土木工程计算过程中常用的单元和材料类型.doc

土木工程计算过程中常用的单元和材料类型一、单元（1）link(杆)系列：link1(2D)和link8(3D)用来模拟珩架，注意一根杆划一个单元。link10用来模拟拉索，注意要加初应变，一根索可多分单元。link180是link10的加强版，一般用来模拟拉索。（2）beam(梁)系列：beam3(2D)和beam4(3D)是经典欧拉（Euler-Bernolli）梁单元，假设梁的剪切变形被忽略，用来模拟框架中的梁柱，画弯据图。用etab读入smisc数据然后用plls命令。注意：虽然一根梁只划一个单元在单元两端也能得到正确的弯矩图，但是要得到和结构力学书上的弯据图差不多的结果还需多分几段。该单元需要手工在实常数中输入Iyy和Izz，注意方向。beam44适合模拟薄壁的钢结构构件或者变截面的构件，可用/eshape,1显示单元形状。beam188和beam189号称超级梁单元，基于铁木辛科（Timoshenko）梁理论，有诸多优点：考虑剪切变形的影响，截面可设置多种材料，可用/eshape,1显示形状，截面惯性矩不用自己计算而只需输入截面特征，可以考虑扭转效应，可以变截面（8.0以后），可以方便地把两个单元连接处变成铰接（8.0以后，用ENDRELEASE命令）。缺点是：8.0版本之前beam188用的是一次形函数，其精度远低于beam4等单元，一根梁必须多分几个单元。8.0之后可设置“KEYOPT(3)=2”变成二次形函数，解决了这个问题。可见188单元已经很完善，建议使用。beam189与beam188的区别是有3个结点，8.0版之前比beam188精度高，但因此建模较麻烦，8.0版之后已无优势。(3)shell(板壳)系列shell41一般用来模拟膜。shell63可针对一般的板壳，注意仅限弹性分析。它的塑性版本是shell43。加强版是shell181（注意：18*系列单元都是ansys后开发的单元，考虑了以前单元的优点和缺陷，因而更完善），优点是：能实现shell41、shell63、shell43.的所有功能并比它们做的更好，偏置中点很方便（比如模拟梁板结构时常要把板中面往上偏置），可以分层，等等。(4)solid（体）系列土木中常用的就solid45、46、65、95等。solid45就不用多说了，solid95是它的带中结点版本。solid46可以容忍单元的长厚比达到20比1，可以用来模拟钢板、碳纤维板、钢管等。solid65是专门的混凝土单元，可以考虑开裂，这个讨论得很多了，清华的陆新征写的一个讲义()里面有详细解释。(5)combin(弹簧)系列常用的有combin7、combin14、combin39、combin40等。 combin7可以用来模拟铰接点。combin14是最简单的带阻尼弹簧。combin39是非线性弹簧，在实常数中可以灵活定义力位移关系，可用来模拟钢筋与混凝土的粘结滑移等。combin40可模拟隔震结构（据说）。(6)contact(接触)系列常用的有conta52，可用来模拟橡胶垫支座。这个很简单，可以用命令流添加（eintf）。TARGE16* 和CONTA17*系列可用接触向导添加，三维的接触往往会造成收敛困难，和混凝土非线性分析一样，需要凭经验调参数反复试算。 （7）ANSYS结构静力学中常用的单元类型类别形状和特性单元类型杆普通(spar)双线性(bilinear)LINK1,LINK8LINK10梁普通(elastic)截面渐变(tapered)塑性(plastic)考虑剪切变形BEAM3,BEAM4BEAM54,BEAM44BEAM23,BEAM24BEAM188,BEAM189管普通浸入(immersed)塑性PIPE16,PIPE17,PIPE18PIPE59PIPE20,PIPE602-D实体三角形四边形超弹性单元粘弹性大应变谐单元(axi-har)P-单元PLANE2PLANE42,PLANE82,PLANE182HYPER84,HYPER56,HYPER74VISCO88VISO106,VISO108PLANE83,PLANE25PLANE145,PLANE1463-D实体块四面体层各向异性超弹性单元粘弹性大应变P单元SOLID45,SOLID95,SOLID73,SOLID185SOLID92,SOLID72SOLID46SOLID64,SOLID65HYPER86,HYPER58,HYPER158VISCO89VISO107SOLID147,SOLID148壳四边形轴对称层剪切板P单元SHELL93,SHELL63,SHELL41,SHELL43,SHELL181SHELL51,SHELL61SHELL91,SHELL99SHELL28SHELL150专用单元弹簧绞质量COMBIN14，COMBIN40COMBIN7MASS21二、材料 弹性部分（必需）用MP命令输入，非线性部分用TB命令输入。（1）TB,DP即Drucker-Prager模型，ansys中唯一用来模拟土的模型。可以和几乎所有单元类型（2维和3维）配合使用，所以有时也会在计算2维的混凝土模型时用到它。（2）TB,CONCR用来模拟混凝土，采用w-w五参数破坏准则，只能和solid65配合使用。同样参见陆新征的讲义。（3）TB,BKIN(BISO,MKIN,MISO)一般用来模拟钢材。双线形