析从细长到中等粗短的梁结构。
2．2管单元(1)PIPE16是三维弹性直管单元，可用于分析拉压、扭转和弯曲的单轴向单元。
钢筋混凝土有限元分析
钢筋混凝土有限元分析(1)首先建立有限元模型，这里我们选用ANSYS软件自带的专门针对混凝土的单元类型Solid 65，进入ANSYS主菜单Preprocessor->Element Type->Add/Edit/Delete，选择添加Solid 65号混凝土单元。
(2) 点击Element types窗口中的Options，设定Stress relax after cracking为Include，即考虑混凝土开裂后的应力软化行为，这样在很多时候都可以提高计算的收敛效率。
(3) 下面我们要通过实参数来设置Solid 65单元中的配筋情况。
进入ANSYS主菜单Preprocessor-> Real Constants->Add/Edit/Delete，添加实参数类型1与Solid 65单元相关，输入钢筋的材料属性为2号材料，但不输入钢筋面积，即这类实参数是素混凝土的配筋情况。
(4) 再添加第二个实参数，输入X方向配筋为0.05，即X方向的体积配筋率为5%。
(5) 下面输入混凝土的材料属性。
混凝土的材料属性比较复杂，其力学属性部分一般由以下3部分组成：基本属性，包括弹性模量和泊松比；本构关系，定义等效应力应变行为；破坏准则，定义开裂强度和压碎强度。
下面分别介绍如下。
(6) 首先进入ANSYS主菜单Preprocessor-> Material Props-> Material Models，在DefineMaterial Model Behavior 窗口中选择Structural-> Linear -> Elastic-> Isotropic，输入弹性模量和泊松比分别为30e9和0.2(7) 下面输入混凝土的等效应力应变关系，这里我们选择von Mises屈服面，该屈服面对于二维受力的混凝土而言精度还是可以接受的。
在Define Material Model Behavior 窗口中选择Structural-> Nonlinear->Inelastic-> Rate Independent-> Isotropic Hardening Plasticity-> Mises Plasticity-> Multilinear，输入混凝土的等效应力应变曲线如下图所示。
用ANSYSSolid65单元分析混凝土组合构件复杂应力
第 33 卷 第 6 期
31 钢管混凝土节点 某钢管混凝土 节点 外形如 图 4 所 示, 梁 内部 的钢 筋是和钢管焊接 在一 起的, 而 梁的 剪力则 是通 过焊接 在节点底部的反牛腿传递给柱子的。考虑 到钢管混凝 土在受压过程中, 钢管和内部的混凝土在 中、低轴压下 会脱开, 同时, 在 剪力作 用下, 反牛腿 和梁底 部的 混凝 土也可能脱开, 因此, 需 要在 钢管、反 牛腿附 近引 入接 触分析。为 了保 证 后期 接 触分 析 的可 靠 性和 收 敛速 度, 在建模上格 外细致, 保证 钢筋、钢 管和混 凝土 在各 个作用节点上坐 标一 致, 得到 的钢 筋和钢 管骨 架模型
41 纤维包裹混凝土轴心受压柱 某复合纤维 包裹混 凝土 柱结构 如图 7 所 示, 试件 纤维加固 量见 表 2。考 虑对 称性, 取 1/ 4 结 构进 行分 析。因为复合纤维和混凝土之间通过树 脂粘贴, 具有良 好的粘结界面, 因此, 可以不必考虑二者之间的错动,
23
图 4 钢管柱节点模型
图 5 钢管及钢筋骨架模型
图 6 钢管混凝土节点应力分布图
如图 5 所示。 混凝土梁的 设计 最大轴 力为 19 058kN, 最大 弯矩
为 720kN# m, 最 大 剪 力 为 360kN。 立 柱 最 大 轴力 为 4 224kN。计算得到混凝土最大压应力约为 1114MPa, 且位于应力集 中点附 近, 大 部分区 域混 凝土的 压应力 都远低于此数 值, 最大 拉应 力为 01 9MPa, 没有 裂缝出 现。混凝土各方向应力分布 见图 6。计 算得到 钢管和 钢板 的 应力 分布 如图 6 所示, 最 大应 力 为 151 3MPa。 钢筋最 大应 力 为 51MPa。 计算 得 到节 点 最大 变 形为 115mm, 等效挠度为1/ 2 000。
ANSYS单元类型(详细)
把收集到得ANSYS单元类型向大家交流下。
