復(fù)合材料SHELL181單元完全攻略

1、復(fù)合材料SHELL181單元完全攻略 發(fā)表時(shí)間：2009-8-31 作者: 徐鶴山 譯 蔣福慶 校 來源: e-works 關(guān)鍵字: 復(fù)合材料SHELL181ANSYS ANSYS程序中的SHELL181單元是用于復(fù)合材料層合板結(jié)構(gòu)分析比較好的單元之一。原文在ANSYS程序的在線幫助中，這篇文章是它的譯文，是我們從專業(yè)角度對(duì)原文的翻譯。目的在于幫助那些英語(yǔ)水平不高，而且從事復(fù)合材料結(jié)構(gòu)計(jì)算分析的技術(shù)人員能夠方便地使用這個(gè)單元。前言ANSYS程序中的SHELL181單元是用于復(fù)合材料層合板結(jié)構(gòu)分析比較好的單元之一。原文在ANSYS程序的在線幫助中，這篇文章是它的譯文，是我們從專業(yè)角度對(duì)原文的翻譯

2、。目的在于幫助那些英語(yǔ)水平不高，而且從事復(fù)合材料結(jié)構(gòu)計(jì)算分析的技術(shù)人員能夠方便地使用這個(gè)單元。復(fù)合材料是由一種以上具有不同性質(zhì)的材料構(gòu)成的，其主要優(yōu)點(diǎn)是具有優(yōu)異的材料性能。復(fù)合材料具有比強(qiáng)度大、比剛度高、抗疲勞性能好、各向異性、以及材料性能可設(shè)計(jì)的特點(diǎn)。復(fù)合材料可用于飛機(jī)機(jī)翼、尾翼，發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)匣、葉片等結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，也是用于壓力容器、風(fēng)力發(fā)電葉片等民用結(jié)構(gòu)的先進(jìn)材料。目前，復(fù)合材料技術(shù)已成為影響飛機(jī)發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)之一，逐漸應(yīng)用于飛機(jī)等結(jié)構(gòu)的主承力構(gòu)件中，西方先進(jìn)戰(zhàn)斗機(jī)上復(fù)合材料使用量已達(dá)結(jié)構(gòu)總重量的25%以上。風(fēng)力發(fā)電是目前世界上能源領(lǐng)域發(fā)展最快的技術(shù)之一，據(jù)知大約每年以2530%的速度遞增。當(dāng)前風(fēng)

3、力發(fā)電是我國(guó)新興的能源項(xiàng)目，國(guó)內(nèi)有關(guān)公司和企業(yè)紛紛引進(jìn)國(guó)外產(chǎn)品和技術(shù)，產(chǎn)能過剩，競(jìng)爭(zhēng)相當(dāng)激烈，但最后誰(shuí)能在該行業(yè)中站住腳，還取決于有沒有自己的自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的產(chǎn)品。有限元技術(shù)是分析風(fēng)力發(fā)電復(fù)合材料葉片的先進(jìn)手段，有助于設(shè)計(jì)先進(jìn)的葉片結(jié)構(gòu)。ANSYS程序中復(fù)合材料單元比較全，其中SHELL181單元是比較好的單元之一。1. 181殼單元描述181殼單元適于分析薄至中等厚度的殼形結(jié)構(gòu)。它是每個(gè)節(jié)點(diǎn)具有6個(gè)自由度的4節(jié)點(diǎn)單元。6個(gè)自由度指X、Y、Z三個(gè)軸方向的位移和繞X、Y、Z三個(gè)軸的轉(zhuǎn)角（如選用膜片，則該單元只有位移自由度）。退化的三角形單元，只用于網(wǎng)格生成的填充單元。181殼單元非常適用于線性、大

4、轉(zhuǎn)角和/或大應(yīng)變非線性的應(yīng)用。計(jì)算變厚度殼單元應(yīng)用非線性分析。在單元范圍內(nèi)支持完全和減縮的積分方法。181殼單元計(jì)及壓力分布引起的（載荷剛度）影響。181殼單元適用于模擬分層的復(fù)合殼或夾層結(jié)構(gòu)。模擬殼的精度取決于第一剪切變形理論（通常稱為Mindling-Reisser殼理論）。對(duì)于用43殼單元存在收斂困難問題，可用181殼單元取代43殼單元。關(guān)于這個(gè)單元的更詳細(xì)的內(nèi)容見ANSYS，Inc.理論參考。圖181.1181殼單元幾何形狀xo =Element x-axis if ESYS is not supplied.為單元坐標(biāo)系的X軸不提供x= Element x-axis if ESYS i

