solid95.doc

SOLID95三维20节点实体结构单元SOLID95单元说明：SOLID95是比 三维8节点SOLID45单元更高的命令版本。它可以接受不规则的形状，并且不损失精度。SOLID95单元具有协调的位移函数并且能很好的模拟边界曲线。单元通过20个节点来定义，每个节点有3个自由度：转化为节点坐标系下的X,Y,Z方向。单元也可有任何的空间定位。SOLID95单元具有塑性，蠕变，应力强化，大变形和大应变等能力。详情请参考ANSYS, Inc. Theory Reference 里面的SOLID95。SOLID95输入数据：图95.1“SOLID95 Geometry”显示了单元的几何形状，节点位置，坐标系。通过分别给节点K、L、 S;节点A、B，节点O、P、W定义相同的节点编号可以产生一个棱柱形状的单元。当然也可以形成如图95.1所示的四面体单元和棱锥体单元，同此单元相类似的是10节点四面体SOLID92单元。除了节点以外，单元的输入数据还应包括正交各向异性的材料特性。正交各向异性材料的方向与单元坐标方向一致。至于单元坐标系的方向在Coordinate Systems中有所描述。在单元面上，也就是如图95.1所示的由圆圈所围数字标注的面上，施加压力作为面荷载。正压力在单元内部起作用。温度可以作为单元体荷载在节点上输入。节点I的温度T(I)默认为TUNIF。如果其它所有的温度未被定义的话，则统统默认为TUNIF。如果所有的角节点温度以定义的话，则每一个中间节点的温度默认为其相邻两角节点温度的平均值。对于任何其他的输入温度式样，未定义的温度默认为TUNIF。当设置KEYOPT(1) = 1时，材料属性的定向如同壳单元（用通过中间节点Y-Z-A-B的面）。单元的Z轴垂直与这个平面，单元的X轴则通过在这个平面上投影X轴便可确定。如果需要的话，可通过一个可供选择的实常数THETA来对X轴进行调整。但THETA在荷载步之间不能改变。通过LUMPM命令可获得一个集中质量矩阵的形式，这个集中质量矩阵在某些分析中是非常有用的在大多数的应用中，调和矩阵给出了很好的结果，然而KEYOPT(5) 和 (6)参数给出了各种单元输出选项。你可以通过ISTRESS 或者ISFILE 命令给单元施加初始应力状态。详情请参考ANSYS Basic Analysis Guide中的Initial Stress Loading。可以设置KEYOPT(9) = 1交替地从使用者子程序USTRESS中读取初始应力。更多关于使用者子程序地细节，请参考Guide to ANSYS User Programmable Features.可以使用 SOLCONTROL,INCP命令可以把压力荷载刚度地影响考虑在内。如果在一个不对称矩阵中需要考虑压力荷载刚度影响的话，用NROPT,UNSYM.命令。SOLID95 Input Summary给出了单元输入的概要， Element Input则对单元输入给出了全面的描述。SOLID95 输入摘要：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：THETAX轴调整（仅当KEYOPT(1) = 1）材料属性：弹性模量，线膨胀系数，泊松比，密度，坐标系，阻尼。面荷载： 压力面1 (J-I-L-K),面2(I-J-N-M),面3 (J-K-O-N) 面4(K-L-P-O),面5(L-I-M-P),面6(M-N-O-P)体荷载：温度T(I), T(J), ., T(Z), T(A), T(B)特性：塑性蠕变膨胀应力强化大变形大应变单元生死自适应下降初始应力输入KEYOPT(1)：单元坐标系：0默认1用中间节点(Y-Z-A-B)产生的与Z轴垂直并且X轴在其上投影的平面给材料属性定向。KEYOPT(5)： 额外单元输出： 0基本要素输出 1重复所有积分点的基本解 2节点应力输出KEYOPT(6)：额外面输出：0基本要素输出1面I-J-N-M的表面打印输出2面I-J-N-M和面K-L-P-O的表面打印输出（表面打印输出仅对线性材料有效）3对每个积分点进行非线性打印输出4对非零压力面进行表面打印输出KEYOPT(9)：初始应力子程序选项（仅通过在 KEYOPT 命令中输入指令才可得到）0使用者子程序不提供初始应力（默认）1从使用者子程序USTRESS中读入初始应力KEYOPT(11)： 整合准则： 0无缩减整合（默认） 1为块状物提供2 x 2 x 2缩减整合选项SOLID95 输出数据：单元解的输出有两种形式：包含在全部节点解中的节点位移如表95.1“SOLID95 单元输出定义”所示的额外单元输出图95.2“SOLID95 应力输出”阐述了以下几点：单元应力方向与单元坐标轴方向平行。表面应力是在表面坐标系输出的，并且对于任何面都是可以得到的。面I-J-N-M和面K-L-P-O的坐标系如图95.2 “SOLID95 应力输出”所示。另一个表面的坐标系遵循相似的如压力面节点描述所指出的方向。表面打印输出仅在满足Element Solution 中所描述的情况下有效。SXY分量是在此面上的剪切应力。Solution Output中给出有关解的输出的全面介绍。参考ANSYS Basic Analysis Guide可获得查看结果的路径。 单元解的输出定义表用到以下符号：在名称列表中的冒号表明该项可用分量名称方法ETABLE, ESOL处理，列表中的O表示该项在文件Jobname.OUT中是有效的，列表中的R表明该项在结果文件中是有效的。