单元类型设置

一、单元类型选择概述：ANSYS的单元库提供了100多种单元类型，单元类型选择的工作就是将单元的选择范围缩小到少数几个单元上；单元类型选择方法：1.设定物理场过滤菜单，将单元全集缩小到该物理场涉及的单元；二、单元类型选择方法（续一）2.根据模型的几何形状选定单元的大类，如线性结构则只能用“Plane、Shell”这种单元去模拟；3.根据模型结构的空间维数细化单元的类别，如确定为“Beam”单元大类之后，在对话框的右栏中，有2D和3D的单元分类，则根据结构的维数继续缩小单元类型选择的范围；三、单元类型选择方法（续二）4.确定单元的大类之后，又是也可以根据单元的阶次来细分单元的小类，如确定为“Solid-Quad”，此时有四种单元类型：Quad 4node 42 Quad 4node 183 Quad 8node 82 Quad 8node 183 前两组即为低阶单元，后两组为高阶单元；四、单元类型选择方法（续三）5.根据单元的形状细分单元的小类，如对三维实体，此时则可以根据单元形状是“六面体”还是“四面体”，确定单元类型为“Brick”还是“Tet”；五、单元类型选择方法（续四）6.根据分析问题的性质选择单元类型，如确定为2D的Beam单元后，此时有三种单元类型可供选择，如下：2D elastic 3 2Dplastic 23 2D tapered 54，根据分析问题是弹性还是塑性确定为“Beam3”或“Beam4”，若是变截面的非对称的问题则用“Beam54”。

六、单元类型选择方法（续五）7.进行完前面的选择工作，单元类型就基本上已经定位在2-3种单元类型上了，接下来打开这几种单元的帮助手册，进行以下工作：仔细阅读其单元描述，检查是否与分析问题的背景吻合、了解单元所需输入的参数、单元关键项和载荷考虑；了解单元的输出数据；仔细阅读单元使用限制和说明。

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。

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。

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。

Beam44 3维弹性锥形不对称梁。

单轴元素，具有拉压扭和弯曲能力。

该元素每个节点有6个自由度：x,y,z和绕x,y,z方向。

该元素允许每个端点具有不均匀几何特性，并且允许端点与梁的中性轴偏移。

若不需要这些特性，可采用beam4。

该元素的2维形式是beam54。

该元素也提供剪应变选项。

还提供了输出作用于单元上的与单元同方向的力的选项。

具有应力强化和大变形能力。

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。

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。

Plane2 2维6节点3角形结构实体。

具有二次位移，适用于模拟不规则网格。

该元素有6个结点定义，每个节点2个自由度，分比为x，y方向。

可将其用于平面单元（平面应力或平面应变）或是轴对称单元。

具有塑性，徐变，膨胀，应力强化，大变形，大应变能力。

Plane25 轴对称协调4节点结构体。

用于承受非轴对称荷载的2维轴对称结构。

如弯曲，剪切或扭转。

该元素由4个节点定义，每个节点3个自由度：x,y,z方向。

对于非扭转节点，这3个方向分别代表半径，轴向和切线方向。

给元素是plane42的一般模式，2为结构单元，和在不一定为轴对称。

Plane42 2维实体。

该元素即可用于平面单元（平面应力或平面应变）也可用于轴对称单元。

该元素由4个节点定义，每个节点2个自由度：x,y方向。

具有塑性，徐变，膨胀，应力强化，大变形，大应变能力。

Plane82 二维8节点实体。

该元素是plane42的高次形式。

它为混合（四边形－三角形）自动网格划分提供了更精确的求解结果，并能承受不规则形状而不会产生任何精度上的损失。

8节点元素具有位移协调形状，适用于模拟弯曲边界。

该元素由8个节点定义，每个节点2个自由度，x,y方向。

可用于平面单元也可用于轴对称单元。

具有塑性，徐变，膨胀，应力强化，大变形，大应变能力。

并提供不同的输出选项。

Plane83 二维8节点实体。

用于承受非轴对称荷载的2维轴对称结构。

如弯曲，剪切或扭转。

该元素每个节点3个自由度：x,y,z方向。

对于非扭转节点，这3个方向分别代表半径，轴向和切线方向。

该元素是plane25的高次形式。

它为混合（四边形－三角形）自动网格划分提供了更精确的求解结果，并能承受不规则形状而不会产生任何精度上的损失。

该元素也是plane82的一般轴向形式，其荷载不需要对陈。

Plane145 二维四边形实体p-元素。

Plane145是一个四边形p-元素，支持最高为8次的多项式。

该元素由8个节点定义，每个节点2个自由度，x,y方向。

可用于平面单元也可用于轴对称单元。

Plane146 二维三角形实体p-元素。

Plane145是一个三角形p-元素，支持最高为8次的多项式。

该元素由6个节点定义，每个节点2个自由度，x,y方向。

可用于平面单元也可用于轴对称单元。

Plane182 2维4节点实体。

该元素用于2维模型。

可用于平面单元也可用于轴对称单元。

该元素由4个节点定义，每个节点2个自由度，x,y方向。

可用于平面单元也可用于轴对称单元。

具有塑性，超弹性，应力强化，大变形，大应变能力。

可用来模拟几乎不能压缩的次弹性材料和完全不能压缩的超弹性材料的变形。

Plane183 2维8节点实体。

具有二次位移，适用于模拟不规则网格。

该元素由8个节点定义，每个节点2个自由度，x,y方向。

可用于平面单元也可用于轴对称单元。

具有塑性，超弹性，应力强化，大变形，大应变能力。

可用来模拟几乎不能压缩的次弹性材料和完全不能压缩的超弹性材料的变形。

支持初始应力。

并提供不同的输出选项。

Solid45 3-D实体。

用于3维实体结构模型。

8个节点，每个节点3个自由度，x,y,z三个方向。

该元素有塑性，徐变，膨胀，应力强化，大变形和大应变能力。

提供带有沙漏控制的缩减选项。

各向异性选用solid64.。

solid45的高次形式使用solid95.Solid46 3维8节点分层实体。

是solid45的分层形式，用于模拟分层壳或实体。

该元素允许达到250层。

如果需要超过250层，需要用到一个构成矩阵选项。

该元素也可通过选择的方法进行累积。

每个节点有3个自由度：x,y,z方向。

Solid64 3维各向异性实体。

该元素有8个节点定义，每个节点3个自由度：x,y,z 方向。

具有应力强化和大变形能力。