初学ANSYS的人，通常会被ANSYS所提供的众多纷繁复杂的单元类型弄花了眼，如何选择正确的单元类型，也是新手学习时很头疼的问题。
单元类型的选择，跟你要解决的问题本身密切相关。
在选择单元类型前，首先你要对问题本身有非常明确的认识，然后，对于每一种单元类型，每个节点有多少个自由度，它包含哪些特性，能够在哪些条件下使用，在ANSYS的帮助文档中都有非常详细的描述，要结合自己的问题，对照帮助文档里面的单元描述来选择恰当的单元类型。
1.该选杆单元（Link）还是梁单元(Beam)？这个比较容易理解。
杆单元只能承受沿着杆件方向的拉力或者压力，杆单元不能承受弯矩，这是杆单元的基本特点。
梁单元则既可以承受拉，压，还可以承受弯矩。
如果你的结构中要承受弯矩，肯定不能选杆单元。
对于梁单元，常用的有beam3,beam4,beam188这三种，他们的区别在于：1)beam3是2D的梁单元，只能解决2维的问题。
2)beam4是3D的梁单元，可以解决3维的空间梁问题。
3)beam188是3D梁单元，可以根据需要自定义梁的截面形状。
2.对于薄壁结构，是选实体单元还是壳单元？对于薄壁结构，最好是选用shell单元，shell单元可以减少计算量，如果你非要用实体单元，也是可以的，但是这样计算量就大大增加了。
而且，如果选实体单元，薄壁结构承受弯矩的时候，如果在厚度方向的单元层数太少，有时候计算结果误差比较大，反而不如shell单元计算准确。
实际工程中常用的shell单元有shell63,shell93。
shell63是四节点的shell单元(可以退化为三角形)，shell93是带中间节点的四边形shell单元(可以退化为三角形),shell93单元由于带有中间节点，计算精度比shell63更高，但是由于节点数目比shell63多，计算量会增大。
对于一般的问题，选用shell63就足够了。
SOLID65单元说明
KEYOPT（1）用于设定是否考虑大变形，KEYOPT（5）和KEYOPT（6）则提供是多种单元输出选项（详见单元解答）。
Y
Y
TEMP
作用在各节点上的温度T(I), T(J), T(K), T(L), T(M), T(N), T(O), T(P)
Y
Y
热流量
作用在各节点上的热流量FL(I), FL(J), FL(K), FL(L), FL(M), FL(N), FL(O), FL(P)
Y
Y
XC, YC, ZC
Location where results are reported
KEYOPT(7)是与是否考虑应力松弛相关的项，当KEYOPT＝1时表示考虑，目的是加速裂缝即将开裂时计算的收敛（在混凝土材料数据表的第9个系数中的输入值即为拉伸应力松弛的折减系数）。应力松弛并不能反应因为次生裂缝的产生而引起的应力应变关系的变化。松弛系数在裂缝处为零，因此，相应的开裂面上的刚度也是零。
Opend：混凝土开裂，裂缝张开
Colesed：混凝土开裂，但裂缝闭合
Neither：混凝土即未开裂也未压碎
3、钢筋求解项给出每种钢筋情况
4、混凝土非线性积分点解（如KEYOPT（6）＝3and the element has a nonlinear material）
5、钢筋非线性积分点解（如KEYOPT（6）＝3and the rebar has a nonlinear material）
在几何非线性分析时可用“SOLCONTROL,,,INCP”命令设定考虑抗压刚度的影响。抗压刚度的影响在线性屈曲分析中会被自动考虑。
ANSYS三维模型中SOLID65单元的内力提取问题
ANSYS三维模型中SOLID65单元的内力提取问题肖挺松【摘要】摘要：ANSYS有限元程序中的SOLID65单元是一种适合描述钢筋混凝土结构的三维单元。
由于加强材料在本构矩阵中的组结方式，使用该单元建立的钢筋混凝土模型在进行常规内力提取时会发生错误。
在分析单元本构矩阵组结的基础上，正确的内力提取方式被提出。
通过例题验证了该提取方法的正确性，并和常规方式进行了对比。
【期刊名称】华东交通大学学报【年(卷),期】2012(029)003【总页数】6【关键词】ANSYS；SOLID65单元；内力提取；加强材料1 SOLID65单元简介和钢筋混凝土截面上的内力提取ANSYS有限元程序［1］中的SOLID65单元是一个适合描述带钢筋混凝土三维结构的六面体单元，具有以下功能：1能够添加1～3个方向的加强材料；2能够模拟混凝土的开裂和压碎；3能够对钢筋和混凝土应用非线性本构关系。