在O或者R的列表中，Y表明该项总是有效的，涉及表的脚注的数字表明该项有效是有条件的，表明该项无效。表95.1“SOLID95单元解输出定义”：NameDefinitionOREL单元号码和名称YYCORNER NODES节点I, J, K, L, M, N, O, PYYMAT材料号码YYVOLU:体积Y5XC, YC, ZC结果输出的位置YYPRES在节点J, I, L, K上的压力P1，节点I, J, N, M上的压力P2, 节点J, K, O, N上的压力P3，节点 K, L, P, O上的压力P4, 节点 L, I, M, P上的压力P5, 节点M, N, O, P上的压力P6。YYTEMP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应力强度YYS:EQV当量应力YYEPEL:X, Y, Z, XY, YZ, XZ弹性应变YEPEL:1, 2, 3主弹性应变【6】YYEPEL:EQV当量弹性应变EPTH:X, Y, Z, XY, YZ, XZ平均热应变【6】11EPTH:EQV当量热应变11EPPL:X, Y, Z, XY, YZ, XZ平均塑性应变【6】11EPPL:EQV当量塑性应变11EPCR:X, Y, Z, XY, YZ, XZ平均蠕变应变【6】11EPCR:EQV当量蠕变应变11EPSW:膨胀应变11NL:EPEQ平均当量塑性应变11NL:SRAT试验应力与屈服应力的比值11NL:SEPL应力应变曲线上的平均当量应力11NL:HPRES静水压力1FACE面标号22AREA面积22TEMP面平均温度22EPEL(X, Y, XY)表面弹性应变22PRES表面压力22S(X, Y, XY)表面应力22S(1, 2, 3)表面主应力22SINT表面应力强度22SEQV表面当量应力22FC1, ., FC6, FCMAX在没一个积分点处的失效准则值和最大极限值3FC失效准则号码4YVALUE对于此准则的最大极限值4YLN最大极限产生处的层号码4YEPELF(X, Y, Z, XY, YZ, XZ)对于此准则，造成最大极限值的单元弹性应变4YSF(X, Y, Z, XY, YZ, XZ)对于此准则，造成最大极限值的单元应力4YLOCI:X, Y, Z积分点位置Y1：非线性解（仅当单元具有非线性材料时输出）2：表面打印输出（当KEYOPT(6) 等于 1, 2, or 4 ） 3：当KEYOPT(1) = 1, KEYOPT (5) = 1时输出，失效准则通过（TB,FAIL)被指定4：失效准则计算的摘要。为每一个失效准则和最大极限准则输出弹性应变和应力。 仅当KEYOPT(1) = 1并且失效准则被指定时输出。5：当位于质心且作为*GET 命令中的一项时有效6：等效应变所用的有效的泊松比：对于弹性和热分析，此值用户可用 (MP,PRXY)来设置；对于塑性和蠕变，此值设为0.5。表95.2 SOLID95各种单元输出：DescriptionNames of Items OutputOR非线性积分点解EPPL, EPEQ, SRAT, SEPL, HPRES, EPCR1积分点应力解TEMP, S, SINT, SEQV, EPEL2节点应力解TEMP, S, SINT, SEQV, EPEL31：如果单元具有非线性材料并且KEYOPT(6) = 3时，在每个积分点输出2：如果KEYOPT(5) = 1，在每个积分点输出3：如果KEYOPT(5) = 2，输出在每个节点表2.3“PLANE 2 项目和序号”列出了通过ETABLE命令，利用项目序号法的有效输出，想了解更多信息，请参考See The General Postprocessor (POST1) of the ANSYS Basic Analysis Guide and The Item and Sequence Number Table 。表2.3用到了以下符号：Name：在表95.1中定义的输出量值Item：为ETABLE 命令预先规定的项目标号I,J,.,P：在节点I,J,.,P的数据所对应的编号表95.3 SOLID95项目序号表Output Quantity NameETABLE and ESOL Command InputItemIJKLMNOPP1SMISC2143-P2SMISC56-87-P3SMISC-910-1211-P4SMISC-1314-1615P5SMISC18-1719-20P6SMISC-21222324S:1NMISC16111621263136S:2NMISC27121722273237S:3NMISC38131823283338S:INTNMISC49141924293439S:EQVNMISC510152025303540以下的输出项仅当KEYOPT(1) = 1并且失效准则信息（TB,FAIL)被指定时可用。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) + 12SFXYNMISC62 + 15(N-1) + 13SFYZNMISC62 + 15(N-1) + 14SFXZNMISC62 + 15(N-1) + 15 说明：N所涉及的是失效准则的编号：N=1是对于第一失效准则，N=2是对于第二失效准则。有关SOLID95 单元的假定和限制：单元的体积不能为零单元不能受扭以至