有限元單元的選擇

1、-作者xxxx-日期xxxx有限元單元的選擇【精品文檔】單元類型的選擇單元類型的選擇，跟你要解決的問題本身密切相關(guān)。在選擇單元類型前，首先你要對(duì)問題本身有非常明確的認(rèn)識(shí)，然后，對(duì)于每一種單元類型，每個(gè)節(jié)點(diǎn)有多少個(gè)自由度，它包含哪些特性，能夠在哪些條件下使用，在ANSYS的幫助文檔中都有非常詳細(xì)的描述，要結(jié)合自己的問題，對(duì)照幫助文檔里面的單元描述來選擇恰當(dāng)?shù)膯卧愋汀?.該選桿單元（Link）還是梁?jiǎn)卧?Beam)？ 這個(gè)比較容易理解。桿單元只能承受沿著桿件方向的拉力或者壓力，桿單元不能承受彎矩，這是桿單元的基本特點(diǎn)。梁?jiǎn)卧獎(jiǎng)t既可以承受拉，壓，還可以承受彎矩。如果你的結(jié)構(gòu)中要承受彎矩，肯定不能選

2、桿單元。 對(duì)于梁?jiǎn)卧?，常用的有beam3,beam4,beam188這三種，他們的區(qū)別在于：1)beam3是2D的梁?jiǎn)卧荒芙鉀Q2維的問題。2)beam4是3D的梁?jiǎn)卧梢越鉀Q3維的空間梁?jiǎn)栴}。3)beam188是3D梁?jiǎn)卧?，可以根?jù)需要自定義梁的截面形狀。2.對(duì)于薄壁結(jié)構(gòu)，是選實(shí)體單元還是殼單元？ 對(duì)于薄壁結(jié)構(gòu)，最好是選用shell單元，shell單元可以減少計(jì)算量，如果你非要用實(shí)體單元，也是可以的，但是這樣計(jì)算量就大大增加了。而且，如果選實(shí)體單元，薄壁結(jié)構(gòu)承受彎矩的時(shí)候，如果在厚度方向的單元層數(shù)太少，有時(shí)候計(jì)算結(jié)果誤差比較大，反而不如shell單元計(jì)算準(zhǔn)確。 實(shí)際工程中常用的shell

3、單元有shell63,shell93。shell63是四節(jié)點(diǎn)的shell單元(可以退化為三角形)，shell93是帶中間節(jié)點(diǎn)的四邊形shell單元(可以退化為三角形),shell93單元由于帶有中間節(jié)點(diǎn)，計(jì)算精度比shell63更高，但是由于節(jié)點(diǎn)數(shù)目比shell63多，計(jì)算量會(huì)增大。對(duì)于一般的問題，選用shell63就足夠了。 除了shell63,shell93之外，還有很多其他的shell單元，譬如shell91,shell131，shell163等等，這些單元有的是用于多層鋪層材料的，有的是用于結(jié)構(gòu)顯示動(dòng)力學(xué)分析的，一般新手很少涉及到。通常情況下，shell63單元就夠用了。3.實(shí)體單元的

4、選擇。 實(shí)體單元類型也比較多，實(shí)體單元也是實(shí)際工程中使用最多的單元類型。常用的實(shí)體單元類型有solid45, solid92,solid185,solid187這幾種。 其中把solid45,solid185可以歸為第一類，他們都是六面體單元，都可以退化為四面體和棱柱體，單元的主要功能基本相同,(SOLID185還可以用于不可壓縮超彈性材料)。Solid92, solid187可以歸為第二類，他們都是帶中間節(jié)點(diǎn)的四面體單元，單元的主要功能基本相同。 實(shí)際選用單元類型的時(shí)候，到底是選擇第一類還是選擇第二類呢？也就是到底是選用六面體還是帶中間節(jié)點(diǎn)的四面體呢？ 如果所分析的結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，可以很方便的

5、全部劃分為六面體單元，或者絕大部分是六面體，只含有少量四面體和棱柱體，此時(shí)，應(yīng)該選用第一類單元，也就是選用六面體單元；如果所分析的結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，難以劃分出六面體，應(yīng)該選用第二類單元，也就是帶中間節(jié)點(diǎn)的四面體單元。 新手最容易犯的一個(gè)錯(cuò)誤就是選用了第一類單元類型(六面體單元)，但是，在劃分網(wǎng)格的時(shí)候，由于結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，六面體劃分不出來，單元全部被劃分成了四面體，也就是退化的六面體單元，這種情況，計(jì)算出來的結(jié)果的精度是非常糟糕的，有時(shí)候即使你把單元?jiǎng)澐值暮芗?xì)，計(jì)算精度也很差，這種情況是絕對(duì)要避免的。 六面體單元和帶中間節(jié)點(diǎn)的四面體單元的計(jì)算精度都是很高的，他們的區(qū)別在于：一個(gè)六面體單元只有8個(gè)節(jié)點(diǎn)

6、，計(jì)算規(guī)模小，但是復(fù)雜的結(jié)構(gòu)很難劃分出好的六面體單元，帶中間節(jié)點(diǎn)的四面體單元恰好相反，不管結(jié)構(gòu)多么復(fù)雜，總能輕易地劃分出四面體，但是，由于每個(gè)單元有10個(gè)節(jié)點(diǎn)，總節(jié)點(diǎn)數(shù)比較多，計(jì)算量會(huì)增大很多。 前面把常用的實(shí)體單元類型歸為2類了，對(duì)于同一類型中的單元，應(yīng)該選哪一種呢？通常情況下，同一個(gè)類型中，各種不同的單元，計(jì)算精度幾乎沒有什么明顯的差別。選取的基本原則是優(yōu)先選用編號(hào)高的單元。比如第一類中，應(yīng)該優(yōu)先選用solid185。第二類里面應(yīng)該優(yōu)先選用solid187。ANSYS的單元類型是在不斷發(fā)展和改進(jìn)的，同樣功能的單元，編號(hào)大的往往意味著在某些方面有優(yōu)化或者增強(qiáng)。 對(duì)于實(shí)體單元，總結(jié)起來就一句話：復(fù)雜的結(jié)構(gòu)用帶中間節(jié)點(diǎn)的四面體，優(yōu)選solid187，簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)用六面體單元，優(yōu)選solid185。.總結(jié)：線單元：用于單個(gè)單元上應(yīng)力為常數(shù)的情況梁?jiǎn)卧河糜诼菟ā⒈”诠芗?、角鋼、型材或?xì)長薄膜構(gòu)建等模型桿單元：用于彈簧、螺桿、預(yù)應(yīng)力螺桿或桁架等模型彈簧單元：用于彈簧