在工程应用中，使用SOLID65单元模拟钢筋混凝土有3种方式：1整体方式，即钢筋直接由单元的实参数控制输入；2协调分离方式，该方式中SOLID65与LINK8等单元联合使用，SOLID65单元用于模拟混凝土的特性，而LINK8单元则用于模拟钢筋［2-3］，两者之间通过共用节点实现连接；3分离方式，一般用于模拟钢筋与混凝土之间存在较大滑移的情况，模型中需要添加滑移单元［4］，也可以使用单元的“生死”技术［5］。
从钢筋混凝土模型的特点看，大滑移情况下的破坏性模拟中，分离方式的模型更适合实际的力学特点；在小变形中，由于钢筋与混凝土牢固连接，更适合使用整体方式。
在结构分析的理论研究中，工程人员更习惯于使用构件的内力来进行结构的应力理论计算，但现有的对SOLID65单元的应用研究集中在开裂分析［6］和位移-外力［7］的模拟上，对如何将模型的有限元结果转换为结构内力的研究尚有不足。
本文将讨论以整体方式利用该单元建立三维带钢筋模型后，小变形情况下截面上的内力提取问题。
ANSYS单元讲解(全)
把收集到得ANSYS单元类型向大家交流下。
Mass21是由6个自由度的点元素，x,y,z三个方向的线位移以及绕x,y,z轴的旋转位移。
每个自由度的质量和惯性矩分别定义。
Link1可用于各种工程应用中。
根据应用的不用，可以把此元素看成桁架，连杆，弹簧，等。
这个2维杆元素是一个单轴拉压元素，在每个节点都有两个自由度。
X,y,方向。
铰接，没有弯矩。
Link8可用于不同工程中的杆。
可用作模拟构架，下垂电缆，连杆，弹簧等。
3维杆元素是单轴拉压元素。
每个点有3个自由度。
X,y,z方向。
作为铰接结构，没有弯矩。
具有塑性，徐变，膨胀，应力强化和大变形的特性。
Link10 3维杆元素，具有双线性劲度矩阵的特性，单向轴拉（或压）元素。
对于单向轴拉，如果元素变成受压，则硬度就消失了。
此特性可用于静力钢缆中，当整个钢缆模拟成一个元素时。
当需要静力元素能力但静力元素又不是初始输入时，也可用于动力分析中。
该元素是shell41的线形式，keyopt(1)=2,’cloth’选项。
如果分析的目的是为了研究元素的运动，（没有静定元素），可用与其相似但不能松弛的元素（如link8和pipe59）代替。
当最终的结构是一个拉紧的结构的时候，Link10也不能用作静定集中分析中。
但是由于最终局于一点的结果松弛条件也是有可能的。
在这种情况下，要用其他的元素或在link10中使用‘显示动力’技术。
Link10每个节点有3个自由度，x,y,z方向。
在拉（或压）中都没有抗弯能力，但是可以通过在每个link10元素上叠加一个小面积的量元素来实现。
具有应力强化和大变形能力。
Link11用于模拟水压圆筒以及其他经受大旋转的结构。
此元素为单轴拉压元素，每个节点有3个自由度。
X,y,z方向。
没有弯扭荷载。
Link180可用于不同的工程中。
可用来模拟构架，连杆，弹簧，等。
此3维杆元素是单轴拉压元素，每个节点有3个自由度。
X,y,z方向。
作为胶接结构，不考虑弯矩。
ANSYS中混凝土SOLID65单元浅析
ANSYS中混凝土SOLID65单元浅析摘要：在ANSYS中混凝土单元模拟的是否准确是整个结构分析的关键，本文详细介绍了SOLID65单元的理论基础，给出了SOLID65单元的使用方法，为开展混凝土结构有限元分析提供参考依据。
ABSTRACT: In ANSYS simulation accuracy of concrete unit is the key of structure analysis, this paper introduces in detail the theory of SOLID65 element, gives the method of using SOLID65 element, to provide reference for finite element analysis of concrete structure.关键词：SOLID65单元；ANSYS ；收敛准则Keywords：SOLID65 element；ANSYS ；Convergence criterion中图法分类号TU441.3文献标识码A钢筋混凝土结构在实际工程中应用已有百年的历史，随着科技水平的不断发展，许多组合结构涌现出来，正有逐渐代替钢筋混凝土结构的趋势，对新型的组合结构开展仿真分析，了解其承载力，刚度等力学性能显得尤为重要。
