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ANSYS进阶培训主讲人：黄志新肖金花ANSYS企业北京办事处第1页培训安排第一天单元库及惯用单元、材料库、高级有限元模型技术第二天建模、加载、后处理高级技术第三天APDL参数化分析技术、优化设计第四天非线性分析第五天ANSYSWorkbench高级使用第2页单元库及惯用单元第3页ANSYS单元类型实体单元梁/管单元壳/膜单元杆/索单元弹簧元接触单元表面效应单元质量单元mesh200……第4页......单元类型惯用单元形状点(质量)线(弹簧，梁，杆)面(薄壳,二维实体,轴对称实体)线性二次体(三维实体)线性二次................................第5页在单元手册中，ANSYS单元库有200各种单元类型，其中许多单元含有好几个可选择特征来胜任不一样功效。详细单元名称单元图示ANSYS单元名称单元特征(类别,编号)单元类型第6页在结构分析中，结构应力状态决定单元类型选择。选择维数最低单元去取得预期结果(尽可能做到能选择点而不选择线，能选择线而不选择平面，能选择平面而不选择壳，能选择壳而不选择三维实体)。对于复杂结构，应该考虑建立两个或者更多不一样复杂程度模型。能够建立简单模型，对结构承载状态或采取不一样分析选项作试验性探讨。单元类型第7页主要单元类型举例

线单元:Beam(梁)单元是用于螺栓(杆)，薄壁管件，C形截面构件，角钢或者狭长薄膜构件(只有膜应力和弯应力情况)等模型。Spar(杆)单元是用于弹簧，螺杆，预应力螺杆和薄膜桁架等模型。Spring单元是用于弹簧，螺杆，或细长构件，或经过刚度等效替换复杂结构等模型。单元类型第8页主要单元类型举例

X-Y平面单元:在整体笛卡尔X-Y平面内（模型必须建在此面内），有几个类型ANSYS单元能够选取。其中任何一个单元类型只允许有平面应力、平面应变、轴对称、或者谐结构特征。OKNJMPLIIJK,L,OPNMTriangularOptionY(orAxial)X(orRadial)单元类型第9页平面应力

假定在Z方向上应力为零，主要有以下特点：当Z方向上几何尺寸远远小于X和Y方向上尺寸才有效。全部载荷均作用在XY平面内。在Z方向上存在应变。运动只在XY平面内发生。允许含有任意厚度(Z方向上)。平面应力分析是用来分析诸如承受面内载荷平板、承受压力或远离中心载荷薄圆盘等结构。单元类型主要单元类型举例第10页平面应变

假定在Z方向应变为零，主要含有以下特点：当Z方向上几何尺寸远远大于X和Y方向上尺寸才有效。全部载荷均作用在XY平面内。在Z方向上存在应力。运动只在XY平面内发生。平面应变分析是用于分析那种一个方向尺寸（指定为总体Z方向）远远大于其它两个方向尺寸，而且垂直于Z轴横截面是不变。单元类型主要单元类型举例第11页轴对称

假定三维实体模型是由XY面内横截面绕Y轴旋转360o形成（管，锥体，圆板,圆顶盖，圆盘等）。对称轴必须和整体Y轴重合。不允许有负X坐标。Y方向是轴向，X方向是径向，Z方向是周向。周向位移是零；周向应变和应力十分显著。只能承受轴向载荷（全部载荷）。Hoop单元类型主要单元类型举例第12页谐单元

将轴对称结构承受非轴对称载荷分解成傅立叶级数。傅立叶级数每一部分独立进行求解，然后依据再合并到一起。 谐单元较惯用于单一受扭或受弯分析求解，其中受扭和受弯对应于傅立叶级数第1和第2项。单元坐标系(显示是KEYOPT(1)=0情形)OKJMPLIIJK,L,OPNMTriangularOptionyxNY(Axial)X(Radial)单元类型主要单元类型举例第13页谐单元

