LINK10单元描述.doc

LINK10单元描述名称：LINK10三维仅受拉或仅受压杆单元有效产品：MP ME ST PR PP EDLINK10单元说明：LINK10单元独一无二的双线性刚度矩阵特性使其成为一个轴向仅受拉或仅受压杆单元。使用只受拉选项时，如果单元受压，刚度就消失，以此来模拟缆索的松弛或链条的松弛。这一特性对于将整个钢缆用一个单元来模拟的钢缆静力问题非常有用。当需要松弛单元的性能，而不是关心松弛单元的运动时，它也可用于动力分析（带有惯性或阻尼效应）。如果分析的目的时研究单元的运动（没有松弛单元），那么应该使用类似于LINK10的不能松弛的单元，比如：LINK8或PIPE59。对于最终收敛结果为绷紧状态的结构，如果迭代过程中可能出现松弛状态，那么这种静力收敛问题也不能使用LINK10单元。这时候应该采用其它单元或者采用“缓慢动力”技术。LINK10单元在每个节点上有三个自由度：沿节点坐标系X、Y、Z方向的平动，不管是仅受拉（缆）选项，还是仅受压（裂口）选项，本单元都不包括弯曲刚度。本单元具有应力刚化、大变形功能。详细特性请参考ANSYS, Inc. Theory Reference（ANSYS理论手册）。输入数据该单元的几何，节点位置以及坐标系见图1，单元通过两个节点、横截面、初始应变或间隙以及各项同性材料特性来定义。单元的X轴是沿着节点I到节点J的单元长度方向。单元的初始应变（ISTRN）由/L给出，这里是单元长度L（由节点I和J的位置来定义的）和零应变长度Lo之间的差值。对于缆选项，负的应变值表示其处于松弛状态。对于裂口选项，正的应变值表示其处于裂开状态。这里裂口的值必须作为每单位长度的值输入。图1 单元的几何，节点位置以及坐标系示意图单元的荷载描述见Node and Element Loads（节点荷载和单元荷载）。温度可以作为单元在节点处的体荷载来输入。节点I处的温度T(I)缺省为TUNIF，节点J处的温度T(J)默认值为T(I)。如果裂口打开或缆变松弛，KEYOPT(2)被用于把小刚度应用到穿过一裂口打开或一松弛的缆，以此阻止来自于“自由浮动”的结构不受约束部分。单元输入摘要见下面的Input Summary（输入摘要），单元输入的一般性描述见Element Input（单元输入）。LINK10输入摘要单元名称： LINK10节点： I，J自由度： UX, UY, UZ（X, Y, Z方向的平动位移）实常数： AREA（横截面面积），ISTRN（初始应变值，如果为负值则为每单位长度间隙） 如果ISTRN小于0并且KEYOPT(3) = 0，则表面缆最初是松弛的。如果ISTRN大于0并且KEYOPT(3) = 1，表面裂口最初是打开的材料特性： EX（弹模）, ALPX（热膨胀系数）, DENS（密度） , DAMP（对于阻尼域的矩阵乘数K）面载荷： 无体载荷： 温度- T(I)，T(J) 特殊特性： 非线性、应力刚化、大变形、单元生死KEYOPT(2)0 - 表示松弛的缆没有刚度1 - 松弛的缆纵向运动时有分配了小刚度2 - 松弛的缆纵向运动并且在垂线方向也有运动（仅在应力刚化时适用）时分配了小刚度KEYOPT(3)0 - 仅受拉（缆）选项1 - 仅受压（裂口）选项输出数据与单元有关的结果输出有两种形式：1、全部节点解的节点位移；2、附加的单元输出，见表LINK10单元输出信息表。轴向力、应力和单元应变可以输出。缆选项只能得到正的值，裂口选项只能得到负的值。在一个子步结束时单元所处的状态（拉伸或者松弛，受压或受拉）可以通过STAT的值看出。其结果输出的一般性描述见Solution Output（解答输出）。查看结果的的路径详见ANSYS Basic Analysis Guide（ANSYS基本分析指南）。单元输出定义表使用如下标记：在名称列表中的冒号（：）表示该项可以用分量名方法ETABLE，ESOL来处理；列表示该项可用于Jobname.OUT文件；R列表示该项可用于结果文件。无论或R列，Y表示该项总是可用的，数字表示表的一个注解（说明了使用该项的条件）；而减号“-”表示该项不可用。表1 LINK10单元输出信息表名称定义REL单元号YYNODES单元节点号 (I and J)YYMAT单元材料号YYVOLU:单元体积-YXC, YC，ZC输出结果的位置Y2TEMP温度T(I), T(J)YYSTAT单元所处状态11MFORX单元坐标系中力的项YYSAXL轴向应力YYEPELAXL轴向弹性应变YYEPTHAXL轴向热应变YYEPINAXL轴向初始应变YY1、单元输出状态值1缆受拉或者裂口受压2缆松弛或者裂口打开2、只有在质心作为*GET项时可用。“LINK10项目和序号表”中列出了可用序号方式通过ETABLE命令输出的内容列表。详细参见ANSYS基本分析指南中有关“The General Postprocessor (POST1)”和“The Item and Sequence Number Table”部分。下面是表格中的一些符号说明：Name“LINK10单元输出数据说明表”中定义的输出量值。Item命令ETABLE预先确定的项目标记E单元数据为常数或单一值时所对应的序号。I,J在节点I和J处数据的序号表2 LINK10用于ETABLE和ESOL命令的输出项和序列号NameItemEIJSAXLLS1-EPELAXLLEPEL1-EPTHAXLLEPTH1-EPINAXLLEPTH3-MFORXSMISC1-STATNMISC1-OLDSTNMISC2-TEMPLBFE-12LINK10的假定和限制单元的长度必须大于0，因此即节点I和J不能重合。面积必须大于0。假定温度沿杆长线性变化。如果ISTRN等于0.0，那么单元的刚度包括在第一个子步内。对于裂口选项（仅受压时），节点J相对于节点I的正值轴向位移（在单元坐标系中）往往表示打开了裂口。求解程序如下：在第一个子步初始时的单元状态决定于初始应变或裂口的输入值，如果对于缆选项这个值小于0，则对于这个子步来说单元的刚度被认为是0。如果在这个子步结束时STAT = 2，那么单元的0刚度值被用于下一个子步；如果STAT = 1，单元的刚度值包括在下一个子步内。无重要的刚度值和带有一个负值相对位移的缆选项以及带有一个正值相对位移的裂口选项相关的。单元是非线性并且需要一个迭代解。如果单元所处状态在一个子步内改变了，那么这个改变的影响在下一个子步内也存在。非收敛的子步不是平衡状态。初始应变也可用来计算应力刚度矩阵，如果有的话，是用在第一次的累积迭代。应力刚化总是用来为缆下垂问题提供数值稳定。应力刚