solid95的单元介绍.doc

SOLID95SOLID95单元描述SOLID95是比3-D，8节点固体单元SOLID45更高级的单元。它能够吸收不规则形状的单元而精度没有损失。SOLID95单元有可并立的位移形状并且对于曲线边界的模型能很好的适应。单元由20个节点定义，每个节点有三个自由度：在节点x，y，z方向的平移。单元可能有任何的3-D方位。SOLID95有塑性，蠕变，应力刚度，大变形，以及大应变能力。各种打印输出控件均可用。见ANSYS, Inc. Theory 中的ReferenceSOLID95获得更多的细节。Figure95.1SOLID95图形SOLID95输出数据该单元的图形，节点位置，和坐标系如Figure 95.1: SOLID95 Geometry.所示。菱形单元可用通过对节点K, L, 和 S， A 和 B O,以及 P, 和 W定义相同的节点号得到。四面体形单元和菱形单元的构成如图Figure 95.1: SOLID95 Geometry所示。除了节点外，单元输入书记包括各向同性材料特性。各向同性材料的方向与单元的坐标系一致。单元坐标系的方位在Coordinate Systems.有描述。单元载荷的描述在Node and Element Loads中。压力可以看作单元面上的表面载荷输入，如Figure 95.1: SOLID95 Geometry带圆圈数字所示。正压力单元之内作用。温度可作为节点单元体的载荷输入。节点I的温度T（I）默认为TUNIF。如果所有的其他温度是不指定的，它们都默认为T(I).如果所有的角节点温度是指定的，每个中间节点的温度默认为对应相连角节点的温度的平均值。对于其他输入温度的形式，不指定温度都默认为UNIF。除零被用来取代TUNIF外，对于其它影响取相似的默认值。当设KEYOPT(1) = 1时，材料的属性是导向的好比是一个壳单元（使用通过节点Y-Z-A-B的平面）。单元z轴是该平面的法线单元的x轴（通过ESYS设置）由突出的x轴到中间节点的平面确定。如果需要，可以使用THETA（一个可选的实常数）调整x轴。在载荷步间的THETA不能被改变。总质量矩阵公式，对于一定分析可能有用，可以通过LUMPM获得。当一致质量矩阵对于大多数的应用给出好的结果时，使用Guyan 归算退化分析集总质量矩阵可以得到更好的结果。KEYOPT(5) 和 (6)参数提供各种单元打印输出控件（见Element Solution）。可以通过ISTRESS 或者 ISFILE命令给这种单元作用一个初始的应力。更多信息见ANSYS基础分析指南中的Initial Stress Loading。此外，可以设KEYOPT(9) = 1从用户子程序 USTRESS读入初始的应力。关于用户子程序更多的细节见Guide to ANSYS User Programmable Features.使用SOLCONTROL,INCP可以包含压力载荷刚度的影响。对于压力载荷刚度需要一个非对称的矩阵，使用NROPT,UNSYM。单元输入一览在SOLID95 Input Summary中给出。单元的一般描述在Element Input中给出。SOLID95输入一览节点I, J, K, L, M, N, O, P, Q, R, S, T, U, V, W, X, Y, Z, A, B自由度UX, UY, UZ实常数THETA - x-axis adjustment (used only when KEYOPT(1) = 1)材料特性 EX, EY, EZ, ALPX, ALPY, ALPZ (or CTEX, CTEY, CTEZ or THSX, THSY, THSZ), PRXY, PRYZ, PRXZ (or NUXY, NUYZ, NUXZ), DENS, GXY, GYZ, GXZ, DAMP面载荷Pressures压力 face 1 (J-I-L-K), face 2 (I-J-N-M), face 3 (J-K-O-N), face 4 (K-L-P-O), face 5 (L-I-M-P), face 6 (M-N-O-P)体载荷Temperatures- 温度T(I), T(J), ., T(Z), T(A), T(B)特性塑性蠕变膨胀应力刚度大变形大应变生死自适应下降初始应力输入KEYOPT(1) 单元坐标系0- (默认)1- 向性材料特性使用由中间节点(Y-Z-A-B)与z轴法线到该平面以及x轴突出到该平面。