目前为止对钢材本构关系的模拟已基本成熟，对混凝土模拟的是否准确成为整个结构分析的关键[1]。
本文针对在结构工程仿真中应用广泛的ANSYS软件，对可模拟混凝土的SOLID65单元进行了论述及各种参数的准确设定，为开展组合结构有限元分析提供重要的支撑。
1 SOLID65单元理论基础1.1单元线性行为单元应力-应变关系的总刚度矩阵表达式为（1）式中，表示混凝土中包含的材料数目（最多可以设置三种材料，若M1=0，则表示没有其他材料，为素混凝土状态；若M1、M2、M3等于混凝土材料的编号，则不能忽略其他材料。
Ansys中砼单元Solid65的裂缝间剪力传递系数取值
[ 1, 2]
筋模型, 采用共节点或是增加界面单元的方法考虑 钢筋和混凝土的连接 , 这种做法的优点是可任意布 置钢筋, 并可得出钢筋应力, 缺点在于比较容易出现 应力集中拉坏混凝土, 或是计算很难甚至无法收敛; 后者又称为整体式模型, 虽然不太适用于钢筋分布 不均匀的区域, 且无 法得出钢筋应 力, 但是建 模快 捷, 收敛性好. 文中有限元模型采用弥散性的钢筋模 型, 输入 3 个方向的配筋率和方向角. 在施加支座约束时, 若直接加在支座位置处的 混凝土结点上 , 会产生很大的应力集中 , 从而使支座 附近的混凝土突然破坏 , 造成极限荷载非常小, 严重 失真 . 因此, 可适当加大支座附近单元的尺寸或者在 支座上加一些弹性垫块 , 避免支座的应力集中. 图 3 为两种加载方式的有限元模型图 , 图中支座处用弹 性单元建出了弹性垫块 .
[ 3, 4]
图 2 试件加载方式和内力图 F ig . 2 Loading m ode and interna l force of spec i m en
试验中对试件的各种参数进行考虑, 如梁体预 拉裂 , 轴力大小、 配筋率、 混凝土强度等级等 , 从而可 保证有限元分析验算中得出的 C 1, C 2 的取值范围具 有较好的普适性.
Abstract : Comb in ed w ith the resu lts in the u lti m ate strength tests of 22 re in fo rced concrete o f si m ply sup ported beam s under bend ing m om en, t shear force , ax ia l tensile force and the FEA resu lts, the range o f values o f the shear transfer coefficients for open and c lo se cracks and their influences on the calcu lation resu lts w ere stud ie d . In the study , th e pre crack of beam s, the ax ia l tensile force , the re in forcem ent ratio and the concrete strength grade w ere consid ered . T he resu lt reveals that the shear transfer coefficients for open and close cracks of Solid65 have large influ ences on the FEA results . W hen the shear transfer coef ficients for open crack C 1 = 0 . 35~ 0 . 40 and the shear transfer coeffic ien ts for c lo se crack C 2 = 0 . 9~ 1. 0 , the FEA results show good co inc id ence w ith th e tests resu lts . T h is conclusion can be used in FEA o f re in forced concrete beam s. Key words : reinforced concrete beam; u lti m a te strength Ansys是一种大型、 通用的工程有限元软件包 , 被广泛应用于力学、 机械、 土木、 航天、 水力和热力等 工程领域. 在 Ansys 单元库中有一种专门用于混凝 土结构有限元分析的单元 Solid65 . 该单元为 8 节点 三维固体元, 不仅可输入各向同性的混凝土材料特 性, 而且还可输入多达 3 个方向的钢筋材料特性 , 可 用来模拟三维有钢筋和无钢筋的混凝土结构. 在使 用 So lid65 单元对钢筋混凝土结构进行有限元分析 crack ; shear transfer coefficien; t fin ite elem ent analysis ;