5、s supplied.為單元坐標(biāo)系的X軸提供2. 181殼單元數(shù)據(jù)輸入這個(gè)單元的幾何形狀、節(jié)點(diǎn)位置和坐標(biāo)系示于圖181.1：“181殼單元幾何形狀”。此單元由4點(diǎn)I、J、K和L定義。單元方程式基于對(duì)數(shù)應(yīng)變和真實(shí)應(yīng)力方法。單元?jiǎng)恿W(xué)考慮到有限膜應(yīng)變（拉伸）。然而，在一個(gè)時(shí)間增量步內(nèi)的曲率變化假設(shè)很小。你可以用常數(shù)或截面定義它的厚度或其他數(shù)據(jù)。僅對(duì)單層殼選用實(shí)常數(shù)。如果一個(gè)181殼單元既有實(shí)常數(shù)設(shè)置，又有一個(gè)正確有效的截面類型，則實(shí)常數(shù)將被忽略。181殼單元也采用預(yù)積分殼截面類型（SECTYPE，GENS）。當(dāng)此單元使用GENS截面形式，不需要定義厚度或材料。更詳細(xì)內(nèi)容見“Using Preint

6、grated General Shell Sectins”。用實(shí)常數(shù)定義厚度殼單元的厚度可以在單元各節(jié)點(diǎn)定義。假設(shè)整個(gè)單元厚度平緩變化。如果單元厚度不變，只輸入TK（1）。如果厚度變化，則必須輸入4個(gè)節(jié)點(diǎn)的厚度。層截面定義另一種選擇，可以用截面命令定義殼單元厚度和更一般的特性。181殼單元可與殼截面聯(lián)合（見SECTYPE命令說明）。與選擇實(shí)常數(shù)相比，殼截面是定義殼結(jié)構(gòu)的更通用的方法。殼截面命令可用于定義分層復(fù)合材料殼的定義，而且提供了輸入確定的厚度、材料、方位和通過層厚度的積分點(diǎn)的操作。注意單層殼不排除用殼截面定義，而且提供更靈活的操作，如使用ANSYS函數(shù)編碼器定義作為整體坐標(biāo)和采用積分點(diǎn)的

7、函數(shù)的厚度。當(dāng)采用截面輸入時(shí)，你可指定經(jīng)由每層厚度的積分點(diǎn)數(shù)（1，3，5，7或9）。僅當(dāng)積分點(diǎn)數(shù)為1時(shí)，積分點(diǎn)總是位于頂面和低面之間。如果積分點(diǎn)數(shù)為3或更多時(shí)，其中兩個(gè)積分點(diǎn)分別位于頂面和底面，其余積分點(diǎn)在上述兩點(diǎn)之間等距分布。當(dāng)指定積分點(diǎn)數(shù)為5時(shí)例外，那里四等份的積分點(diǎn)位置向最近的層面移動(dòng)5%，使與選用實(shí)常數(shù)輸入選定的位置一致。每層積分點(diǎn)數(shù)的默認(rèn)值為3。注意，當(dāng)采用實(shí)常數(shù)時(shí)，ANSYS采用5個(gè)積分點(diǎn)。然而當(dāng)使用截面定義等效層時(shí)，積分點(diǎn)默認(rèn)值是3。為了對(duì)解法進(jìn)行比較，用SECDATA命令設(shè)置截面積分點(diǎn)數(shù)為5。此單元的默認(rèn)方位為S1（殼單元面坐標(biāo)）軸，它與單元中心的單元第一參數(shù)方向一致，它連接側(cè)

8、面中線LI和JK。在最通過的情況下，該軸可確定為：對(duì)于不扭曲單元，默認(rèn)方位與在Coordinate System中描述的一致（第一表面方向與IJ邊一致）。對(duì)于空間翹曲或其他扭曲單元，默認(rèn)方位代表更好的應(yīng)力狀態(tài)，因?yàn)樵趩卧x域內(nèi)，在默認(rèn)情況下，單元采用單點(diǎn)求積分。第一方位S1可以THETA角（度）旋轉(zhuǎn)，作為單元的實(shí)常數(shù)或者使用SECDATA的命令。對(duì)于一個(gè)單元，你可以在單元的平面內(nèi)確定方位的單一值。當(dāng)使用截面定義時(shí)，可以使用層向方位。你也能用ESYS確定單元方位。見Coordinate System。該單元支持退化的三角形形式，然而，除用作網(wǎng)格填充單元或選用薄膜（KEYOPT1=1）外，不推薦