KEYOPT(5) 附加单元输出0- 基本单元输出1- 为所有的积分点重复基本的解2- 节点的应力打印输出KEYOPT(6) 附加表面输出0- 基本的单元打印输出1- 面 I-J-N-M面I-J-N-M表面打印输出2- 面I-J-N-M 和 面 K-L-P-O表面的打印输出（仅对于线性材料表面打印输出可用）3- 在每个积分点的非线性的打印输出4- 非零压力面表面的打印输出KEYOPT(9) 初始应力子程序控件（只有通过KEYOPT命令直接输入才可用）0- 没有用户子程序提供初应力（默认）1- 从用户子程序读入初始应力（见Guide to ANSYS User Programmable Features）KEYOPT(11) 积分规则0- 没有退化积分（默认）1- 对砖形物体2 x 2 x 2退化积分控件。见ANSYS理论参考的Failure Criteria对三个被预先定义的屈服准则的解释。对于屈服准则的完全讨论请参考Failure Criteria.SOLID95输出数据单元解以两种形式输出： 包括所有节点解的节点位移， 附加的单元输出如Table 95.1: SOLID95 Element Output Definitions中所示。一些项目在 Figure 95.2: SOLID95 Stress Output有描述。单元应力的方向平行于单元坐标系。表面应力的输出在表面坐标系中，对于任何(KEYOPT(6)的面都适用。关于面I-J-N-M 和 K-L-P-O的坐标系在Figure 95.2: SOLID95 Stress Output显示。其它表面坐标系方位与由压力面节点描述所表示的方位相似。只有当这种情况在Element Solution描述中碰到表面应力的打印输出才可用。SXY方向的分力是该面上的平面剪切应力。 解的输出的更一般的描述在Solution Output给出。见ANSYS基础分析指南得到观察结果的方法。Figure95.2SOLID95应力输出单元输出定义表使用如下的符号：在“名称”一列中，冒号（:）表示该项能通过成分名称方法ETABLE, ESOL提取。“O”列表示该项可由Jobname.OUT文件提取。“R”列表示该项可由结果文件提取。在“O”列或者“R”列中，Y表示该项总是可以获取的；数字和脚注表示该项有时是可以获取的；“-”表示该项不能获取。Table95.1SOLID95单元输出定义NameDefinitionOREL单元号和名称YYCORNER NODES节点 - I, J, K, L, M, N, O, PYYMAT材料号YYVOLU:体积YYXC, YC, ZC结果位置Y5PRESPressures P1 at nodes J, I, L, K; P2 at I, J, N, M; P3 at J, K, O, N; P4 at K, L, P, O; P5 at L, I, M, P; P6 at M, N, O, PYYTEMP温度 T(I), T(J), ., T(Z), T(A), T(B)YYS:X, Y, Z, XY, YZ, XZ应力YYS:1, 2, 3主应力YYS:INT应力密度YYS:EQV等效应力YYEPEL:X, Y, Z, XY, YZ, XZ弹性应变YYEPEL:1, 2, 3主弹性应变Y-EPEL:EQV等效弹性应变6YYEPTH:X, Y, Z, XY, YZ, XZ平均热应变11EPTH:EQV等效热应变 611EPPL:X, Y, Z, XY, YZ, XZ平均塑性应变11EPPL:EQV等效塑性应变 611EPCR:X, Y, Z, XY, YZ, XZ平均蠕变应变11EPCR:EQV等效蠕变应变 611EPSW:膨胀应变11NL:EPEQ平均等效塑性应变11NL:SRAT实验应力与屈服面应力之比11NL:SEPL应力应变曲线中的平均等效应力11NL:HPRES超静定压力-1FACE面标号22AREA面面积22TEMP面平均温度22EPEL(X, Y, XY)面弹性应变22PRES表面压力22S(X, Y, XY)面应力(平行, 垂直, Z 向或环向)22S(1, 2, 