ANSYS软件中钢筋混凝土单元SOLID65的应用
建筑工程ＡＮＳＹＳ软件中钢筋混凝土单元ＳＯＬＩＤ６５的应用朱红涛（石河子建筑规划设计研究院，新疆石河子８３２０００）ＡＮＳＹＳ作为一个大型通用有限元软件，能够进行结构、热、流体、电磁以及声学等学科的研究，已经成为土木建筑行业ＣＡＥ仿真分析软件的主流。
在钢结构和钢筋混凝土房屋建筑、体育场馆、桥梁、大坝、隧道以及地下建筑物等工程中得到广泛的应用，通过它可以对这些结构在各种外荷载条件下的受力、变形、稳定性及各种动力特性做出全面分析。
混凝土在整个结构工程领域起着重要作用。
因此，用有限元软件实现对混凝土结构的力学行为模拟是非常有意义的。
ＳＯＬＩＤ６５是ＡＮＳＹＳ专为混凝土这种抗压能力大于抗拉能力的非均匀材料开发的非线性单元。
它可以模拟混凝土中的加强钢筋以及材料的拉裂和压碎现象。
结合一实际算例探讨ＳＯＬＩＤ６５在进行混凝土结构问题分析过程中的应用。
１ＳＯＬＩＤ６５单元ＳＯＬＩＤ６５是在三维８节点等参元ＳＯＬＩＤ４５的基础上，增加了针对混凝土的材性参数（三维强度准则）和由弥散钢筋单元组成的整体式钢筋模型（见图１）。
它可以在三维空间的不同方向分别设定钢筋的位置、角度、配筋率等参数，来考虑３个方向的加强钢筋。
图１ＳＯＬＩＤ６５单元示意图１．１材料本构模型１．１．１混凝土本构模型。
ＳＯＬＩＤ６５单元可以使用的本构关系有多线性等强硬化模型（ＭＩＳＯ）、多线性随动强化模型（ＭＩＫＮ）和Ｄｒｕｃｋｅｒ－Ｐｒａｇｅｒｐｌａｓｔｉｃｉｔｙ模型（Ｄ－Ｐ模型）。
在任一应力水平情况下，弹塑性应变增量和应力增量之间的关系近似地表示为线性关系：Δ｛σ｝＝［Ｄ］Δ｛ε｝。
１．１．２钢筋本构模型。
钢筋作为一种金属材料，一般采用双线性随动强化模型（ＢＩＫＮ），应力应变关系如下：εｓ!εｙ，σｓ＝Ｅｓεｓ，εｓ＞εｙ，σｓ＝ｆｙ。
１．２ＳＯＬＩＤ６５单元的材料属性。
混凝土作为一种非均质材料，影响其力学特性的因素很多，在实验中表现为它的力学性能具有很大的变异性。
ANSYS-Solid65单元分析混凝土PPT学习笔记
ANSYS solid65 单元分析混凝土江见鲸，陆新征清华大学土木工程系一：为什么需要学习混凝土有限元作混凝土强度理论？写程序？写论文？用有限元软件？二：solid65单元ANSYS里面专门建立了面向混凝土，岩石材料的单元在三维8节点等参元solid45的基础上，增加了针对混凝土材料性能参数和组合式钢筋模型理论背景：ANSYS theory referenceConcrete；element library solid 651）Solid 65破坏准则：应力组合除以抗压强度大于破坏曲面2）Solid 65 破坏曲面Willam & Warnke破坏曲面描述，可以参看帮助文件中描述破坏曲面分为：压-压-压；拉-压-压；拉-拉-压；；拉-拉-拉压-压-压破坏分区：在该分区下混凝土将压碎，总应力应该等于或大于结构可能收到的最大静水压力拉-压-压破坏分区：基本还是沿用WW破坏准则曲面形状；在该分区下混凝土将在与应力垂直的方向出现一条裂缝；拉-拉-压破坏分区：不再使用WW破坏曲面；极限抗拉强度随线性降低；在于垂直拉应力方向可能分别出现一条裂缝。
拉-拉-拉破坏分区：极限抗拉强度为；在垂直拉应力方向可能分别出现一条裂缝。
3）单元性态：每个单元有2x2x2=8个高斯积分点；每个高斯积分点上最多可以有3条相互垂直的裂缝；使用分布固定裂缝模型；可以使用整体式钢筋模型；在破坏准则之外，还可以考虑塑性。
