Shell93单元描述.doc

Shell93单元描述单元名称：8-节点结构壳单元有效版本： MP ME ST PR PP EDSHELL93单元说明SHELL93 单元特别适合于曲壳模型。本单元的每个节点都具有6个自由度：沿节点坐标系X、Y、Z方向的平动和沿节点坐标系X、Y、Z轴的转动。变形在两个方向上都是二次的。单元具有塑性、应力刚化、大变形以及大应变的能力。关于本单元更详细的信息见ANSYS 理论参考（ANSYS, Inc. Theory Reference）图93.1. SHELL93 8-节点结构壳单元几何关系其中：xIJ没有定义单元坐标系时的X 轴x定义了单元坐标系时的X 轴SHELL93数据输入单元SHELL93的几何形状、节点位置及坐标系如图93.1所示，单元定义需要八个节点、四个厚度及正交各向异性材料特性。中间节点不能脱离单元。关于中间节点用法的更多信息见ANSYS建模及分网指南（ANSYS Modeling and Meshing Guide）的二次单元 (Quadratic Elements - Midside Nodes) 章节。当节点K、L、O的节点号定义为相同时，四边形单元即可退化成三角形单元。正交各向异性的材料特性的方向与单元坐标系一致，单元坐标系方向的描述见Coordinate Systems章节。单元的X、Y轴位于单元平面内，X轴可以绕X轴转动一个角度THETA（度数）。本单元可以变厚度。输入几个角节点的厚度后，单元厚度可以被认为沿整个单元面平滑变化。中间节点处的厚度取相邻角节点厚度的均值。如果单元等厚度，此时仅需输入TK(I)即可；如果单元变厚，则四个厚度必须全部给定。当任意一个壳单元的总厚度大于曲率半径的两倍时，ANSYS将发出一个错误信息；当总厚度小于两倍但大于1/5曲率半径时，ANSYS将发出一个警告信息。ADMSUA为单位面积上的附加质量。单元的荷载描述见Node and Element Loads（节点荷载和单元荷载）部分。压力可以作为表面荷载，按照上图显示的以圆圈内数字表示的单元表面输入。荷载以单元受压为正。边界压力输入值为单位长度上的力。温度可以作为单元的体积力作用在单元的（18）“角点”伪节点上，第一个角点温度T1默认为TUNIF，如果所有其它角点的温度均未指定，则默认为T1，如果只有指定T1和T2，T1代表T1, T2, T3, T4； T2 代表T5, T6, T7, T8，如有其他输入格式，未指定的温度均默认为TUNIF。只有集中质量矩阵是可用的。KEYOPT(8) = 2被用来指示在结果文件中存储单层或多层壳单元的中面结果。如果使用SHELL,MID，将会看到计算后的数值，比求顶面和底面结果的平均值更方便。应当使用此配置用来存取这些当前的中面结果（薄膜结果），因为在有些场合求顶面和底面结果的平均值是不适当的，比如非线性材料状态下的中面应力和应变，以及谱分析中涉及平方操作的模态组合后的中面结果等。SHELL93输入摘要节点： I, J, K, L, M, N, O, P自由度：UX, UY, UZ, ROTX, ROTY, ROTZ（X, Y, Z方向的平动位移, X, Y, Z方向的转动动位移）实常数：TK(I), TK(J), TK(K), TK(L),（四个角点厚度）；THETA：（X轴转动角度）；ADMSUA（附加质量）关于实常数的描述见表93.1. 材料特性：EX, EY, EZ,（弹模），ALPX, ALPY, ALPZ (或 CTEX, CTEY, CTEZ 或THSX, THSY, THSZ),（热膨胀系数）, (PRXY, PRYZ, PRXZ or NUXY, NUYZ, NUXZ),（泊松比或者）DENS（密度）,GXY（剪切模量）,GYZ, GXZ, DAMP（对于阻尼域的矩阵乘数K）面荷载：压力-面1 (I-J-K-L)，（底部，+Z方向）面2 (I-J-K-L)， （顶部，-Z方向）面3 (J-I)，面 4 (K-J)， 面 5 (L-K)，面 6 (I-L)体荷载:温度-T1, T2, T3, T4, T5, T6, T7, T8特殊特性：塑性、应力刚化、大变形、大应变、单元生死、适应性的下降、膨胀KEYOPT(4) 单元坐标系统的定义由:0-无用户子程序定义单元坐标系4-用USERAN定义单元坐标系注：用户子程序详见 ANSYS Guide to User Programmable FeaturesKEYOPT(5) 额外应力输出:0-基本单元输出1-为所有的积分点和顶面、中面、底面重复求解2-节点应力输出KEYOPT(6) 非线性积分点输出:0-基本单元输出1-非线性积分点输出KEYOPT(8) 指定数据存储:0-保存顶面和底面数据2-保存顶面和底面和中面数据表93.1 SHELL93单元实常数No.NameDescription1TK(I)结点I处的壳厚度2TK(J)结点J处的壳厚度3TK(K)结点K处的壳厚度4TK(L)结点L处的壳厚度L5THETA单元X轴旋转角6ADMSUA附加质量/单位面积SHELL93 输出数据与单元有关的结果输出有两种形式：所有节点的位移。