-举例：假定一承受剪力，弯矩，和/或者扭矩轴。轴上扭矩以傅立叶级数一项施加到轴上。这时，除了扭矩外，实际上是普通轴对称问题。弯矩和横向剪力能够分别作为傅立叶级数其它两项施加到轴上。谐单元还能够用于实际当中任意循环分布载荷，这可能需要分解成50-100项傅立叶级数才能得到满意结果。MVT单元类型主要单元类型举例第14页主要单元类型举例

壳单元:Shell

(壳)单元用于薄面板或曲面模型。 壳单元分析应用基本标准是每块面板主尺寸不低于其厚度10倍。单元类型第15页

三维实体单元:用于那些因为几何、材料、载荷或分析结果要求考虑细节等原因造成无法采取更简单单元进行建模结构。四面体模型在用CAD建模往往比使用专业FEA分析建模更轻易，也偶然得到使用。KRLQOPMNJIXYZTetrahedronmeshBrickmesh单元类型主要单元类型举例第16页

专用单元:专用单元包含接触单元-用于构件间存在接触面结构建模，如涡轮盘和叶片，螺栓头部和法兰，电触头，以及O-圈等等。做好接触分析要求有这方面知识和经验。JIGAPMorM/2CXYZFSLIDEK1K2MorM/2单元类型主要单元类型举例第17页其它可供选择单元类型

线性单元/二次单元/p单元:一旦你决定采取平面、三维壳或者三维实体单元，还需要深入决定采取线性单元、二次单元或P单元。线性单元和高阶单元之间显著差异是线性单元只存在“角节点”，而高阶单元还存在“中节点”。下面还提到一些差异。线性单元内位移按线性改变，所以(大多数时)单个单元上应力状态是不变。二次单元内位移是二阶改变，所以单个单元上应力状态是线性改变。p单元内位移是从2阶到8阶改变，而且含有求解收敛自动控制功效，自动分析各位置上应该采取阶数。单元类型第18页我们有必要讲述一下ANSYS中各线性概念之间区分。线性分析

是指不包含任何非线性影响(如：大变形，塑性，或者接触)。线性方程求解器是指方程组解就是结构自由度解。即使是非线性分析，这些方程还是线性(但必须进行屡次求解)。线性单元

假定单元内自由度按线性改变(跟二次单元,三次单元,或

p单元相比)。单元类型其它可供选择单元类型第19页线性单元/二次单元/p单元(续):在许多情况下，同线性单元相比，采取更高阶类型单元进行少许计算就能够得到更加好计算结果。下面是依据不一样分析目标进行单元选择情况。单元类型其它可供选择单元类型第20页线性单元/二次单元/p单元(续):在进行单元选择时应考虑其它原因。线性单元扭曲变形可能引发精度损失。更高阶单元对这种扭曲变形不敏感。就求解精度差异讲，线性单元和二次单元网格之间差异远没有平面单元和三维实体单元网格之间差异那么惊人之大。所以经常使用线性壳单元。高度扭曲二次情形(非平行对边)单元类型其它可供选择单元类型第21页线性单元/二次单元/p单元(续):大多数二次单元允许忽略部分或全部边中节点-不过，在没有中节点边上，你只能得到线性结果。假如全部中节点均不存在，该单元就变成了线性单元，计算精度也随之降低(因为转化成线性单元二次单元和块单元含有“不相容位移模式”，并引发单元弯曲)。单元类型其它可供选择单元类型第22页线性单元/二次单元/p单元(续):更高阶单元模拟曲面精度就越高。低阶单元更高阶单元单元类型其它可供选择单元类型第23页线性单元/二次单元/p单元(续):采取越来越高阶单元，给曲线结构划分越来越稀疏单元网格，ANSYS开始向你发出警告，甚至发出因为单元扭曲变形超出单元允许范围而引发网格划分失败信息。其原因是，因为模型表面单元弯曲程度过大，使部分中节点偏离了本身位置，最终决定了你能划分单元网格稀疏程度。同其它软件一样，ANSYS程序允许用更高阶直边单元划分网格(降低了实际几何模型精度，尤其是对于p单元而言，通常极不理想)，也允许用不带中节点更高阶单元划分单元网格