9、使用三角形形式。當(dāng)使用具有大變形而選用薄膜時(shí)，三角形單元具有更多的優(yōu)勢(shì)。181殼單元用補(bǔ)償?shù)姆椒ńⅹ?dú)立轉(zhuǎn)動(dòng)自由度與（對(duì)殼表面）平面位移分量之間的聯(lián)系。ANSYS程序以默認(rèn)值選用一個(gè)適當(dāng)?shù)难a(bǔ)償剛度。然而如果必要，可以通過改變默認(rèn)值采用第十個(gè)實(shí)常數(shù)（訓(xùn)練剛度因子；見表181.1“SHELL 181 Real Constants”）。這個(gè)實(shí)常數(shù)值是對(duì)默認(rèn)補(bǔ)償剛度的比例參數(shù)。采用較高值可能在模型中引起較大的非物理能的成分。因此改變默認(rèn)值要慎重。當(dāng)采用截面定義181單殼元，訓(xùn)練剛度因子可以用SECCONTROLS命令確定。單元載荷在Node and Element Loads中說明。壓力可作為單元表面

10、上的面載荷輸入，如圖181.1；“181殼單元幾何形狀”中帶圓圈的數(shù)字所表示的各表面。在單元外表面各角和各層（11024最大）之間的相交面各角，溫度作為體載荷輸入。第一個(gè)溫度T1默認(rèn)為TUNIF。如果其它角的溫度都不作規(guī)定，它們默認(rèn)為T1。如果KEYOPT（1）=0并被假設(shè)精確地輸入NL+1溫度，每層底面的四角采用一個(gè)溫度，而最后的溫度用于頂層上表面的四角。假如KEYOPT（1）=1并假設(shè)精確地輸入NL個(gè)溫度值，每層的四角采用一個(gè)溫度。這就是：T1用于T1，T2，T3，和T4；T2（當(dāng)輸入時(shí)）用于T5，T6，T7，和T8等。對(duì)于其它輸入形式，未規(guī)定的溫度默認(rèn)值為TUNIF。采用KEYOPT（3

11、），181殼單元支持一致減縮積分和不相容模型的全積分。通過默認(rèn)值，這個(gè)單元為了效率，在非線性應(yīng)用中采用一致減縮積分。帶有計(jì)時(shí)控制的減縮積分的使用，產(chǎn)生一些限制（雖然很小）。例如，為了獲得懸壁梁或剛性構(gòu)件的平面彎曲（見圖181.2“181殼單元典型彎曲應(yīng)用”），需要若干厚度方向的單元。采用一致減縮積分所獲得的效率足以補(bǔ)償采用更多單元的需要。在比較好地改善網(wǎng)格方面，大都與計(jì)時(shí)的效果無(wú)關(guān)。當(dāng)選用減縮積分時(shí)，你可通過對(duì)總能（在ETABLE中的SENE標(biāo)識(shí)）和計(jì)時(shí)控制引起的人工能（在ETABLE中的AENE標(biāo)識(shí)）進(jìn)行對(duì)比，檢查解的精度。如果人工能與總能之比小于5%，一般說來這個(gè)解是可接受的?？偰芎腿斯つ?/p>

12、也可通過使用在解相位中的OUTPR，VENG進(jìn)行控制。雙線性單元，在全積分時(shí)，平面彎曲過硬。181殼單元在彎曲為主的問題中，使用不相容模型的方法提高精度。這個(gè)方法也叫“額外狀態(tài)”或“發(fā)泡”型方法。181殼元采用確保補(bǔ)片試驗(yàn)令人滿意的方程式（J.C.Simo 和F.Amero,“Geometrically nonlinear enhancedstrain mixeds and themethod of incompatible method”IJNME,VOL,33,PP.1413-1449,1992）。當(dāng)分析中包括不相容模型時(shí)，你必采用全積分。KEYOPT（3）=2意味著包括不相容模型和采用（

