管20单元说明.doc

辽宁机电网友情提供管20单元说明管20单元是具有拉压、弯曲、何扭转性能的单轴单元。单元的每个节点有6个自由度：沿节点坐标x,y,z方向的位移和绕节点坐标x,y,z轴转动。单元具有塑性、蠕变、膨胀特性。如果不需要使用这些特性，用弹性管单元管16就可。可以选择打印单元坐标系中单元所受的力以及瞬态作用。如需要关于此单元更详细的说明请参考ANSYS, Inc. Theory Reference的PIPE20。图20.1 管20单元几何特性 管20单元的数据输入管20单元的形状、节点位置、坐标系见图20.1“管20几何特性”。单元所需输入的数据包括两个节点、管外径、壁厚、optional stress factor和各项同性材料特性。单元X轴的方向为节点I指向节点J的方向。单元Y轴默认为与整体坐标系的X-Y平面平行。图20.1“管20几何特性”标明了这些方向。当单元与整体坐标系的Z轴平行时（或在Z轴方向倾斜度小于0.01%时），单元Y轴与整体坐标系的Y轴平行（如图所示）。围绕管周的输入与输出，规定沿单元Y轴为0，相应的沿单元Z轴为90。单元载荷可以由节点和单元载荷表示。压力可由单元表面的面载荷来引入，如图20.1“管20单元几何特性”所示。内压（PINT）与外压（POUT）的输入值符号需为正。横向压力（PX，PY，PZ）可表示风载或拉力载荷（每个管单位长度），并在全局笛卡尔坐标系中定义了方向。横向压力正向同坐标正向。此单元不识别渐变压力，只支持恒压。欲知详情见ANSYS, Inc. Theory Reference。温度与fluences可以作为作用在单元节点处的单元体载荷来输入。初始温度（节点I处TAVG）默认为TUNIF。如果此后的所有温度都未指定，则默认使用初始温度。如果节点I的温度都被指定，而节点J的未指定，则节点J的温度默认为与节点I的温度相同。对于任何其他形式的温度输入，未指定的都默认为TUNIF。对于fluence的规则也相同，除了用0来取代TUNIF。“管20单元的输入”给出了单元输入的概要，单元输入给出了单元输入的综合说明。管20单元的输入概要节点I，J（节点I定义端部1）自由度UX, UY, UZ, ROTX, ROTY, ROTZ常数OD-管外径TKWALL-壁厚SIFI-应力增量系数（仅当KEYOPT(2)=4时）SIFJ-应力增量系数（仅当KEYOPT(2)=4时）材料特性EX, ALPX (or CTEX or THSX), PRXY (or NUXY), DENS, GXY, DAMP面载荷压力-1-PINT, 2-PX, 3-PY, 4-PZ, 5-POUT体载荷温度-TAVG(I), T90(I), T180(I), TAVG(J), T90(J), T180(J)Fluences-FLAVG(I), FL90(I), FL180(I), FLAVG(J), FL90(J), FL180(J)特殊性质塑性蠕变应力刚化大挠度生死单元KEYOPT(2)应力强度系数0 -无应力增量系数4 -包括节点I和节点J的应力增量系数，但须为实常数KYEYOPT(6)member力与力矩的输出0 -不打印member力与力矩1 -打印单元坐标系中的member力与力矩PIPE20输出数据此单元的求解结果以两种形式输出：所有节点都具备的节点位移表20.1“管20单元输出说明”所示的附加的单元输出图20.2“管20单元应力输出”表明了THETA的含义。给出管两端圆周8个位置上的非线性求解结果。只要单元仍为弹性，就和管16单元一样，打印线性求解结果。如果初始弹性弯曲应力initial elastic bending stresses(SBEND)大于1.0，这时KEYOPT(2)=4，则它们应与输入的应力增量系数(SIFI和SIFJ)相乘。任何其他的应力或塑性都不需与应力增量系数相乘。结果输出大致的说明了结果的输出。如何查看结果可参考ANSYS Basic Analysis Guide。图20.2管20单元应力输出单元输出定义表使用了一下符号：名称栏中的冒号表明此项可由组合名称方式得到ETABLE, ESOL。0栏表示此项可否用于文件jobname.OUT。R栏表示此项可否用于结果文件。在0栏和R栏中，Y表示此项总是有效；当此项有条件地有效时，数字表示注脚号，此注脚说明了在何种条件下此项有效；a表示此项总是无效。表20.1管20单元输出定义名称定义OREL单元数量YYNODES节点- I, JYYMAT材料数量YYVOLU:体积- YXC, YC, ZC结果位置Y4TEMP温度 TAVG(I), T90(I), T180(I), TAVG(J), T90(J), T180(J)YYFLUENFluences FLAVG(I), FL90(I), FL180(I), FLAVG(J), FL90(J), FL180(J)YYPRES压力 PINT, PX, PY, PZ, POUTYYMFOR(X, Y, Z)节点I和J的Member forces (在单元坐标系中)11MMOM(X, Y, Z)节点I和J的Member forces (在单元坐标系中)11SDIR径向 (轴向) 应力- 2SBEND外表明最大弯曲应力 - 2ST由扭转引起的外表面剪切应力- 2SSF剪切力引起的剪切应力- 2S1MX, S3MN最大主应力，最小主应力22SINTMX, SEQVMX外表面的最大应力强度，最小应力强度 (基于SDIR, SBEND, ST, SSF ，但也解释了下面给出的S1, S3, SINT, SEQV的值)22S(AXL, RAD, H, XH)轴向,径向,环向和剪切应力33S(1, 3, INT, EQV)最大主应力, 最小主应力, 应力强度, 等效应力33EPEL(AXL, RAD, H, XH)轴向,径向,环向和剪切应变33EPTH(AXL, RAD, H)轴向,径向,环向热应变33EPSWAXL轴向膨胀应变33EPPL(AXL, RAD, H, XH)轴向,径向,环向和剪切弹性应变33EPCR(AXL, RAD, H, XH)轴向,径向,环向和剪切蠕变应变33SEPL由应力-应变曲线得出的等效应力33SRAT屈服曲面上trial stress与应力的比率33HPRES静水压力- 3EPEQ等效弹性应变33 1.如果KEYOPT(6)=12.只求解屈服前的初始弹性解3.此项在 THETA = 0, 45, 90, 135, 180, 225, 270, 315处重复，先在节点I，后是节点J，均在管壁厚度的一半处4.