4）Solid65单元使用方法：实参数real constants：定义配筋的材性及其他参数材料模型material model：初始弹性模量，泊松比，密度数据表Data table：本构关系，破坏准则材料号x3：定义钢筋材料编号体积配筋率x3：配筋角度THI配筋角度PHI5）整体钢筋模型下的本构矩阵：6）solid65单元坐标：在未指定单元坐标的情况下，单元坐标系的坐标轴和整体坐标系的坐标轴平行；如果需要调整单元坐标系，应建立相应的局部坐标系并将其赋予solid65单元；7)solid65单元的本构关系7-1）可以使用以下本构关系等强硬化模型multilinear Isotropic hardening随动硬化模型multilinear Kinematic HardeningDrucker-Prager模型DP模型DP模型在混凝土中为理想弹塑性模型具体输入数据：7-2）关于下降段的问题在实际混凝土中都有下降段，但是在计算的时候要特别小心下降段的问题；下降段很容易导致计算不收敛，有时为了计算的收敛要避免设置下降段，采用rush模型；利用最大应变准则来判断混凝土是否破坏8）Solid65单元中的破坏准则采用W_W五参数准则；需要参数；单轴抗拉强度，单轴，双轴抗压强度；围压压力，在围压作用下的双轴，单轴抗压强度；9）破坏准则与本构关系Solid65本构关系的判断在破坏准则之前；在一般情况下，不推荐使用压碎判据，而使用塑性或塑性下降段；在concrete data table 里面，设定单轴抗压强度—1，后面围压等4个参数不要设定；此时相当于是带有“拉力截断”（tension cut off）的vonMisses模型，尽管与标准的混凝土本构模型有一定差异，但是在围压不是很大的情况下任然可以取得较好结果。
利用Ansys Solid65单元分析钢筋混凝土结构
混凝土是目前应用最为广泛的建筑材料之一。
为了解混凝土结构的受力机理和破坏过程，在大型有限元软件ANSYS中，专门设置了Sdid65单元来模拟混凝土或钢筋混凝土结构，提供了很多缺省参数，从而为使用者提供了很大的方便。
1 Solid65单元Sdid65单元是专为混凝土、岩石等抗压能力远大于抗拉能力的非均匀材料开发的单元。
它可以模拟混凝土中的加强钢筋(或玻璃纤维、型钢等)，以及材料的拉裂和压溃现象。
1.1 几点假设1)只允许在每个积分点正交的方向开裂。
2)积分点上出现裂缝之后，通过调整材料属性来模拟开裂。
裂缝的处理形式上，采用“分布裂缝”而非“离散裂缝”。
3)假设混凝土最初是各向同性材料。
4)除了开裂和压碎之外，混凝土也会塑性变形，常采用Drucker-Prager屈服面模型模拟其塑性行为的应力应变关系。
在这种情况下，一般在假设开裂和压碎之前，塑性变形已经完成。
1.2 使用方法Solid65单元本身包含两部分：1)和一般的8节点空间实体单元Sdid45相同的实体单元模型，但是加入了混凝土的三维强度准则。
2)由弥散钢筋单元组成的整体式钢筋模型，它可以在三维空间的不同方向分别设定钢筋的位置、角度、配筋率等参数。
在实际应用中，一般需要为Sdid65单元提供以下数据：1)实常数real constants：在实常数中给定Sdid65单元在三维空间各个方向的钢筋材料编号、位置、角度和配筋率。
对于墙、板等钢筋分布比较密集而又均匀的构件形式，一般使用这种整体式钢筋混凝土模型。
由于在实际工程中的箍筋布置一般不均匀，所以在建模时可以用下面方法改善箍筋建模时的质量：将纵筋密集的区域设置为不同的体，使用带筋的Solid65单元，而无纵筋区则设置为无筋Sdid65单元。
这样就可以将钢筋区域缩小，接近真实的工程情况。
2)材料模型Material Model：在这里设定混凝土和钢筋材料的弹性模量、泊松比、密度。
3)数据表Data Table：在这里给定钢筋和混凝土的本构关系；对于钢筋材料，一般需要给定一个应力应变关系的Data Table，譬如双折线等强硬化或随动硬化模型等。
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SOLID65单元性质SOLID65单元描述SOLID65单元用于含钢筋或不含钢筋的三维实体模型。
该实体模型可具有拉裂与压碎的性能。
在混凝土的应用方面，如用单元的实体性能来模拟混凝土，而用加筋性能来模拟钢筋的作用。
当然该单元也可用于其它方面，如加筋复合材料（如玻璃纤维）及地质材料（如岩石）。
该单元具有八个节点，每个节点有三个自由度，即x,y,z三个方向的线位移；还可对三个方向的含筋情况进行定义。
本单元与SOLID45单元（三维结构实体单元）的相似，只是增加了描述开裂与压碎的性能。
本单元最重要的方面在于其对材料非线性的处理。
其可模拟混凝土的开裂（三个正交方向）、压碎、塑性变形及徐变，还可模拟钢筋的拉伸、压缩、塑性变形及蠕变，但不能模拟钢筋的剪切性能。
