有限元软件ansys培训教程：第五讲ansys中的单元

操作步骤
3、创建圆柱体： 半径：0.375，高度，1.5 4、复制圆柱体： Dz=1.5
5、布尔运算生成孔
操作步骤
6、Align工作平面到全局坐标系 7、创建支撑部分实体 wpx=0，wpy=1,width=1.5,hight=1.75,depth=0.75
8、移动工作平面到支架的前表面
9、创建支架上边的半圆柱模型 wpx=0，wpy=0, r1=0, r2=1.5, theta1=0,theta2=90, depth=0.75

Solid-Shell单元
Solsh190为三维8节点实体壳单元，是一种看上去象 实体的壳单元，可以模拟从薄到中等厚度的壳结构， 薄壳结构无需抽中面，直接划分单元，只需一层Solidshell 单元，并能保证精度。在横截面厚度急剧变化的 结构中，用Solid-shell单元连接其他实体单元可以保证 收敛和求解精度。这种结构在航空工业中是较常见的 结构形式，如蒙皮和结构连接件。该单元支持超弹性 ，塑性和蠕变等非线性材料本构模型，还支持大变形 ，大应变和应力刚化效应。
ANSYS中合并关键点和节点
菜单操作：
实例1
单元：solid92 材料：E=3.0e6,v=0.3 约束：底座四边固定 荷载：1、表面压力荷载0.15施加在底座上表面，2、径向压力荷载轴 孔下面：5MPa
操作步骤
1、创建基座模型：3×1×3
2、移动工作平面，创建孔 x，y，z分别移动2.25，1.25，0.75，转角为：0，90，0
叶片数目为74个，叶片和其安装边总共产生的 离心力等效为628232N（沿径向等效），



这些力假定其均匀作用于轮盘边缘。
位移约束施加于鼓桶上，在鼓桶的上表面施加 径向约束，在鼓桶的侧面施加轴向约束
选择单元
选择PLANE 42（ansys11.0以前版本）单元（注意，在 solid类型中找），ansys12.0以后版本用PlANE 182单元
Link8单元 —三维单元，可 用作杆单元，弹簧单元，连 接单元
Link10单元 —三维单元，具有 双向性质，可用作杆单元，弹 簧单元，连接单元，拉压可不 同性质。
常用梁（Beam）单元
Beam3单元—二维单元，每个 节点有3个自由度（2个平动， 1个转动） Beam4单元—三维单元，每个 节点有6个自由度（3个平动， 3个转动） Beam188 单 元 — 三 维 单 元 ， 基于 Timoshenko 梁理论，考 虑了剪切效应，每个单元有两 个节点 Beam189 单 元 — 三 维 单 元 ， 基于 Timoshenko 梁理论，考 虑了剪切效应，每个单元三个 节点
10 、在轴孔位置创建两个半径不同 的圆柱体， 半 径 分 别 为 1 和 0.85 ， 深 度 为 ： 0.1875, -2.
11、布尔操作形成轴孔
11、创建三角形筋，并拉伸 成厚度为0.15的实体
12、镜像形成完整实体，并 粘接到一起
模态分析
模态分析——主要用于确定结构或机器部件的振动特性，同时也是 其他动力学分析的基础，如谐响应分析，瞬态动力学分析及谱分析 等。
块体单元
Solid45 单元—三维实体元，每 个单元有8个节点，每个节点三 个自由度。适用于规则网格
Solid187 单元 — 三维实体元， 每个单元有 10 个节点，每个节 点三个自由度。属于高阶单元 。适用于不规则网格
ANSYS中合并关键点和节点 Nummrg命令。 ——该命令非常重要，对复杂模型必须进 行的操作，可以消除模型中重复的图元（ 关键点，节点，单元等）。
梁单元的选择





Beam3和beam4单元不能自定义梁截面，只能通过 实参数输入； Beam3和beam4单元需要手工输入截面特性，包括 两个主轴的惯性矩，高度，宽度，面积；对于所有截 面形式，模型中均显示为矩形，但并不是等效为矩形 。 Beam3和beam4采用了直法线假定； Beam188和beam189单元可以自定义截面数据，并 且有很好的可视化功能，ansys提供了11种标准梁截 面。 Beam188和189单元考虑了梁的剪切变形；

计算结果2

X方向位移云图
建立几何模型2
把生成的关键点按照顺序连成直线，并作两条切线，最 后用这些线生成平面。
建立几何模型3
最终几何模型
载荷与约束

轴对称结构输入的载荷是总载荷
载荷与约束

1、对整体结构施加Y角速度1191.11弧 度/秒
载荷与约束2
2、在图示位置施加总的集中力载荷628232/节点个数
计算结果
可将结果扩展到整个结构上（PlotCtrls->Style Symmetry Expansion
定义单元选项
单击Options 按钮，弹出如图 所示的PLANE 42/182 options 设置对话框，对 PLANE42/182单元进行设置，使其可用于分析轴对称结构。
建立几何模型



定义材料属性过程略 在轴对称分析中，要求模型必须位于总 体XY平面内，而且对称轴必须是Y轴。 生成轮廓所需的关键点。
例题3 轴对称结构分析
某型压气机盘鼓结构件如图所示，在整体分析时不对叶片和压气机 上的孔建模，将叶片的离心效果作为线分布力施加于轮盘的边缘。
约束 X自由度
约束 Y自由度
轴对称结构分析2

盘转速为 11373 转 / 分，盘材料 TC4 钛合金， 其弹性模量为： 1.15e5MPa ，泊松比为 0.30 ，密度为4.48e-9 吨/立方毫米。
工程计算软件系统第五讲 -ANSYS软件的应用
连志强
ANSYS单元的选择


杆单元（link1，link8，link10等） 梁单元（Beam188，beam189等） 壳单元（shell63，shell181等） 块体单元（Solid45，Solid187等）
常用Link单元
Link1单元 —二维单元，可用 作杆单元，弹簧单元，连接单 元
模态分析例子
注意单位制问题： 国际单位制 kg， mm单位制：密度应为：T/mm3
例题2-中心开孔方板模态分析
分析类型 目的 几何结构 模态分析 测试模态分析结果
长为1000毫米的正方形板，中心有一个半径为200毫米的圆孔 荷载 边界条件 材料性质参数 单元类型 截面参数 无 如图:四边简支 E=2.1e5, v=0.3, =7.8e-6 壳单元 厚度：10mm
模态分析一般包括以下四个步骤： 1、建立模型 2、加载求解 3、扩展模态 4、观察结果
在模态分析中必须要给定弹性模量，泊松比，密度。还需要指定 模态提取阶数（除了用reduced方法以外）； 如果要得到单元结果，则必须打开“Calculate elem results”选 项。 如果要在后处理器中观察求解结果，则必须首先扩展振型，即将 振型结果写入结果文件。
常用壳单元
Shell63 单元 — 三维壳单元，每个 节点有 6 个自由度（ 3 个平动， 3 个 转动），适用于大变形。主要用于 薄壳单元，不考虑剪切变形。
Biblioteka Baidu
Shell181单元—三维壳单元，可模 拟薄板和中厚板，每个节点有 6 个 自由度（3个平动，3个转动），适 用于大变形。考虑了剪切变形。
实体-壳单元