ANSYS高级培训手册.ppt

欢迎各位来参加 ANSYS进阶培训 主讲人：黄志新 肖金花 ANSYS公司北京办事处 培训安排 ANSYS单元类型 实体单元 梁/管单元 壳/膜单元 杆/索单元 弹簧元 接触单元 表面效应单元 质量单元 mesh200 …… 单元类型 单元类型 ANSYS 分析采用的单位制 单元公式 ? 不同材料行为、不同结构行为选用不同单元公式 单元公式 单元公式 为何有如此多的不同单元公式? 普通非线性求解非常费时，采用不同的单元技术可更加有效地解决各种类型的非线性问题。 不同材料行为 (弹性、塑性、超弹性) 和不同的结构行为 (体积变形、弯曲) 需要选择不同的单元公式。 单元公式 单元手册中对每一种单元的定义、特点、适用范围、输入、输出做了详细说明。 应该习惯于随时查看单元手册。 手册的综述部分应该耐心阅读 传统单元公式 剪切锁定 剪切锁定的实例 当长厚比增加时，模型更容易剪切锁定. 因为寄生的剪切应变/应力，所以产生的位移被低估。 下面的例子是弯曲中的梁。 这种情况下剪切应力接近于零，如 SXY 等高线图中所示，发生了剪切锁定。 体积锁定 材料行为是几乎或完全不可压缩时(泊松比接近或等于 0.5)，在完全积分单元中发生体积锁定。 超弹材料或塑性流动可发生不可压缩(后面讨论)。 单元中产生的伪压应力导致单元对不会引起任何体积变化的变形“过度刚化”。 体积锁定也会引起收敛问题。 各种应力状态都会发生体积锁定，包括平面应变、轴对称及3-D 应力。 对平面应力问题不会发生体积锁定，因为平面外应变用于满足体积不可压缩条件。 体积锁定 泊松比接近或等于0.5引起数值上的困难: 由于泊松比接近0.5, 体积模量无穷大，体积应变接近零。 反过来说，很小的体积应变（可能是误差）将会引起极大的静水压力（伪压力）。 体积锁定 由于体积应变由位移的导数计算出，所以其值不如位移精确。 体积应变中任何小的误差在静水压力中被放大，这反过来又会影响位移计算。 导致不会引起任何体积改变的位移无法产生，网格会 ‘锁定’。 体积锁定实例 单元公式 下面的各部分介绍用以克服剪切和体积锁定的单元技术。 ? 非协调模式 (特殊形状)：形函数，剪切锁定、体积锁定 ? 选择缩减积分 (B-Bar)：积分方案，体积锁定 ? 一致缩减积分 (URI) ：积分方案，剪切锁定、体积锁定 ? 混合 U-P 公式：特殊自由度，体积锁定 作为一个简单的解释，剪切锁定和体积锁定是由于系统的过度约束。 利用不同的单元公式通过放松约束或引入附加的方程求解这些约束来解决这个问题。 不幸地是, 没有现成的单元公式能最有效地解决锁定问题. 因此在下面部分将从正反两方面来讨论每个公式。 18X单元 目前在 18x 单元中有四个不同的单元技术: B-Bar, URI, 增强应变和混合 U-P。它们用于处理剪切和体积锁定: 高阶 18x 单元 (PLANE183, SOLID186-187) 通常用 URI。 缺省时低阶 18x 单元 (PLANE182, SOLID185) 用 B-Bar。 B-Bar 和增强应变不能用于高阶单元。 混合U-P 技术独立于其它技术, 所以可以和B-Bar, 增强应变或 URI联合 使用。 单元公式的选择 单元选项允许用户选择合适的单元公式。 Main Menu Preprocessor Element Type Add/Edit/Delete…“Options” button in dialog box 若用命令, KEYOPT(1) 用于PLANE182 的 B-bar, URI 和增强应变 KEYOPT(2) 用于SOLID185 的 B-bar, URI 和增强应变 KEYOPT(6) 用于所有实体/平面 18x 单元的混合U-P。 增强应变 增强应变 记住增强应变为弯曲和几乎不可压缩应用而设计 增强应变不能用于完全不可压缩分析，但对PLANE182 和 SOLID185可以与混合U-P公式结合使用，在下节讨论。 增强应变有上述优点，但更耗费计算机时间 前面幻灯片提到的附加内部 DOF 被凝聚在单元层次，但仍额外消耗计算机时间 (和更大的 *.esav 文件)。 只有低阶四边形 PLANE182 和 六面体 SOLID185 支持增强应变。 如果单元扭曲，则增强应变在弯曲中将不利，尤其是梯形单元。 选择缩减积分 选择缩减积分 (又名B-bar 方法, 持续膨胀单元) 用低一阶的积分方法对体积项积分。 应力状态可分解为静水压力 (p) 和偏差应力 (s)两项 。