(即降低了几何模型精度，又降低了单元精度，所以在通常情况下更不理想)。所以，普通提议采取尽可能稀疏单元网格，而又不至于出现形状检验警告。单元类型其它可供选择单元类型第24页线性单元/二次单元/p单元(续):不能将接触单元同含有中节点单元连起来(仅对于节点-节点和节点-面接触单元而言--对于面-面接触单元则是允许)。类似地，在热分析问题中，不能将辐射link单元或者非线性对流表面添加到含有中节点单元上。(不提议)(提议)在非线性材料特征区域内，二次单元并不比线性单元更有效。单元类型其它可供选择单元类型第25页

四边形单元/三角形单元，块单元/四面体单元:针对平面或者三维壳体分析模型而言，四边形单元和三角形单元是有差异，下表列出了这些差异。单元类型其它可供选择单元类型第26页四边形单元/三角形单元，块单元/四面体单元(续):

全部采取三角形单元网格是极少见。给面进行单元网格划分实责问题是，你是否允许模型中存在一些三角形单元网格。实际上，各处存在三角形单元会相当麻烦，不过应该仔细思索以下问题:假如采取更高阶单元，三角形单元计算精度靠近于二次单元。所以，全部采取二次单元网格也是不可能。假如你采取线性单元，三角形单元就十分糟糕-不过，不这么会使四边形单元网格扭曲。除了多数不主要结构外，任何四边形单元网格(结构或者非结构)不得不包含部分形状糟糕三角形单元网格。所以，还是不可能全部采取四边形单元。单元类型其它可供选择单元类型第27页四边形单元/三角形单元，块单元/四面体单元(续): 对三维实体分析模型而言，块单元和四面体单元是有差异，下表列出了这些差异。单元类型其它可供选择单元类型第28页

四边形单元/三角形单元，块单元/四面体单元(续): 建立三维实体模型需要作出以下选择：

使用四面体单元划分网格采取简便方法建立实体模型。选取二次单元或者p单元。或者

使用块单元划分单元网格选取块单元网格建立实体模型。通常需要花费更多时间和精力。划分子区域连接处理延伸采取任何块单元。单元类型其它可供选择单元类型第29页四边形单元/三角形单元，块单元/四面体单元(续):

为何使用四面体单元划分单元网格会有这么大困难呢？过去，有限元模型全部采取线性四面体单元网格(这种模型十分“粗糙”)。现在，使用二次单元和p单元有限元模型变得相当理想了。四面体单元模型自由度几乎是同等精度块单元单元模型3到10倍。迄今求解器技术取得了很大突破，大多数分析者还是没有高性能计算机来求解无关紧要四面体单元模型。块单元网格:125个单元216个节点四面体单元网格:679个单元1230个节点单元类型其它可供选择单元类型第30页四边形单元/三角形单元，块单元/四面体单元(续): 还有其它一些原因帮你作出选择：做接触分析，使用四面体单元划分网格时还需要进行一些处理，消除接触面上中节点(只针对节点-节点接触单元和节点-面接触单元，而面-面接触单元则不需要)。长或薄结构划分成块单元网格可能更理想。potentialcontactregion单元类型其它可供选择单元类型第31页ANSYS分析采取单位制除电磁分析以外，你无须为ANSYS设置单位系统。简单地确定你将采取单位制，然后确保全部输入数据均采取该种单位制就能够(即，ANSYS不能自动进行单位转换)。你确定单位制将影响尺寸、实常数、材料特征和载荷等输入值。第32页单元公式•不一样材料行为、不一样结构行为选取不一样单元公式高频电磁反射计算滤波器第33页单元公式传统位移方法困难：剪切锁定、体积锁定Solid45KEYOPT(1)=1