13、22）全積分。181殼單元采用KEYOPT（3）=2說明沒有任何假設(shè)的能機(jī)理。這種181殼元的特定形式即使帶有粗糙的網(wǎng)格也是高度精確的。假如你在選用默認(rèn)值時(shí)遇到任何計(jì)時(shí)有關(guān)的困難，我們向你推薦采用KEYOPT（3）=2。假如網(wǎng)格粗糙和單元平面彎曲支配響應(yīng)，KEYOPT（3）=2也是必要的。在所有的分層的應(yīng)用中我們推薦這種選擇。KEYOPT（3）=2具有最小的使用限制。你始終可以選擇這種方案。然而對(duì)你的問題可以選擇最好的方案，提高單元的效率。對(duì)圖181.2“181殼元典型彎曲應(yīng)用”中說明的問題進(jìn)行研究。圖181.2181殼元典型彎曲應(yīng)用KEYOPT（3）=2對(duì)平面彎曲只要求用一個(gè)貫穿整個(gè)厚度的單

14、元KEYOPT（3）=0對(duì)平面彎曲可能至少要用四個(gè)貫穿整個(gè)厚度的單元對(duì)加強(qiáng)板（平面）模型采用KEYOPT（3）=2懸壁梁和用殼模擬橫截面的梁是平面彎曲為主的典型例子。在這種情況下，采用KEYOPT（3）=2是最有效的選擇。減縮積分將要求改善網(wǎng)格。例如懸壁梁?jiǎn)栴}采用減縮積分要求四個(gè)貫穿整個(gè)厚度的單元，而帶不相容模型的全積分只要一個(gè)貫穿整個(gè)厚度方向的單元。對(duì)于加強(qiáng)殼，最有效的選擇是：對(duì)殼采用KEYOPT（3）=0，對(duì)加強(qiáng)板采用KEYOPT（3）=2。當(dāng)規(guī)定KEYOPT（3）=0，181殼單元對(duì)膜和彎曲模型用一個(gè)計(jì)時(shí)控制方法。默認(rèn)值，181殼單元對(duì)金屬和超彈性應(yīng)用都用計(jì)時(shí)參數(shù)進(jìn)行計(jì)算。你可以用實(shí)常數(shù)

15、11和12取代默認(rèn)值（見表181.1：“181殼元實(shí)常數(shù)”）。取代改變計(jì)時(shí)的剛度參數(shù)，你應(yīng)該增加網(wǎng)格密度或者選擇全積分（KEYOPT（3）=2）。當(dāng)采用截面定義，你可以用SECCONTROLS命令規(guī)定計(jì)時(shí)剛度比例因子。181殼單元包括橫截面剪切變形的影響。采用Bathe-Drorkin的假設(shè)剪切應(yīng)變公式緩解剪切自鎖效應(yīng)。單元的橫截面剪切剛度是下面所示的一個(gè)22的矩陣。在上述矩陣中，R7，R8和R9是實(shí)常數(shù)7，8和9（見表181.1：“181殼單元實(shí)常數(shù)”）你可以用指定不同的實(shí)常數(shù)取代橫截面剪切剛度的默認(rèn)值。這個(gè)選擇對(duì)分析分層殼是有效的。另一種辦法是：用SECCONTROLS命令定義橫截面剪切剛

16、度值。對(duì)于各向同性的單層殼，默認(rèn)的橫截面剪切剛度是：在上述矩陣中，K=5.6，G=剪切膜量，h=殼的厚度。181殼單元可以與線彈性、彈塑性、蠕變或高彈性材料特性聯(lián)系。只有各向同性、各向異性和正交各向異性的線彈性特性可以作為彈性輸入。von Mises各向同性硬化塑性模型可以同BISO（雙線性各向同性硬化），MISO（多線性各向同性硬化）和NLISO（非線性各向同性硬化）方案一起引用。動(dòng)態(tài)硬化塑性模型同BKIN（雙線性動(dòng)態(tài)硬化），MKIN（多線性動(dòng)態(tài)硬化），和CHABOCHE（非線性動(dòng)態(tài)硬化）方案一起引用。引用塑性假設(shè)彈性性質(zhì)是各向同性（那就是，假設(shè)正交各向異性的彈性和塑性一起使用，ANSYS假