有关SOLID65单元的更细节的描述请参见《ANSYS理论手册》。
SOLID65的几何模型图SOLID65输入数据关于单元几何图形、节点位置、单元坐标系请见上图。
单元性质为八节点各向同性材料，单元包括一种实体材料和三种钢筋材料，用命令MAT输入对混凝土材料的定义，而有关钢筋的细则需在实常数中定义，包括材料号、体积率、方向角(THETA, PHI)，钢筋的方向角可通过命令/Eshape以图示方式校验。
体积率是指钢筋的体积与整个单元体积的比，钢筋的方向通过单元坐标系中的两个角度（度制）来定义。
当钢筋的材料号为0或等于单元的材料号时则不考虑它的作用。
另外，有关混凝土的材料定义，如剪切传递系数，拉应力，压应力都应在数据表中给出，详细描述见表“SOLID65混凝土材料数据表”。
通常剪力传递系数为0～1.0，0表示平滑的裂缝（完全丧失剪力传递作用），1表示粗糙的裂缝（几乎没有失去剪力传递作用）。
这就有利于对裂缝开裂与闭合进行描述。
有关单元荷载的描述见“节点单元荷载”（ANSYS帮助中专有一节）。
压力作为面荷载作用在单元表面如“SOLID65的几何模型图”中带圈数字所示。
主动力作用在单元内。
温度和影响（fluences一词不知如何译好）可在节点上作为单元体荷载输入。
节点I的温度T （I）默认为TUNIF，如其它节点温度没有被指定，则它们默认为T（I）。
对于其它的输入模型未指定温度时默认值都为TUNIF。
对影响（fluence）的设定除用0取代TUNIF外与温度的设定是相同的。
用命令TREF和BETAD分别用来设定整体的基准温度和阻尼值。
用MAT命令指定与单元相关的基准温度值（MP，REFT）或阻尼值（MP，DAMP），但不能对钢筋的材料号进行以上定义。
KEYOPT（1）用于设定是否考虑大变形，KEYOPT（5）和KEYOPT（6）则提供是多种单元输出选项（详见单元解答）。
KEYOPT(7)是与是否考虑应力松弛相关的项，当KEYOPT＝1时表示考虑，目的是加速裂缝即将开裂时计算的收敛（在混凝土材料数据表的第9个系数中的输入值即为拉伸应力松弛的折减系数）。
应力松弛并不能反应因为次生裂缝的产生而引起的应力应变关系的变化。
松弛系数在裂缝处为零，因此，相应的开裂面上的刚度也是零。
在几何非线性分析时可用“SOLCONTROL,,,INCP”命令设定考虑抗压刚度的影响。
抗压刚度的影响在线性屈曲分析中会被自动考虑。
SOLD65单元输入总结节点：I,J,K,L,M,N,O,P自由度：UX,UY,UZ实常数：MAT1, VR1, THETA1, PHI1, MA T2, VR2,THETA2, PHI2, MAT3, VR3, THETA3, PHI3(这里的MA Tn 是材料号, VRn 是体积率, 而THETAn 和PHIn 方向角，代表了三种钢筋材料。
)材料性质：EX, ALPX, PRXY or NUXY, DENS (用于混凝土)EX, ALPX, DENS (用于每种钢筋)还可通过MAT命令设定阻尼与基准温度。
表面荷载：压力―――面1（J-I-L-K），面2（I-J-N-M），面3（J-K-O-N），面4（K-L-P-O），面5（L-I-M-P），面6（M-N-O-P）体荷载：温度―――T(I), T(J), T(K), T(L), T(M), T(N), T(O), T(P)影响（Fluences）--FL(I), FL(J), FL(K), FL(L), FL(M), FL(N), FL(O), FL(P) 特性：Plasticity（塑性）Creep（蠕变\徐变）Cracking（开裂）Crushing（压碎）Large deflection（大变形）Large strain（大应变）Stress stiffening（应力强化）Birth and death（生死）（单元生死？）Adaptive descentKEYOPT(1) 大变形控制:0 --考虑大变形1 --不考虑KEYOPT(5) 混凝土线性解的输出控制:0 --只打印质心的线性解1 --给出每个积分点的解2 --输出节点应力KEYOPT(6) 混凝土非线性解输出控制:0 --只打印质心的线性解3 --同时还给出积分点的解KEYOPT(7) 开裂后应力松驰考虑选项:0 --不考虑拉伸应力松驰1 --考虑应力松驰，有助于计算收敛SOLID65单元信息列在“SOLID65混凝土材料数据表”中的数据项是通过TB命令来建立的。