因为剪切锁定而极少使用非协调模式(附加形函数)Solid45缺省选项，弯曲变形选择缩减积分(B-Bar)几乎不可压缩材料，体积变形一致缩减积分(URI)几乎不可压缩材料，弯曲变形混合U-P公式不可压缩材料，超弹性第34页为何有如此多不一样单元公式?普通非线性求解非常费时，采取不一样单元技术可愈加有效地处理各种类型非线性问题。不一样材料行为(弹性、塑性、超弹性)和不一样结构行为(体积变形、弯曲)需要选择不一样单元公式。单元公式第35页单元手册中对每一个单元定义、特点、适用范围、输入、输出做了详细说明。应该习惯于随时查看单元手册。手册综述部分应该耐心阅读单元公式第36页传统基于位移单元有两个问题:剪切锁定和体积锁定:剪切锁定造成弯曲行为过分刚化(寄生剪切应力)。当细构件承受弯曲时，这是一个几何特征。体积锁定造成过分刚化响应。当泊松比靠近或等于0.5时，这是一个材料特征。重点讨论用不一样单元公式处理这两个问题方法。主要讨论连续(实体)单元。因为非线性分析花费计算机时间太多，所以有些单元公式也提供了更有效地处理非线性问题方法。传统单元公式第37页剪切锁定在弯曲问题中，完全积分低阶单元展现“过分刚硬”。在弯曲中这种公式包含实际上并不存在剪切应变，称为寄生剪切。(从纯弯曲中梁理论可知剪切应变gxy=0)MMMM微体积纯弯曲变形中，平直断面保持平直，上下两边变成圆弧，gxy=0。完全积分低阶单元变形中，上下两边保持直线，不再保持直角，gxy不等于0。xy第38页剪切锁定实例当长厚比增加时，模型更轻易剪切锁定.因为寄生剪切应变/应力，所以产生位移被低估。下面例子是弯曲中梁。这种情况下剪切应力靠近于零，如SXY等高线图中所表示，发生了剪切锁定。第39页体积锁定材料行为是几乎或完全不可压缩时(泊松比靠近或等于0.5)，在完全积分单元中发生体积锁定。超弹材料或塑性流动可发生不可压缩(后面讨论)。单元中产生伪压应力造成单元对不会引发任何体积改变变形“过分刚化”。体积锁定也会引发收敛问题。各种应力状态都会发生体积锁定，包含平面应变、轴对称及3-D应力。对平面应力问题不会发生体积锁定，因为平面外应变用于满足体积不可压缩条件。第40页体积锁定泊松比靠近或等于0.5引发数值上困难:因为泊松比靠近0.5,体积模量无穷大，体积应变靠近零。反过来说，很小体积应变（可能是误差）将会引发极大静水压力（伪压力）。第41页因为体积应变由位移导数计算出，所以其值不如位移准确。体积应变中任何小误差在静水压力中被放大，这反过来又会影响位移计算。造成不会引发任何体积改变位移无法产生，网格会‘锁定’。体积锁定第42页体积锁定实例体积锁定可经过压应力“棋盘状”模式(相邻单元间改变显著)检测出。可用单元等值线绘图(PLESOL)绘制静水压力(HPRES)等值线来验证此行为。如怀疑存在体积锁定，可试细分高静水压力区域网格或改变单元类型。第43页单元公式下面各部分介绍用以克服剪切和体积锁定单元技术。•非协调模式(特殊形状)：形函数，剪切锁定、体积锁定

•选择缩减积分(B-Bar)：积分方案，体积锁定•一致缩减积分(URI)：积分方案，剪切锁定、体积锁定

•混合U-P公式：特殊自由度，体积锁定第44页作为一个简单解释，剪切锁定和体积锁定是因为系统过分约束。利用不一样单元公式经过放松约束或引入附加方程求解这些约束来处理这个问题。不幸地是,没有现成单元公式能最有效地处理锁定问题.所以在下面部分将从正反两方面来讨论每个公式。第45页18X单元

当前在18x单元中有四个不一样单元技术:B-Bar,URI,增强应变和混合U-P。它们用于处理剪切和体积锁定:高阶18x单元(PLANE183,SOLID186-187)通惯用URI。缺省时低阶18x单元(PLANE182,SOLID185)用B-Bar。B-Bar和增强应变不能用于高阶单元。混合U-P技术独立于其它技术,所以能够和B-Bar,增强应变或URI联合使用。第46页单元公式选择单元选项允许用户选择适当单元公式。MainMenu>Preprocessor>ElementType>Add/Edit/Delete…