17、設(shè)各向同性彈性膜量=EX和泊松比=NUXY）。超彈性材料特性（2，3，5或9參數(shù)Mooney-Rivlin材料模型，Neo-Hookean模型，Polynomial型式模型，Aradd-Boyce模型和用戶定義模型）可以與此單元同時(shí)使用。泊松比用以規(guī)定材料的可壓縮性。如果小于0，泊松比設(shè)為0；如果大于或等于0.5，泊松比設(shè)為0.5（完全不可壓縮）。各向同性和正交各向異性的熱膨脹系數(shù)都可用MP，ALPX輸入。當(dāng)與超彈性一起使用時(shí)，假設(shè)各向同性膨脹。用BETAD命令提供總的阻尼值。如果MP，DAMP規(guī)定單元的材料號(hào)（與MAT命令一起指定），它是用于單元取代來自BETAD命令的值。同樣，用TREF命

18、令提供參考溫度的總值，假如MP，AEFT是規(guī)定單元的材料號(hào)，它是用于單元取代來自TREF命令的值。但是，如果MP，REFT是規(guī)定層的材料號(hào)，它是用以取代總體的或單元的溫度值。在采用減縮積分和計(jì)時(shí)控制（KEYOPT（3）=0）時(shí)，如果使用的質(zhì)量矩陣不符合求積分規(guī)則，可能出現(xiàn)錯(cuò)誤的低頻模式。181殼元使用一種設(shè)計(jì)方案有效地過濾對(duì)單元計(jì)時(shí)模式的慣性影響。為了有效，必須使用集中質(zhì)量矩陣。對(duì)于用這種單元進(jìn)行模態(tài)分析，我們推薦設(shè)置LUMPM，OFF。然而，選用集中質(zhì)量，能用于帶全積分方案（KEYOPT（3）=2）。在單層或多層的殼單元中，KEYOPT（8）=2用來將中面結(jié)果儲(chǔ)存到成果文件中。如果你選用SH

19、ELL，MID，你將看到這些計(jì)算值，而不是頂面或底面的平均值。你應(yīng)當(dāng)使用這個(gè)方案儲(chǔ)存這些正確的中面結(jié)果（膜結(jié)果）。對(duì)于這些分析，平均頂面和底面的結(jié)果是不確當(dāng)?shù)?；例子包括用非線性材料性能求得的中面應(yīng)力和應(yīng)變以及涉及諸如譜分析的平方運(yùn)算的膜態(tài)綜合的中面結(jié)果。KEYOPT（9）=1用于以用戶子程序讀入初始厚度數(shù)據(jù)。你可以通過ISTRESS或ISFILE命令，對(duì)這個(gè)單元施加初始應(yīng)力狀態(tài)。更多的資料見在“ANSYS Basis Analysis Guide” 中的“Initial Stress Loading”。此外，你可設(shè)置KEYOPT（10）=1以用戶子程序USTRESS讀取初始應(yīng)力。關(guān)于用戶子程序

20、的詳情見“Guide to ANSYS User Programmable Featuress” 。這個(gè)單元自動(dòng)計(jì)入壓力載荷剛度影響。如果壓力載荷剛度的影響需要一個(gè)不對(duì)稱矩陣，用NROPT，UNSYS。在“SHELL 181 Input Summary”中給出這個(gè)單元輸入的摘要。單元輸入總的說明在“Element Input”中給出。SHELL181 Input Summary：2.1 181殼單元輸入摘要（1）Nodes節(jié)點(diǎn)I, J, K, L（2）Degrees of Freedom自由度UX, UY, UZ,ROTX, ROTY, ROTZ if KEYOPT(1) = 0UX, UY,

21、 UZ if KEYOPT(1) = 1（3）Real Constants實(shí)常數(shù)TK(I),TK(J), TK(K), TK(L), THETA, ADMSUAE11,E22, E12, DRILL, MEMBRANE, BENDINGSee Table 181.1: SHELL181 Real Constantsfor more information.更多情況見Table 181.1: SHELL181 Real ConstantsIfa SHELL181 element references avalid shell section type, any real constantdata

22、 specified will be ignored.如果181殼單元輸入確定的殼截面類型，任何實(shí)常數(shù)定義將被忽略。（4）Material Properties材料特性EX, EY, EZ, (PRXY,PRYZ, PRXZ, or NUXY, NUYZ, NUXZ), ALPX, ALPY, ALPZ(or CTEX, CTEY, CTEZ or THSX, THSY, THSZ), DENS, GXY, GYZ, GXZ僅為單元提供一次DAMP（阻尼）（使用MAT命令分配材料性能設(shè)置），可以為單元提供一次REFT（溫度），或可在每層底分配REFT（溫度）。更多的信息見SHELL181 In