更多的单元输出，见单元输出定义。在图93.2中显示了几个应力输出项。输出包括X面(MX)的弯矩、Y面(MY)的弯矩、和扭矩（MXY）。弯矩为单元坐标系内单位长度上计算所得。单元应力方向和弯矩均在单元坐标系统中给出。 基本的单元输出给出IJKL面的顶面中心点、质心以及IJKL面的底面中心点的相关结果，关于求解输出的总的描述见结果输出Solution Output节。查看结果的方式参见基本分析指南ANSYS Basic Analysis Guide。图93.2 SHELL93 单元应力输出其中：xIJ没有定义单元坐标系时的X 轴x定义了单元坐标系时的X 轴单元输出定义表用以下规则标记：名称一栏里的冒号（:）表示此项可用组合名字的方法使用ETABLE, ESOL。O栏表示结果可以在jobname.out输出文件中找到；R 栏表示结果可以在结果文件中找到。在O栏或者R栏中的Y表示该项结果总是能够得到；数字表示该项结果是有条件才能得到的，条件请在脚注中参阅；符号.-.表示该项结果不可得到。表93.2. SHELL93 输出定义名 称定 义OREL单元号YYNODES节点 I, J, K, L, M, N, O, PYYMAT材料号YYTHICK平均厚度YYVOLU:体积YYXC, YC, ZC结果输出点位置Y3PRESP1 在节点 I, J, K, L; P2 在 I, J, K, L; P3 在 J, I; P4在K, J; P5 在 L, K; P6 在 I, LYYTEMP温度T1, T2, T3, T4, T5, T6, T7, T8YYLOC顶面, 中面, 底面, 或 积分点的位置11S: X, Y, Z, XY, YZ, XZ应力11S: 1, 2, 3主应力11S: INT应力强度11S: EQV等效应力11EPEL: X, Y, Z, XY, YZ, XZ弹性应变11EPEL: 1, 2, 3主应力11EPEL: EQV等效弹性应变4-1EPTH: X, Y, Z, XY, YZ, XZ平均温度应变YYEPTH: EQV等效温度应变4-YEPPL: X, Y, Z, XY, YZ, XZ平均塑性应变22EPPL: EQV等效塑性应变4-2EPCR: X, Y, Z, XY, YZ, XZ平均蠕变应变(X, Y, Z, XY, YZ, XZ)22EPCR: EQV等效蠕变应变4-2EPSW:膨胀应变-2NL: EPEQ平均等效塑性应变22NL: SRAT节点的真实应力与屈服面应力之比22NL: SEPL从应力应变曲线得到的平均等效应力22T(X, Y, XY)平面内单元力 X, Y, XYYYM(X, Y, XY)单元弯矩 X, Y, XYYYN(X, Y)平面外单元剪力 X ，YYY1.这些应力结果按单元顶面、中面和底面分别输出 (如果KEYOPT(5) = 1也可按所有积分点输出)2.如果单元是非线性材料，则按单元顶面、中面和底面输出非线性结果3.只有在质心处用 *GET 命令时可用4.等效应变取用实际的伯松比：对于弹性问题和热力学问题此值由（MP，PRXY）指定；对塑性和蠕变问题此值取0.5。表93.3 SHELL93 单元杂项输出描 述输出项目名称OR非线性积分点结果EPPL, EPEQ, SRAT, SEPL1-结点应力结果TEMP, S, SINT, SEQV2-1. 如果单元是非线性材料并且KEYOPT(6) = 1，则在每一个积分点输出结果；2. 在每个角结点输出, 如果 KEYOPT(5) = 2, 每个位置都会得到结果表93.4：.SHELL93 单元输出项目及序号.列出了用ETABLE 命令通过序号查询结果的方法。详细说明请参考ANSYS基本分析指南之 通用后处理（POST1）章节和项目编号表。下面是表93-4 中用到的标识说明。名称表93-2 中定义的输出量ITEM用 ETABLE 预先定义的标签项E预先定义的单值或常单元序号I,J,K,L对应于结点 I,J,K,L 的数据序号表 93.4. SHELL93 用于ETABLE 和 ESOL 命令的项目和序号名称项目EIJKLTXSMISC1-TYSMISC2-TXYSMISC3-MXSMISC4-MYSMISC5-MXYSMISC6-NXSMISC7-NYSMISC8-THICKNMISC49-P1SMISC-9101112P2SMISC-13141516P3SMISC-1817-P4SMISC-2019-P5SMISC-2221P6SMISC-23-24顶面S:1NMISC-161116S:2NMISC-271217S:3NMISC-381318S:INTNMISC-491419S:EQVNMISC-5101520底面S:1NMISC-21263136S:2NMISC-22273237S:3NMISC-23283338S:INTNMISC-24293439S:EQVNMISC-25303540假设和限制单元面积不能为0，这种情况经常出现在单元被非正常编号时。0厚度单元或者单元在任何角点逐渐变化到0厚度也不被允许。假定为施加的横向热梯度沿厚度方向线形变化单元考虑剪切变形