3)面主应力22SINT面应力密度22SEQV面等效应力22FC1, ., FC6, FCMAX在每个积分点屈服准则的值及最大值3-FC屈服号 (FC1 to FC6, FCMAX)4YVALUE准则的最大值(如果该值超过9999.999, 9999.999 将会被打印)4YLN最大值所在的层号4YEPELF(X, Y, Z, XY, YZ, XZ)单元中引起准则最大值的弹性应变 (在层局部坐标系)4YSF(X, Y, Z, XY, YZ, XZ)在单元中引起最大值的应变 (在层局部坐标系中)4YLOCI:X, Y, Z积分点位置-Y1线性解（只有单元为非线性材料时输出）2面输出（当KEYOPT(6)是1，2，或4）3只有KEYOPT(1) = 1, KEYOPT (5) = 1,时输出，屈服准则确定(TB,FAIL)4服准则计算一览。对于每个屈服准则和所有准则(FCMAX)的最大值输出弹性应力和应变。只有KEYOPT(1) = 1和屈服准则确定时输出。5为*GET的项目仅在形心处可用6使用有效泊松比得到的当量应力：对于弹性和热膨胀性材料该值由用户(MP,PRXY)设置；对于塑性和蠕变材料该值设为0.5。Table95.2SOLID95各种单元输出DescriptionNames of Items OutputORNonlinear Integration Pt. SolutionEPPL, EPEQ, SRAT, SEPL, HPRES, EPCR1-Integration Point Stress SolutionTEMP, S, SINT, SEQV, EPEL2-Nodal Stress Solution TEMP, S, SINT, SEQV, EPEL3-如果单元为非线性材料且KEYOPT(6) = 3在每个积分点输出如果KEYOPT(5) = 1在每个积分点输出如果KEYOPT(5) = 2在每个节点输出Table 95.3: SOLID95 Item and Sequence Numbers列出了可用ETABLE命令采用序列号方法输出的内容列表。更多信息见ANSYS 基本分析指南 中 一般后处理 (POST1) 部分和本手册中关于输出项和序列号表部分。在Table 95.3: SOLID95 Item and Sequence Numbers: 中使用如下标识符：名称 输出数量在Table 95.1: SOLID95 Element Output Definitions定义。项目对于ETABLE命令预先定义项目标签I,J,.,P I,J,.,P节点数据的序列数目Table95.3SOLID95项目和序列数目Output Quantity NameETABLE and ESOL Command InputItemIJKLMNOPP1SMISC2143-P2SMISC56-87-P3SMISC-910-1211-P4SMISC-1314-1615P5SMISC18-1719-20P6SMISC-21222324S:1NMISC16111621263136S:2NMISC27121722273237S:3NMISC38131823283338S:INTNMISC49141924293439S:EQVNMISC510152025303540只有KEYOPT(1) = 1时下列的输入项目有效，屈服准则的信息(TB,FAIL)被确定。Output Quantity NameETABLE and ESOL Command InputItemNumberFCMAXNMISC61VALUENMISC62FCNMISC62 + 15(N-1) + 1VALUENMISC62 + 15(N-1) + 2LN (=1)NMISC62 + 15(N-1) + 3EPELFXNMISC62 + 15(N-1) + 4EPELFYNMISC62 + 15(N-1) + 5EPELFZNMISC62 + 15(N-1) + 6EPELFXYNMISC62 + 15(N-1) + 7EPELFYZNMISC62 + 15(N-1) + 8EPELFXZNMISC62 + 15(N-1) + 9SFXNMISC62 + 15(N-1) + 10SFYNMISC62 + 15(N-1) + 11SFZNMISC62 + 15(N-1) + 12SFXYN