23、put Summary中討論。（5）Surface Loads面載荷Pressures - 壓力face 1(I-J-K-L) (bottom, in +N direction)（底，在+N方向）,face 2(I-J-K-L) (top, in -N direction)（頂，在-N方向）,face 3 (J-I), face 4(K-J), face 5 (L-K), face 6 (I-L)（6）Body Loads體載荷Temperatures - 溫度For KEYOPT(1) = 0 （彎曲和膜剛度）:T1, T2, T3, T4（在1層底）, T5, T6, T7, T8（在1-

24、2層之間）;以下各層類似，直到最后頂層NL(4*(NL+1)的溫度。因此，每一層單元施加8個(gè)溫度值。For KEYOPT(1) = 1 (僅膜剛度) :T1, T2, T3, T4對(duì)1層, T5, T6, T7, T8對(duì)2層, 類似對(duì)所有層 (4*NL 最大層). 因此，每一層單元施加4個(gè)溫度值。Special Features專用名詞Plasticity塑性Hyperelasticity超彈性Viscoelasticity粘彈性Viscoplasticity粘塑性Creep蠕變Stress stiffening應(yīng)力剛化Large deflection大位移Large strain大應(yīng)變Ini

25、tial stress import初始應(yīng)力輸入Birth and death活和死Automatic selection of element technology單元技術(shù)自動(dòng)選擇Section definitionfor layered shells and preintegrated shell sections forinput of homogenous section stiffnesses對(duì)層殼的截面定義和對(duì)相似截面剛度輸入的待積分殼截面Supports the followingtypes of data tables associated with the TB comman

26、d:使用TB命令支持下列數(shù)據(jù)表類型：ANEL, BISO, MISO, NLISO, BKIN,MKIN, KINH, CHABOCHE, HILL, RATE, CREEP, HYPER,PRONY, SHIFT, PLASTIC, and USER.Note-注：材料模型的詳細(xì)說明見ANSYS, Inc. Theory Reference。關(guān)于單元技術(shù)選擇的更多情況見Automatic Selection of Element Technologies and ETCONTROL。2.2 開關(guān)各種開關(guān)的用法KEYOPT(1)Element stiffness單元?jiǎng)偠龋? - Bending

27、 and membrane stiffness (default) 彎曲和薄膜剛度（默認(rèn)）1 - Membrane stiffness only只薄膜剛度KEYOPT(3)Integration option積分點(diǎn)：0 - Reduced integration with hourglass control (default)用計(jì)時(shí)控制的減縮積分（默認(rèn)）2 - Full integration with incompatible modes具有不相容模型的全積分KEYOPT(8)Specify layer data storage指定層數(shù)儲(chǔ)存：0 - Storedata for bottom

28、of bottom layer andtop of top layer (multi-layer elements) (default)儲(chǔ)存底層的底面數(shù)據(jù)和頂層的頂面數(shù)據(jù)（多層單元）（默認(rèn)）1 - Store data for TOPand BOTTOM, for all layers (multi-layer elements)儲(chǔ)存所有層的頂面數(shù)據(jù)和底面數(shù)據(jù)（多層單元）Note-注：Volume of data may be excessive體積數(shù)據(jù)除外2 - Store datafor TOP, BOTTOM, and MID for alllayers; applies to sing

29、le- and multi-layer elements儲(chǔ)存頂面、底面數(shù)據(jù)以及所有層的MID；適用于單層和多層單元KEYOPT(9)User thickness option用戶厚度選項(xiàng)：0 - Nouser subroutine to provide initial thickness (default)不用用戶子程序提供初始厚度（默認(rèn)）1 - Read initialthickness data from user subroutine UTHICK 使用用戶子程序UTHICK輸入初始厚度Note-注：See the Guide to ANSYSUser Programmable Feat

30、ures for user written subroutines關(guān)于用戶子程序輸出見ANSYS指南KEYOPT(10)User-defined initial stress用戶定義初始應(yīng)力：0 - Nouser subroutine to provide initial stress (default)沒有用戶子程序提供初始應(yīng)力（默認(rèn)）1 - Read initialstress data from user subroutine USTRESS 用戶子程序讀入初始應(yīng)力Note-注：See the Guide to ANSYSUser Programmable Features for us

