ANSYS中单元类型的选择

Beam3 单轴元素，具有拉，压，弯性能。在每个节点有 3 个自由度。X,y,方向以及绕 z 轴的 旋转。
Beam4 是具有拉压扭弯能力的单轴元素。每个节点有 6 个自由度，x,y,z,绕 x,y,z 轴。具有 应力强化和大变形能力。在大变形分析中，提供了协调相切劲度矩阵选项。
Beam23 单轴元素，拉压和受弯能力。每个节点有 3 个自由度。该元素具有塑性，徐变，膨
实际选用单元类型的时候，到底是选择第一类还是选择第二类呢？也就是到底是选用六面体还是带中 间节点的四面体呢？ 如果所分析的结构比较简单，可以很方便的全部划分为六面体单元，或者绝大部分是六面体，只含有少 量四面体和棱柱体，此时，应该选用第一类单元，也就是选用六面体单元；如果所分析的结构比较复杂， 难以划分出六面体，应该选用第二类单元，也就是带中间节点的四面体单元。 新手最容易犯的一个错误就是选用了第一类单元类型(六面体单元)，但是，在划分网格的时候，由于结 构比较复杂，六面体划分不出来，单元全部被划分成了四面体，也就是退化的六面体单元，这种情况，
Beam54 单轴元素，拉压和受弯能力. 每个节点有 3 个自由度。该元素允许在端点有不均匀几 何性质。允许端点偏移梁的轴心。无塑性徐变或膨胀能力。有应力强化能力。剪切变形和弹 性基础影响也体现在选项中。还可打印作用于元素上的沿元素方向的力。
Beam188 3 维线性有限应力梁。适用于分析短粗梁结构。该元素基于 timoshenko 梁理论。 包括剪应变。Beam188 是一个三维线性（2 节点）梁。每个节点有 6 或 7 个自由度，具体依 赖于 keyopt(1)的值。Keyopt(1)=0 为每个节点 6 个自由度。包括 x,y,z 方向和绕 x,y,z 方 向。＝1 还考虑了扭转自由度。该元素适用于线性，大旋转和大应变非线性。包括应力强化 项在任何分析中，都缺省为 nlgeom=on.。该选项为元素提供了分析曲屈、侧移和扭转的能 力。
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。 除了 shell63,shell93 之外，还有很多其他的 shell 单元，譬如 shell91,shell131，shell163 等等，这 些单元有的是用于多层铺层材料的，有的是用于结构显示动力学分析的，一般新手很少涉及到。通常情 况下，shell63 单元就够用了。
ANSYS 中单元类型的选择
2009-11-14 09:33
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。
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。
胀能力。如果这些影响都不需要，可使用 beam3，2 维弹性梁。 Beam24 3 维薄壁梁。单轴元素，任意截面都有拉压、弯曲和 St. Venant 扭转能力。可用于 任何敞开的和单元截面。该元素每个节点有 6 个自由度：x,y,z 和绕 x,y,z 方向。该元素在 轴向和自定义的截面方向都具有塑性，徐变和膨胀能力。若不需要这些能力，可用弹性梁 beam4 或 beam44。Pipe20 和 beam23 也具有塑性，徐变和膨胀能力。截面是通过一系列的矩 形段来定义的。梁的纵轴向方向由第三个节点指明。
SHELL93,SHELL63,SHELL41,SHELL43,SHELL181
轴对称
SHELL51,SHELL61
层
SHELL91,SHELL99
剪切板
SHELL28
P 单元
SHELL150
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。
块
SOLID45,SOLID95,SOLID73,SOLID185
四面体
SOLID92,SOLID72
层
SOLID46
各向异性
SOLID64,SOLID65
超弹性单元
HYPER86,HYPER58,HYPER158
粘弹性
VISO89
大应变
VISO107
P 单元
SOLID147,SOLID148
四边形
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。具有塑性，徐 变，旋转，大变形，大应变能力。link180 在任何分析中都包括应力强化项(分析中， nlgeon,on)，此为缺省值。支持弹性，各向同性硬化塑性，运动上的硬化塑性，希尔各向异 性塑性，chaboche 非线性硬化塑性和徐变等。
Beam189 3 维二次有限应力梁。适用于分析短粗梁结构。该元素基于 timoshenko 梁理论。 包括剪应变。Beam189 是一个三维二次（3 节点）梁。每个节点有 6 或 7 个自由度，具体依 赖于 keyopt(1)的值。Keyopt(1)=0 为每个节点 6 个自由度。包括 x,y,z 方向和绕 x,y,z 方 向。＝1 还考虑了扭转自由度。该元素适用于线性，大旋转和大应变非线性。包括应力强化 项在任何分析中，都缺省为 nlgeom=on.。该选项为元素提供了分析曲屈、侧移和扭转的能 力。
3.实体单元的选择
实体单元类型也比较多，实体单元也是实际工程中使用最多的单元类型。常用的实体单元类型有 solid45, solid92,solid185,solid187 这几种。其中把 solid45,solid185 可以归为第一类，他们都是 六面体单元，都可以退化为四面体和棱柱体，单元的主要功能基本相同,(SOLID185 还可以用于不可压缩 超弹性材料)。Solid92, solid187 可以归为第二类，他们都是带中间节点的四面体单元，单元的主要功 能基本相同。
计算出来的结果的精度是非常糟糕的，有时候即使你把单元划分的很细，计算精度也很差，这种情况是 绝对要避免的。 六面体单元和带中间节点的四面体单元的计算精度都是很高的，他们的区别在于：一个六面体单元只有 8 个节点，计算规模小，但是复杂的结构很难划分出好的六面体单元，带中间节点的四面体单元恰好相 反，不管结构多么复杂，总能轻易地划分出四面体，但是，由于每个单元有 10 个节点，总节点数比较多， 计算量会增大很多。 前面把常用的实体单元类型归为 2 类了，对于同一类型中的单元，应该选哪一种呢？通常情况下，同一 个类型中，各种不同的单元，计算精度几乎没有什么明显的差别。选取的基本原则是优先选用编号高的 单元。比如第一类中，应该优先选用 solid185。第二类里面应该优先选用 solid187。ANSYS 的单元类型 是在不断发展和改进的，同样功能的单元，编号大的往往意味着在某些方面有优化或者增强。 对于实体单元，总结起来就一句话：复杂的结构用带中间节点的四面体，优选 solid187，简单的结构用 六面体单元，优选 solid185。