Ansys单元类型设置

                Ansys单元类型设置

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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。提供限制特大位移以及定义输出位置的选项。该元素有各种不同的应用，如用于晶体和合成物。
Solid65 3维钢筋混凝土实体。该元素用含钢筋或不含钢筋的3维实体。该实体能被拉裂或压碎。用于混凝土时，例如，元素的实体能力可以用来模拟混凝土，而钢筋能力用 来模拟钢筋性能。在其他情况下，该元素还可用于加固合成物（如玻璃纤维）和地质材料（如石块）。元素由8个节点定义，每个节点3个自由度：x,y,z方 向。可以定义3个不同钢筋。混凝土元素与solid45相似，只是比它多了能被拉裂和压碎的能力。该元素最重要的方面是它具有非线性材料的性能。混凝土可 以（在三个正交方向）开裂、压碎、塑性变形和徐变。钢筋可以抗拉压，但不能抗剪。也可以具有塑性变形和徐变的性能。
Solid92 3维10节点四面体结构实体。具有二次位移，适用于模拟不规则网格。该元素由10个节点定义，每个节点3个自由度：x,y,z方向。具有塑性，徐变，膨胀，应力强化，大变形，大应变能力。
Solid95 3维20节点实体。该元素是solid45的高次形式。能够用于不规则形状，而且不会在精度上有任何损失。该元素具有位移协调形状，适用于模拟弯曲边界。 该元素由20个节点定义，每个节点3个自由度：x,y,z方向。该元素具有空间的任何方向。并具有塑性，徐变，膨胀，应力强化，大变形，大应变能力。同时 提供多种输出选项。
Solid147 3维砖实体p-元素。可支持最高为8次的多项式。该元素由20个节点定义，每个节点3个自由度：x,y,z方向。该元素具有空间的任何方向。
Solid148 3维四面体实体p-元素。可支持最高为8次的多项式。该元素由10个节点定义，每个节点3个自由度：x,y,z方向。
Solid185 3维8节点实体。该元素用来模拟3维实体。由8个节点定义，每个节点3个自由度：x,y,z方向。具有塑性，超弹性，应力强化，徐变，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。
Solid186 3维20节点实体。具有二次位移，适用于模拟不规则网格。该元素由20个节点定义，每个节点3个自由度：x,y,z方向。该元素具有空间的任何方向。具有 塑性，超弹性，应力强化，徐变，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。同时提供多种输出选项。
Solid187 3维10节点四面体实体。具有二次位移，适用于模拟不规则网格。该元素由10个节点定义，每个节点3个自由度：x,y,z方向。该元素具有空间的任何方 向。具有塑性，超弹性，应力强化，徐变，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。
Solid191 3维20节点分层实体。是solid95的分层形式，用于模拟分层的壳或实体。该元素允许达到100层。如果超过100层，可通过累积的方法得到。该元素 由20个节点定义，每个节点有3个自由度：x,y,z方向。具有应力强化能力。同时提供多种输出选项。
Shell28 剪扭面板。该元素用来在框架结构中传递剪力。该元素每个节点3个自由度： x,y,z方向或绕x,y,z轴旋转方向。
Shell41 薄膜壳。该元素为3为元素，有膜刚度没有弯曲刚度。用于弯曲处于次要位置的壳结构。该元素每个节点3个自由度： x,y,z方向。该元素具有可变厚度，应力强化，大应变和cloth 选项。
Shell43 4节点塑性大应变桥。尤其适用于模拟线性，弯曲，中厚度壳结构。该元素每个节点3个自由度： x,y,z方向和绕x,y,z轴旋转方向。在平面内的所有方向，变形都是线性的。对于平面外运动，可使用混合张量差值法。该元素具有塑性，徐变，应力强 化，大变形，大应变能力。
Shell51 轴对称壳。每个节点有4个自由度：x,y,z方向和绕z轴旋转方向。圆锥壳元素的极限方向会产生圆柱桥或圆环壳。该壳单元具有线性变化的厚度。具有塑性，徐变，膨胀，应力强化，大变形，扭转能力。
Shell61 轴对称协调壳体。该元素每个节点4个自由度： x,y,z方向和绕z轴旋转方向。荷载可以是轴对称的也可以是非轴对称的。
Shell63 弹性壳。具有弯矩和薄膜特性。可承受与平面同方向及法线方向的荷载。每个节点6个自由度：x,y,z方向和绕x,y,z轴方向。有应力强化和大变形能力。提供用于大变形分析的连续性相切矩阵。
Shell91 非线性分层壳体。该元素用于分层壳模型或者用来模拟厚的夹层结构。一般shell99比shell91效率更高。使用夹层选项的最高允许的不同层数为 100。Shell99可以允许更多的层数，但不具有非线性特性。每个节点6个自由度：x,y,z方向和绕x,y,z轴方向。
Shell93 8节点壳体。尤其适用于模拟弯曲壳体。每个节点6个自由度：x,y,z方向和绕x,y,z轴方向。在平面内的各方向变形都为二次。具有塑性，应力强化，大变形，扭转能力。
Shell99 线性分层壳体。用于模拟壳模型的分层部分。但是shell99不像shell91具有非线性特性，它具有较小的公式编辑时间。shell99最多可允许 250层。如果超过250层，可以由用户输入构成矩阵。每个节点6个自由度：x,y,z方向和绕x,y,z轴方向。
Shell143 4节点塑性小应变壳体。尤其适用于模拟非线性，平面或弯曲，薄或中厚的壳体。每个节点6个自由度：x,y,z方向和绕x,y,z轴方向。在平面内的所有方 向，变形都是线性的。对于平面外运动，可使用混合张量差值法。具有塑性，徐变，应力强化，大变形，小应变能力。对于大变形分析提供协调正切刚度矩阵（即， 由主正切刚度矩阵加上协调应力刚度矩阵）选项。对于大应变，包括由于大的膜应力导致的厚度变化，可以使用塑性大应变壳shell43。对于薄壳，如果不需 要塑性和徐变，可以使用弹性四边形壳shell63。
Shell150 8节点壳体p-元素。支持最高为8次的多项式。该元素尤其适用于模拟弯曲壳。每个节点6个自由度：x,y,z方向和绕x,y,z轴方向。
Shell181 有限应变壳。适用于分析薄到中厚的壳体。该元素为4节点元素，每个节点6个自由度：x,y,z方向和绕x,y,z轴方向。脱化的三角形选项只能在产生网格 以后用作填充单元。该元素尤其适用于线性，大旋转，和／或大应变非线性分析。在非线性分析中，可以计算出壳厚度的变化。在元素范围内，支持完全和简化的积 分制度。Shell181还解决的分布力的附加影响。在shell43遇到收敛困难时，可以由shell181来代替。
Combin14 弹簧—阻尼。可用于一维、二维或三维空间在纵向或扭转的弹性—阻尼。考虑为纵向弹簧—阻尼时，该元素受单轴向拉压，每个节点有3个自由度，x,y,z方 向。不考虑弯曲或扭转。考虑为扭转弹簧—阻尼时，该元素受纯扭转，每个节点有3个绕x,y,z旋转方向的自由度。不考虑弯曲或轴向荷载。该元素没有质量。 质量可用mass21来仿真。