31、er written subroutines關(guān)于用戶子程序輸出見ANSYS指南。Table 181.1 SHELL181 Real ConstantsSHELL181實(shí)常數(shù)No.NameDescription1TK(I)Thickness at node I節(jié)點(diǎn)厚度I2TK(J)Thickness at node J節(jié)點(diǎn)厚度J3TK(K)Thickness at node K節(jié)點(diǎn)厚度K4TK(L)Thickness at node L節(jié)點(diǎn)厚度L5THETAAngle offirst surface direction, in degrees第一表面方位角（用度）6ADMSUAAdded mas

32、s per unit area附加單位面質(zhì)量7E11Transverse shear stiffness2 橫向剪切剛度28E22Transverse shear stiffness2 橫向剪切剛度29E12Transverse shear stiffness2 橫向剪切剛度210Drill Stiffness FactorIn-plane rotation stiffness1,2 平面轉(zhuǎn)動(dòng)剛度1,211Membrane HG FactorMembrane hourglass control factor1,2膜片計(jì)時(shí)控制比例因子1,212Bending HG FactorBending h

33、ourglass control factor1,2彎曲計(jì)時(shí)控制比例因子1,2（1）這些實(shí)常數(shù)的有效值是任意正數(shù)。然而，推薦使用1和10之間的數(shù)值。如果指定0.0，則默認(rèn)值為1.0。（2） ANSYS提供默認(rèn)值。* 如果截面定義使用命令，見SECCONTROLS。3. SHELL181 Output DataSHELL181單元輸出數(shù)據(jù)與單元有關(guān)的結(jié)果輸出有兩種形式：整個(gè)節(jié)點(diǎn)解中的節(jié)點(diǎn)位移；另外的單元輸出參見Table 181.2: SHELL181 Element Output Definitions。一些項(xiàng)在Figure 181.3: SHELL181 Stress Output中闡述。K

34、EYOPT(8)控制輸出數(shù)據(jù)總和，通過層命令輸?shù)浇Y(jié)果文件中。層間剪切應(yīng)力用在層界面計(jì)算得到的SYZ和SXZ表示。要在POST1中輸出這些應(yīng)力，必須設(shè)置KEYOPT(8)=1或2。結(jié)果輸出通用的描述在Solution Output中給出。查看結(jié)果的路徑見ANSYS Basic Analysis Guide。單元應(yīng)力合成矢量(N11, M11, Q13, etc.)和單元的膜應(yīng)變及曲率一樣，平行于單元坐標(biāo)系。如此廣義應(yīng)變可使用SMISC只在單元質(zhì)心選擇。橫截面剪力Q13, Q23僅以合成矢量形式得到，可用SMISC,7 (or 8)。同樣，橫截面剪應(yīng)變13和 23貫穿厚度為常數(shù)，而且只用SMISC

35、項(xiàng)(分別使用SMISC,15 and SMISC,16,)得到。SHELL181不支持廣大的基本單元打印輸出。POST1提供很多綜合的輸出處理工具。因此，我們推薦使用OUTRES，確保將需要的結(jié)果數(shù)據(jù)儲(chǔ)存在數(shù)據(jù)文件中。圖181.3SHELL181殼單元應(yīng)力輸出xo =Element x-axis if ESYS is not supplied.為單元坐標(biāo)系的X軸不提供x = Elementx-axis if ESYS is supplied.為單元坐標(biāo)系的X軸提供單元輸出定義表使用的符號(hào)：在NAME欄中，冒號(hào)（：）表示能用部件名路徑進(jìn)入的項(xiàng)ETABLE，ESOL。O欄表示可從文件Jobname

36、.OUT中獲得的項(xiàng)。R欄表示結(jié)果文件中獲得的項(xiàng)。無(wú)論O或R欄，Y表示該項(xiàng)總可以獲得，表腳注中的數(shù)字表示該項(xiàng)在某種條件下可獲得，a 表示該項(xiàng)不可獲得。SHELL181殼單元輸出定義見下表：Table 181.2 SHELL181 Element Output DefinitionsNameDefinitionORELElement number and name單元號(hào)和名稱-YNODESNodes - I, J, K, L節(jié)點(diǎn)-YMATMaterial number材料號(hào)-YTHICKAverage thickness平均厚度-YVOLU:Volume體積-YXC, YC, ZCLocation