“Options”buttonindialogbox若用命令,KEYOPT(1)用于PLANE182B-bar,URI和增强应变KEYOPT(2)用于SOLID185B-bar,URI和增强应变KEYOPT(6)用于全部实体/平面18x单元混合U-P。SOLID185实例:“完全积分”是B-Bar

“缩减积分”是URI

增强应变是第三个选项“纯位移”是缺省值

也可选择“混合U/P”第47页增强应变低阶完全积分单元形函数可被表示常曲率状态模式所增强，这些增加模式作为内在自由度，因其造成网格缝隙和重合而被称为非协调模式。非协调模式无非协调模式F2FFF2FFF2FFF2FF第48页记住增强应变为弯曲和几乎不可压缩应用而设计增强应变不能用于完全不可压缩分析，但对PLANE182和SOLID185能够与混合U-P公式结合使用，在下节讨论。增强应变有上述优点，但更花费计算机时间前面幻灯片提到附加内部DOF被凝聚在单元层次，但仍额外消耗计算机时间(和更大*.esav文件)。只有低阶四边形PLANE182和六面体SOLID185支持增强应变。假如单元扭曲，则增强应变在弯曲中将不利，尤其是梯形单元。增强应变第49页选择缩减积分选择缩减积分(又名B-bar方法,连续膨胀单元)用低一阶积分方法对体积项积分。应力状态可分解为静水压力(p)和偏差应力(s)两项。

上面方程中,ev是体积应变，ed是偏差应变.k是体积模量,G是剪切模量。第50页应变经过下式和位移相关:而计算[B]时,对体积项和偏差项使用不一样积分阶数。[Bv]以一个积分点计算(缩减积分)另首先,[Bd]以2x2积分点计算(完全积分)选择缩减积分第51页如前一幻灯片所表示，[B]体积项和偏差项不是以同一积分阶数计算，只有体积项用缩减积分，这就是该方法称为选择缩减积分原因。因为[B]在体积项上平均，所以也称为B-bar法。体积项[Bv]缩减积分事实使[Bv]因为没有被完全积分而‘软化’，这么允许求解几乎不可压缩行为和克服体积锁定。然而，因为偏差项[Bd]不变，依然存在寄生剪切应变，所以这个公式依然轻易剪切锁定。含有选择缩减积分单元有：plane182,solid185选择缩减积分（体积）第52页选择缩减积分总结总之,选择缩减积分在体积变形占优势问题中对几乎不可压缩材料行为(如塑性,超弹性)有用。单独B-Bar法对完全不可压缩问题不适用，但能够和混合U-P单元(以后讨论)结适用于完全不可压缩材料。B-Bar法不能用于弯曲占优势模型。一些单元支持选择缩减积分:可用于平面应变、轴对称和3D应力状态。体积锁定对平面应力不是问题,所以在这种情况下不需要B-Bar法。缺省时PLANE182和SOLID185用B-Bar法(KEYOPT(1)=0)。能用于各种本构模型。第53页一致缩减积分一致缩减积分(URI)采取比数值准确积分所需要阶数低一阶积分公式这和选择缩减积分类似，但体积和偏差项都用缩减积分。这个公式更灵活，可帮助消除剪切和体积锁定。体积项缩减积分能够求解几乎不可压缩问题。偏差项缩减积分预防弯曲问题中剪切锁定。然而URI可能会引发应变能为零变形模式，这被称为零能量或沙漏模式。第54页沙漏模式沙漏模式是因为变形而引发零应变能变形模式。如右图所表示两例，在只有一个积分点低阶单元中，此单个积分点未取得任何单元应变能。这可造成出现不切实际行为。第55页沙漏模式通常只是低阶URI单元中问题。只要在每一个方向上有多于一个单元,高阶URI单元零能量模式就不会传输。为控制沙漏模式ANSYS使用一个小沙漏刚度来控制变形零能量模式。ANSYS为沙漏刚度提供了缺省值。大部分情况下可直接使用缺省值，但也能够用一个实常数缩放因子改变沙漏刚度。任何情况下都应该监控由沙漏模式产生“虚假能量”，能够用单元表格项AENE来存放“虚假能量”。最好使“虚假能量”与总能量比值(AENE/SENE)小于5%。沙漏模式第56页·

