結(jié)構(gòu)單元功能與特性

桿單元

桿單元適用于模擬桁架，繩索,，鏈桿,、彈簧等構(gòu)件。

該類單元只能承受桿軸向的拉壓,，不承受彎矩,，節(jié)點只有平動自由度。

• LINK10屬于非線性單元,，需迭代求解,。LINK11可作用線載荷，僅有集中質(zhì)量方式,。
• LINK180無實常數(shù)型應(yīng)變,，但可輸入初應(yīng)力文件,。
  

梁單元

梁單元是一類軸向拉壓、彎曲,、扭轉(zhuǎn)的3D單元,。

此類單元除BEAM189為3節(jié)點外，其余均為2節(jié)點,。

管單元

管單元是一類軸向拉壓,、彎曲和扭轉(zhuǎn)的3D單元，單元的每個節(jié)點均具有6個自由度,。

• 管單元計入了剪切變形的影響,，并可考慮應(yīng)力增強系數(shù)和撓曲系數(shù)。

2D實體單元

2D實體單元是一類平面單元,，可用于平面應(yīng)力,、平面應(yīng)變和軸對稱問題的分析。

• PLANE2的插值函數(shù)取完全的二次多項式,，是協(xié)調(diào)元,。PLANE42采用雙線性位移模式，是協(xié)調(diào)元,。
• PLANE42和PLANE82 是高階單元,，采用3次插值函數(shù)，當退化時與PLANE2相同,。
• PLANE183是PLANE182的高階單元,，與PLANE82的插值函數(shù)相同，可退化為6節(jié)點三角形,。

P單元的插值函數(shù)可為2-8次,，其中PLANE145是8節(jié)點四邊形單元，PLANE146是6節(jié)點的三角形單元,。

平面應(yīng)力輸入單元厚度時,，施加的分布載荷不是線載荷（力/長度），而是載荷（力/面積）,。

3D實體單元

3D實體單元用于模擬三維實體結(jié)構(gòu)，此類單元每個節(jié)點均有三個平動自由度,。

殼單元

殼單元可以模擬平板和曲殼一類結(jié)構(gòu),。殼元比梁元和實體元要復(fù)雜得多。

彈簧單元

一類專門模擬“彈簧”行為的單元,，主要用于模式鉸銷,、軸向彈簧及其控制行為。

質(zhì)量單元

MASS21為具有6個自由度的點單元,。該單元無面載荷和體載荷,，支持彈性、大變形和單元生死。

接觸單元

ANSYS支持三種接觸方式,，即點對點,、點對面和面對面的接觸，接觸單元是覆蓋在模型單元的接觸面上的一層單元,。

面面單元用于模擬面對面的接觸行為,，支持低階和高階單元，支持大變形等,。

矩陣單元

MATRIX27,、MATRIX50，可模擬任意類型單元,。

表面效應(yīng)單元

SURF153,、SURF154可用于各種載荷及表面效應(yīng)的情況，可覆蓋于任何二維和三維結(jié)構(gòu)實體單元表面,。

預(yù)緊,、多點約束、網(wǎng)分單元

PRETS179為預(yù)緊單元,，可由任意結(jié)構(gòu)單元建立,。

MPC184為多點約束單元，適用于使用拉格朗日乘子具有運動約束的情況,。

MESH200是僅用來劃分網(wǎng)格的單元,，對計算結(jié)果無影響。

• 使用EMODIF命令可以將該單元轉(zhuǎn)換為其他單元類型,。

材料模型

ANSYS結(jié)構(gòu)材料屬性有線性,、非線性、密度,、熱膨脹,、阻尼、摩擦系數(shù),、特殊材料等7種,。

線彈性材料特性有各向同性、正交各向異性,、各向異性三種,。

非線性材料的具體相關(guān)分析，可以參考這篇材料非線性分析博客,。

參考文獻

【1】ANSYS 工程結(jié)構(gòu)數(shù)值分析
【2】ANSYS 參數(shù)化編程與命令手冊

后記

由于幾何建模和網(wǎng)格劃分幾乎完全可以通過Workbench平臺完成,，因此我們下一步直接學習加載和求解的相關(guān)命令流。