表中未重新赋值的项默认为0或其特定默认值。
数据表首先用TB（with LAB=CONC）命令生成，再用命令TBTEMP定义温度，用命令TBDA TA定义其余表项。
最多可定义六种温度，相应与每种温度都可用TBDATA建立C1～C9各项的值。
SOLID65混凝土材料数据表注：当变量3（4）被设为-1时表示混凝土无开裂（无压碎），如只输入前1－4项，则5－8项取默认值，如5－8项中给定了其中一项的值，则其余3项也必需给出。
SOLID65输出数据与单元相关的解答输出项有以下两方面：所有节点的节点位移；其它输出项见“SOLID65单元输出数据说明表”一些细则的说明可见“SOLID65应力输出图”。
单元应力的方向平行于单元坐标系，只有当非线性特性被考虑时才有相应的输出，当然也只有对钢筋参数进行过定义，才有关于它的输出。
如可能发生开裂或压碎，那具体情况也会在积分点上输出，因为开裂和压碎可能发生在任一积分点上。
在POST1中用命令PLCRACK可显示各积分点的状态。
对输出结果更普便的说明可参见“结果输出说明”，对各种结果数据（图形）的查看方法请见《ANSYS 入门指南》。
SOLID65应力输出图单元输出说明表的有关事项解释如下：表中第一列给出了各输出项的名称，用命令ETABLE（POST1）及ESOL（POST26）可定义这些变量用于查询。
第三列表示某一变量值是否在输出文件中给出，第四列某一变量值是否在结果文件中给出。
无论是第三还是第四列，“Y”表示可以输出，列中的具体数值则表示在满足特定条件时才输出，而“－”则表示不输出。
SOLID65单元输出数据说明表混凝土求解项目（输出每个积分点（如KEYOPT （5）＝1）和质心） 单元状态表（SOLID65单元状态表）对应项含意： Crushed ：混凝土被压碎 Opend ：混凝土开裂，裂缝张开 Colesed ：混凝土开裂，但裂缝闭合 Neither ：混凝土即未开裂也未压碎 钢筋求解项给出每种钢筋情况混凝土非线性积分点解（如KEYOPT （6）＝3 andtheelementhasanonlinearmaterial ） 钢筋非线性积分点解（如KEYOPT （6）＝3 andtherebarhasanonlinearmaterial ） 仅在质心利用＊GET 命令可得的选项。
等效应变用一个有效的泊松比：对于弹性和热量问题这个值通过“MP ，PRXY ”命令设定，对于塑性和蠕变问题这个值被设为0.5。
SOLID65混合单元输出项R -1、如果KEYOPT （5）＝2，则输出每个节点的值。
SOLID65单元状态对应表“SOLID65项目和序号表”中列出了在后处理中可通过ETABLE命令加参数及数字序号的方法定义可列表察看的有关变量的细则。
详细参见《ANSYS基本分析指南》中有关“The General Postprocessor (POST1)”和“The Item and Sequence Number Table”部分。
下面是表格的一些使用说明：Name指在“SOLID65单元输出数据说明表”中的有关变量。
Item命令ETABLE中使用的参数。
I,J,...,P节点I,J,...,P所对应的数字序号。
IP积分点对应的数字序号SOLID65项目和序号表SOLID65的假定和限制：不允许使用零体积单元；单元可以如“几何模型图”编号，也可将图中的IJKL面与MNOP面的编号交换。
同时单元不能被扭转导致形成两个单独体，在对单元不恰当编号时这种情况最可能发生。
所有的单元应有八个节点当K与L，O与P节点重合时单元形状便成为棱柱体形，当然也可退化为四面体。
其它的形状会被四面体自动替换。
当考虑单元的钢筋作用时，钢筋被假定分散在整个单元中，且所有钢筋的总体积率不能起过1.0。
单元是非线性的故要求迭代求解。
当同时考虑混凝土的开裂与压碎时，应注意要缓慢加载，以免在实际可承受荷载通过闭合裂缝传递前出现混凝土的假压碎现象。
这种现象通过泊松效应常常发生在与大量开裂应变垂直的未开裂的方向上。
同样也会在压碎的积分点上出现，输出的塑性和蠕变应变值来自于先前子步的收敛。
而且，当裂缝已经产生，则弹性应变的输出量就包含了开裂应变。
单元开裂或压碎后失去的抗剪作用将不能被传递到钢筋上，因为钢筋没有抗剪刚度。
在考虑开裂或压碎的材料非线性问题中以下两项最好不要考虑：应力强化效应。
大应变、大变形。
否则，结果可能不收敛或不正确，特别在有大转角情况下。