ANSYS,LS_DYNA,培训手册 第二章.ppt

April 30, 1999 单元 第2章 单元 本章目标 本章包括理解和定义ANSYS/LS-DYNA单元 主题: A. 了解显式动力学单元家族 B. 缩减积分 C. 沙漏 D. 定义 ANSYS/LS-DYNA 单元 E. LINK160 -- 3-D Spar (Truss) F. BEAM161 -- 3-D Beam G. PLANE162 -- 2-D Solid H. SHELL163 -- 3-D Thin Shell 单元 … 本章目标 主题 （继续): I. SOLID164 -- 3-D 8-node Brick J. COMBI165 -- 3-D Spring or Damper K. MASS166 -- 3-D Mass L. LINK167 -- 3-D Cable M. 单元使用指导 N. 单元习题 单元 A. 显式动力学单元概述 ANSYS/LS-DYNA 程序可以定义8种不同的单元: LINK160: 3-D 显式杆单元 (类似于 LINK8) BEAM161: 3-D 显式梁单元 (类似于 BEAM4) PLANE162: 2-D 显式平面体单元 (类似于 PLANE42) SHELL163: 3-D 显式薄壳单元 (类似于 SHELL181) SOLID164: 3-D 显式体单元 (类似于 SOLID185) COMBI165: 3-D 显式弹簧阻尼单元 (类似于 COMBIN14) MASS166: 3-D 显式结构质量单元 (类似于 MASS21) LINK167: 3-D 显式索单元 (类似于 LINK10) 除2-D PLANE162外 (平面应力，平面应变或轴对称)，其它显式单元都是三维单元 单元 …显式动力学单元概述 显式单元族在以下方面与 ANSYS 隐式单元明显不同: 每种显式单元几乎对所有的材料模型有效。在隐式 ANSYS中，不同的单元类型仅仅适用于特定的材料模式，如超弹单元 (HYPER56, 58, 74) 和粘弹单元 (VISCO106 , 108), 尽管现在新的18X 隐式单元允许多种材料选项。 大多数显式单元有许多不同的算法，如SHELL163最多有12种算法。 历史上，隐式单元根据不同的算法给单元以不同的名字 (如SHELL43 和 63), 但是现在新的18X隐式单元正向这个趋势发展。 单元 …显式动力学单元概述 显式单元族在以下方面与 ANSYS 隐式单元明显不同:(续): 显式单元支持ANSYS/LS-DYNA所允许的所有非线性选项。 所有的显式动力学单元具有一次线性位移函数。目前尚没有高阶的二次位移函数。 在ANSYS/LS-DYNA中，没有带有额外形函数和中间节点的单元及P-单元。 每种显式单元缺省为单点积分单元。 单元 B. 缩减积分算法 缩减积分单元 是使用最少积分点的单元。一个缩减积分体单元在其中心有一个积分点，一个缩减积分壳单元有一个平面内积分点，但沿着壳的厚度可以设置多个积分点。 全积分单元 主要用于隐式ANSYS中。 在ANSYS/LS-DYNA中，全积分体单元有8个积分点，全积分壳单元有4个平面内积分点（沿着壳的厚度有多组积分平面）。 缩减积分通过减小单元处理时间来减少CPU时间，所以缩减积分通常是ANSYS/LS-DYNA中缺省的形式。 单元 … 缩减积分算法 除了节省CPU 时间，单点积分单元有利于大变形分析。ANSYS/LS-DYNA 单元能经历比ANSYS 单元大得多的变形。 缩减积分单元有两个主要的缺点 可能出现零能模式的变形 (沙漏) 应力结果的精度直接与积分点的个数相关 单元 C. 沙漏 沙漏 是一种以比结构全局响应高得多的频率震荡的零能变形模式。 沙漏模式导致一种在数学上是稳定的、但在物理上无法实现的状态。他们通常没有刚度，变形呈现锯齿形网格。 单点 (缩减) 积分单元将产生零能模式 在分析中沙漏变形的出现使结果无效，所以应尽量减小和避免 如果总体沙漏能超过模型总体内能的10% ，那么分析可能就是无效的。关于沙漏能以后会讨论 (GLSTAT 和 MATSUM文件)， 有时侯甚至 5% 的沙漏也是不允许的。 单元 … 沙漏 单元 … 沙漏 在 ANSYS/LS-DYNA中控制沙漏 避免能够激起沙漏模式的单点载荷。因为一个被激励的单元会将沙漏模式传递到周围的单元，所以不要施加单点载荷。如果可能，尽量将载荷如同压力那样施加到多个单元上。 细化网格通常减少沙漏，但是一个大的模型通常会增加求解时间并使结果文件增大。 全积分单元可以避免沙漏，但根据不同应用，要以