仅当作为*GET项在质心处才有效。下表通过运用使用序列法的ETABLE命令列出有效输出。详情请见ANSYS Basic Analysis Guide的The General Postprocessor (POST1)和The Item and Sequence Number Table。以下是从表20.2“管20单元项目和序号（节点I）”到表20.4“管20单元项目和序号”中的符号。名称与表20.1“管20单元输出定义”的输出量相同项目用于 ETABLE 命令的预定项；E单值或恒定单元数据的序号I，J节点I和J的数据的序号表20.2 管20单元项目与序号（节点I）输出量名称ETABLE 和 ESOL 命令输入项目E在圆周上的位置04590135180225270315SAXLLS- 1591317212529SRADLS- 26101418222630SHLS- 37111519232731SXHLS- 48121620242832EPELAXLLEPEL- 1591317212529EPELRADLEPEL- 26101418222630EPELHLEPEL- 37111519232731EPELXHLEPEL- 48121620242832EPTHAXLLEPTH- 16111621263136EPTHRADLEPTH- 27121722273237EPTHHLEPTH- 38131823283338EPSWAXLLEPTH- 510152025303540EPPLAXLLEPPL- 1591317212529EPPLRADLEPPL- 26101418222630EPPLHLEPPL- 37111519232731EPPLXHLEPPL- 48121620242832EPCRAXLLEPCR- 1591317212529EPCRRADLEPCR- 26101418222630EPCRHLEPCR- 37111519232731EPCRXHLEPCR- 48121620242832SEPLNLIN- 1591317212529SRATNLIN- 26101418222630HPRESNLIN- 37111519232731EPEQNLIN- 48121620242832S1NMISC- 16111621263136S3NMISC- 38131823283338SINTNMISC- 49141924293439SEQVNMISC- 510152025303540SBENDNMISC81- - - - - - - - SSFNMISC82- - - - - - - - S1MXNMISC101-S3MNNMISC102-SINTMXNMISC103-SEQVMXNMISC104-FOUTNMISC- 88- 85- 86- 87- FINNMISC- 92- 89- 90- 91- TOUTLBFE- 4- 1- 2- 3- TINLBFE- 8- 5- 6- 7- MFORXSMISC1- - - - - - - - MFORYSMISC2- - - - - - - - MFORZSMISC3- - - - - - - - MMOMXSMISC4- - - - - - - - MMOMYSMISC5- - - - - - - - MMOMZSMISC6- - - - - - - - SDIRSMISC13- - - - - - - - STSMISC14- - - - - - - - 表20.3 管20单元项目与序号（节点J）输出量名称ETABLE 和 ESOL 命令输入项目E在圆周上的位置04590135180225270315SAXLLS- 3337414549535761SRADLS- 3438424650545862SHLS- 3539434751555963SXHLS- 3640444852566064EPELAXLLEPEL- 3337414549535761EPELRADLEPEL- 3438424650545862EPELHLEPEL- 3539434751555963EPELXHLEPEL- 3640444852566064EPTHAXLLEPTH- 4146515661667176EPTHRADLEPTH- 4247525762677277EPTHHLEPTH- 4348535863687378EPSWAXLLEPTH- 4550556065707580EPPLAXLLEPPL- 3337414549535761EPPLRADLEPPL- 3438424650545862EPPLHLEPPL- 3539434751555963EPPLXHLEPPL- 3640444852566064EPCRAXLLEPCR- 3337414549535761EPCRRADLEPCR- 3438424650545862EPCRHLEPCR- 3539434751555963EPCRXHLEPCR- 3640444852566064SEPLNLIN- 3337414549535761SRATNLIN- 3438424650545862HPRESNLIN- 3539434751555963EPEQNLIN- 3640444852566064S1NMISC- 4146515661667176S3NMISC- 4348535863687378SINTNMISC- 4449545964697479SEQVNMISC- 4550556065707580SBENDNMISC83- - - - - - - - SSFNMISC84- - - - - - - - S1MXNMISC105-S3MNNMISC106-SINTMXNMISC107-SEQVMXNMISC108-FOUTNMISC- 96- 93- 94- 95- FINNMISC- 100- 97- 98- 99- TOUTLBFE- 12- 9- 10- 11- TINLBFE- 16- 13- 14- 15- MFORXSMISC7- - - - - - - - MFORYSMISC8- - - - - - - - MFORZSMISC9- - - - - - - - MMOMXSMISC10- - - - - - - - MMOMYSMISC11- - - - - - - - MMOMZSMISC12- - - - - - - - SDIRSMISC15- - - - - - - - STSMISC16- - - - - - - -表20