37、 where results are reported結(jié)果報(bào)告中的位置-4PRESPressures P1 at nodes I,J, K, L; P2 at I, J,K, L; P3 at J,I; P4 atK,J; P5 at L,K; P6 at I,L節(jié)點(diǎn)壓力-YTEMPT1, T2, T3, T4 at bottomof layer 1, T5, T6,T7, T8 between layers 1-2, similarly forbetween next layers, ending withtemperatures at top of layer NL(4*(NL+1) ma

38、ximum)層的溫度-YLOCTOP, MID,BOT, or integration point location頂，中，底，積分點(diǎn)位置-1S:X, Y, Z, XY, YZ, XZStresses應(yīng)力31S:INTStress intensity應(yīng)力強(qiáng)度-1S:EQVEquivalent stress等效應(yīng)力-1EPEL:X, Y, Z, XYElastic strains彈性應(yīng)變31EPEL:EQVEquivalent elastic strains 7等效彈性應(yīng)變31EPTH:X, Y, Z, XYThermal strains熱應(yīng)變31EPTH:EQVEquivalent therm

39、al strains 7等效熱應(yīng)變31EPPL:X, Y, Z, XYAverage plastic strains平均塑性應(yīng)變32EPPL:EQVEquivalent plastic strains 7等效塑性應(yīng)變32EPCR:X, Y, Z, XYAverage creep strains平均蠕變應(yīng)變32EPCR:EQVEquivalent creep strains 7等效蠕變應(yīng)變32EPTO:X, Y, Z, XYTotal mechanicalstrains (EPEL + EPPL + EPCR)總機(jī)械應(yīng)變Y-EPTO:EQVTotal equivalentmechanical s

40、trains (EPEL + EPPL + EPCR)總等效機(jī)械應(yīng)變Y-NL:EPEQAccumulated equivalent plastic strain累積等效塑性應(yīng)變-2NL:CREQAccumulated equivalent creep strain累積等效蠕變應(yīng)變-2NL:SRATPlastic yielding (1= actively yielding, 0 = not yielding)塑性屈服-2NL:PLWKPlastic work塑性功-2NL:HPRESHydrostatic pressure靜水壓力-2SEND:ELASTIC, PLASTIC, CREEPSt

41、rain energy densities應(yīng)變能密度-2N11, N22, N12In-plane forces (per unit length)平面力（每單位長(zhǎng)度）-YM11, M22, M12Out-of-plane moments (per unit length)平面外力矩（每單位長(zhǎng)度）-8Q13, Q23Transverseshear forces (per unit length)橫向剪切力（每單位長(zhǎng)度）-811, 22, 12Membrane strains膜應(yīng)變-Yk11, k22, k12Curvatures曲率-813, 23Transverse shear strain

42、s橫向剪切應(yīng)變-8LOCI:X, Y, ZIntegration point locations積分點(diǎn)位置-5SVAR:1, 2, . , NState variables狀態(tài)變量-61下列應(yīng)力解重現(xiàn)于頂部、中部和底部表面。2如果單元具有非線性材料，就可得到頂部、中部和底部表面的非線性解。3單元坐標(biāo)系的應(yīng)力、總應(yīng)變、塑性應(yīng)變、彈性應(yīng)變、蠕變應(yīng)變和熱應(yīng)變，可用輸出得到（在通過厚度的所有五個(gè)截面的節(jié)點(diǎn)處）。4與a *GET項(xiàng)一樣，只在質(zhì)心處項(xiàng)獲得。5只有使用OUTRES,LOCI獲得。6. 只有使用USERMAT子程序和TB,STATE獲得。7等效應(yīng)變使用有效的泊松比：對(duì)于彈性和熱計(jì)算，泊松比由用

43、戶設(shè)置(MP,PRXY)；對(duì)于塑性和蠕變，其值用0.5。8對(duì)膜單元，選項(xiàng)(KEYOPT(1) = 1)不可使用。Table 181.3: SHELL181 Item and Sequence Numbers列出了通過ETABLE命令利用序號(hào)途徑可獲得的輸出。查看ANSYS Basic Analysis Guide里的Creating an Element Table和The Item and Sequence Number Table中的更多信息。下列符號(hào)在Table 181.3: SHELL181 Item and Sequence Numbers中用到：Name 在Table 181.2: SHELL181 Element Output Definitions中定義的輸出量名Item 為ET