ANSYS单元类型的选择

Ansys单元类型的选择Ansys单元类型的选择问题初学ANSYS的人，通常会被ANSYS所提供的众多纷繁复杂的单元类型弄花了眼，如何选择正确的单元类型，也是新手学习时很头疼的问题。单元类型的选择，跟你要解决的问题本身密切相关。在选择单元类型前，首先你要对问题本身有非常明确的认识，然后，对于每一种单元类型，每个节点有多少个自由度，它包含哪些特性，能够在哪些条件下使用，在ANSYS的帮助文档中都有非常详细的描述，要结合自己的问题，对照帮助文档里面的单元描述来选择恰当的单元类型。1.该选杆单元（Link）还是梁单元(Beam)？这个比较容易理解。杆单元只能承受沿着杆件方向的拉力或者压力，杆单元不能承受弯矩，这是杆单元的基本特点。梁单元则既可以承受拉，压，还可以承受弯矩。如果你的结构中要承受弯矩，肯定不能选杆单元。对于梁单元，常用的有beam3,beam4,beam188这三种，他们的区别在于：1)beam3是2D的梁单元，只能解决2维的问题。2)beam4是3D的梁单元，可以解决3维的空间梁问题。3)beam188是3D梁单元，可以根据需要自定义梁的截面形状。2.对于薄壁结构，是选实体单元还是壳单元？对于薄壁结构，最好是选用shell单元，shell单元可以减少计算量，如果你非要用实体单元，也是可以的，但是这样计算量就大大增加了。而且，如果选实体单元，薄壁结构承受弯矩的时候，如果在厚度方向的单元层数太少，有时候计算结果误差比较大，反而不如shell单元计算准确。实际工程中常用的shell单元有shell63,shell93。shell63是四节点的shell单元(可以退化为三角形)，shell93是带中间节点的四边形shell单元(可以退化为三角形),shell93单元由于带有中间节点，计算精度比shell63更高，但是由于节点数目比shell63多，计算量会增大。对于一般的问题，选用shell63就足够了。除了shell63,shell93之外，还有很多其他的shell单元，譬如shell91,shell131，shell163等等，这些单元有的是用于多层铺层材料的，有的是用于结构显示动力学分析的，一般新手很少涉及到。通常情况下，shell63单元就够用了。3.实体单元的选择。实体单元类型也比较多，实体单元也是实际工程中使用最多的单元类型。常用的实体单元类型有solid45,solid92,solid185,solid187这几种。其中把solid45,solid185可以归为第一类，他们都是六面体单元，都可以退化为四面体和棱柱体，单元的主要功能基本相同,(SOLID185还可以用于不可压缩超弹性材料)。Solid92,solid187可以归为第二类，他们都是带中间节点的四面体单元，单元的主要功能基本相同。实际选用单元类型的时候，到底是选择第一类还是选择第二类呢？也就是到底是选用六面体还是带中间节点的四面体呢？如果所分析的结构比较简单，可以很方便的全部划分为六面体单元，或者绝大部分是六面体，只含有少量四面体和棱柱体，此时，应该选用第一类单元，也就是选用六面体单元；如果所分析的结构比较复杂，难以划分出六面体，应该选用第二类单元，也就是带中间节点的四面体单元。新手最容易犯的一个错误就是选用了第一类单元类型(六面体单元)，但是，在划分网格的时候，由于结构比较复杂，六面体划分不出来，单元全部被划分成了四面体，也就是退化的六面体单元，这种情况，计算出来的结果的精度是非常糟糕的，有时候即使你把单元划分的很细，计算精度也很差，这种情况是绝对要避免的。六面体单元和带中间节点的四面体单元的计算精度都是很高的，他们的区别在于：一个六面体单元只有8个节点，计算规模小，但是复杂的结构很难划分出好的六面体单元，带中间节点的四面体单元恰好相反，不管结构多么复杂，总能轻易地划分出四面体，但是，由于每个单元有10个节点，总节点数比较多，计算量会增大很多。前面把常用的实体单元类型归为2类了，对于同一类型中的单元，应该选哪一种呢？通常情况下，同一个类型中，各种不同的单元，计算精度几乎没有什么明显的差别。选取的基本原则是优先选用编号高的单元。比如第一类中，应该优先选用solid185。第二类里面应该优先选用solid187。ANSYS的单元类型是在不断发展和改进的，同样功能的单元，编号大的往往意味着在某些方面有优化或者增强。对于实体单元，总结起来就一句话：复杂的结构用带中间节点的四面体，优选solid187，简单的结构用六面体单元，优选solid185。ansys中查看截面结果的方法用工作平面切割，先将工作平面（X-Y平面）移到要求的地方，然后进入utilitymenuplotctrlsstylehidenlineoption，会弹出一个对话框，typeofplot后的下拉框中选择section，在cuttingplaneis后的下拉框选择workingplane即可。1.通过工作平面切片查看截面云图工作平面实现。这是比较常用的一种方法。首先确保已经求解了问题，并得到了求解结果。调整工作平面到需要观察的截面，可通过移动或者旋转工作平面实现。调整时注意保证工作平面与需要观察的截面平行。在PlotCtrls菜单中设置观察类型为Section，切片平面为WorkingPlane。也可以通过等效的/type以及/cplane命令设置。在通用后处理器中显示云图，得到需要查看的云图。更简单地说，我们只需在显示云图命令前加上下面两条命令就可以了：/CPLANE,1!指定截面为WP/TYPE,1,5!结果显示方式选项2.通过定义截面查看截面云图这种方法也需要用到工作平面与切片，步骤如下：首先确保已经得到了求解结果。调整工作平面到需要观察的截面。在PlotCtrls菜单中设置观察类型为WorkingPlane，或者使用命令/cplane,1。通过sucr命令定义截面，选择（cplane）。通过sumap命令定义需要查看的物理量。通过supl命令显示结果。3.通过定义路径查看云图与保存数据首先确保已经得到了求解结果。通过path与ppath命令定义截面路径。通过pdef命令映射路径。通过plpath、prpath与plpagm命令显示及输出结果。总结：第一种方法是较简单、较常用的方式。通过这种操作方式，我们也可以更直观地理解工作平面的含义。以前看书上介绍工作平面总是无法理解到底什么是工作平面，工作平面有什么用途。第二中方法实质上和第一种方法是一样的，只不过截面是我们自定义的一个平面，不是通过移动、旋转工作平面来实现“切片”的。第三中方法是通过自定义的点连成的线构成路径来实现“切片”的，这种方法实现较麻烦，但可以定义更灵活的“切片”，例如可以定义成曲线路径。