梁单元是用于螺栓(杆),薄壁管件,C 形截面构件,角钢或者狭长薄膜构件(只有膜应 力和弯应力的情况)等模型。
①单元Beam3:
Beam3单元是一个单轴单元,可以承受拉、压、弯的作用。该单元的每个节点有三个自由度,即沿x、y方向的线位移和绕Z轴的角位移。
③单元BEAM44:
①LINK1单元可用于不同的工程应用。根据具体应用,该单元可以模拟桁架、链杆和弹簧。这种二维杆单元是一种可以承受单轴压力的单元,因为每个节点的自由度只考虑X和Y的线位移。该单元不能承受弯矩,因为它只用于铰接结构。
②LINK8单元是一种可用于各种工程实际的杆元素。该元素可用于桁架、垂直电缆、杆件、弹簧等。这种三维杆元素只能承受单轴的压力,每个节点有三个自由度:x,y,以及Z方向的位移。在销钉结构中,元素不能弯曲。塑性,潜变,膨胀,应力强化,大变形(plasticity,creep,swelling,stressstiffening,andlargedeflection)所有这些都是允许的。这个元素在ANSYSTheoryReference的14.8中有更详细的介绍。只能承受拉压的LINK10可供参考。
①PIPE16单元
②PIPE17单元
PIPE17是一个单元,由三个单轴弹性管(PIPE16)按T型组成,包括压缩、扭转和弯曲能力。每个节点有六个自由度:节点X、Y、Z向平移和绕X方向,Y、Z轴的转角。
T型接头的弹性、应力强度系数、力输出等都有一些选项。这个单元可以解决绝缘问题,包括流体和腐蚀余度。
③PIPE20单元
管道20单元是一种单轴单元,具有拉伸、弯曲和扭转性能。每个单元节点有6个自由度:沿节点坐标x,y,Z方向位移和绕节点坐标x,y,z轴转动。
①PLANE2单元
PLANE2是一个与8节点PLANE82单元兼容的6节点三角形单元。该单元具有二次位移函数,能更好地适应不规则的模型网格(例如由不同的CAD/CAM系统产生的模型)。
②PLANE13单元
③PLANE25单元
①SHEL41单元
SHEL41是一个三维单元,平面内有膜强度,但平面外没有弯曲强度。这是独特的外壳结构,因为它的单元弯曲是次要的。每个节点有三个自由度:沿节点x,y,z轴向的运动。
②SHEL43单元
SHEL43适用于模拟线性、弯曲和适当厚度的壳体结构。单元中的每个节点都有六个自由度:沿xx的自由度、y和z方向的平动自由度以及绕x的平动自由度、y和z轴的旋转自由度。平面两个方向的形状必须是线性的。对于平面外的运动,采用张量组的混合内插法(amixedinterpolationoftensorialcomponents)。
③SHEL93单元
SHEL93单元特别适合曲壳模型。该单元的每个节点都有6个自由度:沿节点坐标系XX、Y、沿节点坐标XZ方向的平动和平动、Y、Z轴的旋转。变形在两个方向上都是二次的。
弹簧-阻尼单元,可以用来模拟弹簧和阻尼器
①COMBIN14 单元:
②COMBIN37单元:
COMBIN37是一个单向单元,在分析过程中具有打开和关闭的性能。该单元的每个节点只有一个自由度,可以是沿节点坐标方向的平移,绕节点坐标轴的旋转,压力或温度。COMBIN7描述了具有更多性能的控制单元(6自由度和大变形)。COMBIN14、COMBIN39、andCOMBIN40等单向单元(无距离大的控制性能)。该单元有许多应用,如控制热流(自动调温器)作为温度功能的机械控制功能,以及减速器的阻尼功能。
③COMBIN39单元:
COMBIN39 是一个具有非线性功能的单向单元,可对此单元输入广义的力-变形曲线。该单元可用于任何分析之中。在一维、二维和三维的应用中,本单元都有轴向或扭转功能。轴向选项(longitudinal) 代表轴向拉压单元,每个节点具有3 个自由度:沿节点坐标系X,Y,Z 的平动,不考虑弯曲和扭转。扭转选项(torsional) 代表纯扭单元,每个节点具有3 个自由度:绕节点坐标轴X,Y, Z 的转动,不考虑弯曲和轴向荷载。
此单元仅当每个节点有两个或者三个自由度的时候,才可以具有大位移的功能。
ANSYS通常会引起许多复杂的单元类型的注意,如何选择正确的单元类型也是一个令人头疼的问题。
1、明确不同单元类型的特点和适用范围。根据Ansys的官方文件,Ansys提供了许多单元类型,如梁单元、壳单元和体单元。梁单元适用于分析横截面小、长度大的部件,如钢梁和桁架。壳单元适用于分析压力容器和飞机外壳等宏观情况。体单元适用于分析三维形状的部件,如车身和机械部件。
当建模开始时,用户会做出许多决定(有意或无意)来确定如何模拟物理系统的数值;分析的目标是什么?该模型是物理系统的全部或部分?该模型将包含多少细节?选择什么样的单元?有限元网格的密度是多少?简而言之,您将平衡要回答的问题的计算成本(CPU时间等)。以及结果的准确性。你在计划阶段做出的这些决定通常会控制你分析的成功。
2、考虑不同单元类型的优缺点。梁单元具有计算速度快、计算精度高的优点,但假设构件为直线形状,不适合弯曲或复杂形状。壳单元可以更好地模拟薄壁结构,但对于较厚的结构,需要使用更复杂的壳单元类型。身体单元可以准确模拟结构的三维形状,但计算量大,对计算机性能要求高。
3、考虑结构分析的目的和要求。如果只需要获得整体应力和变形分布,那么使用低级单元就可以满足需求。如果需要更准确的结果,如局部应力集中分析或接触问题分析,则需要考虑使用高级单元。
4、选择一些单元的方法
①杆单元(Link)VS梁单元(Beam)
这很容易理解。杆单元只能承受沿杆方向的拉力或压力,杆单元不能承受弯矩,这是杆单元的基本特征。梁单元既能承受拉力、压力,又能承受弯矩。如果你想在结构中承受弯矩,你不能选择杆单元。对于梁单元,常用的有三种:beam3、beam4和beam188。它们的区别在于:
1)beam3是一种2D梁单元,只能解决2D问题。
2)beam4是一种3D梁单元,可以解决3D空间梁的问题。
3)beam188是一种3D梁单元,可根据需要定制梁的截面形状。
②实体单元VS壳单元
对于薄壁结构,最好选择shell单元。shell单元可以减少计算量。如果非要使用实体单元,也可以,但计算量会大大增加。而且,如果选择实体单元,当薄壁结构承受弯矩时,如果厚度方向的单元层数过少,有时计算结果误差较大,则不如shell单元准确。
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