有URI公式ANSYS低阶单元包含:

Plane182、Solid185、Solid45和Shell181。假如模型中发生沙漏模式，推荐采取步骤按优先次序排列以下所表示：去掉点载荷和点约束细化网格采取其它可选单元类型增大沙漏刚度缩放因子·

有URI公式ANSYS高阶（二次）单元包含:Plane82（采取2x2高斯积分规则）、Solid95（采取2x2x2高斯积分）。只有一个零能量模式，而且只要模型中有不止一个单元，零能量模式就不会传输。

推荐大部分应用采取这些单元，因其普通无沙漏模式困难。一致缩减积分第57页另首先，用户在使用URI时需要注意一些事情:低阶URI单元轻易沙漏，需要检验。低阶URI单元太柔软，尤其在弯曲占优势问题中，所以需要细化网格以使位移不被高估。低阶和高阶URI单元积分公式都比完全积分低一阶。这意味着对低阶单元应力在1点求值，对高阶单元在2x2或2x2x2点求值。所以，需要更多单元来捕捉应力梯度。URI不能用于完全不可压缩分析。一致缩减积分第58页缺省时大多数ANSYS高阶结构单元（PLANE82,PLANE183,SOLID186)）用URI，这是因为高阶单元不易沙漏且有许多优点，所以很具吸引力。SOLID95采取修正14-点积分格式，但当KEYOPT(11)=1时采取URI

缺省时大多数低阶单元不采取URI。对SOLID45和SOLID185（KEYOPT(2)=1）或PLANE182（KEYOPT(1)=1）时URI被激活对PLANE42,URI不可用，提议采取支持URIPLANE182除非特殊需要（如与LS-DYNA单元兼容）,对低阶单元勉励用户采取B-bar或增强应变代替URI。一致缩减积分第59页混合U-P公式混合U-P单元(又名杂交单元或Herrmann单元)经过内插(并求解)静水压力做为附加自由度来处理体积锁定。单独内插函数用于位移和静水压力DOF。因为压力可单独求解，所以静水压力精度和体积应变、体积模量或泊松比无关.ANSYS中有两种方法实现混合u-p

对几乎不可压缩用基于处罚混合U-P对几乎和完全不可压缩用Lagrange乘子法第60页基于处罚混合U-P基于处罚混合U-P基本方法是经过体积约束方程把静水压力(p)自由度在单元层次凝聚掉。这么,刚度矩阵仍基于位移而无须担心附加自由度。该公式用于超弹材料(Mooney-Rivlin)HYPER56,58,74和158也用于支持率相关和率无关塑性(Anand,等向强化)VISCO106-108该公式可用于几乎不可压缩分析。注意，依据是采取超弹性还是塑性，用户必须选择适当HYPER或VISCO单元类型。第61页Lagrange乘子混合U-P对几乎和完全不可压缩分析采取18x单元，用一个称之为Lagrange乘子法特殊单元公式。不像基于处罚混合U-P公式,Lagrange乘子法将P作为独立自由度来求解。静水压力自由度和‘内部结点’相联络，内部结点由ANSYS自动生成且对于用户是透明，是不能访问。该公式用于18x系列单元(KEYOPT(6)>0)(PLANE182-183,SOLID185-187)ANSYS将依据材料自动采取适当公式，所以对用户是透明。第62页混合U-P总结总之,对几乎和完全不可压缩材料,ANSYS提供了丰富应用混合U-P公式单元技术库。对几乎不可压缩超弹材料，用HYPER56,58,74,158或混合U-P18x系列单元。对几乎不可压缩弹塑材料，用18x系列混合U-P公式或VISCO106-108单元。对完全不可压缩超弹材料，用18x单元混合U-P公式。前面部分中讨论过，18x单元中混合U-P公式能够和其它单元公式结合。混合U-P本身能处理体积锁定问题对18x单元,可将混合U-P(KEYOPT(6)>0)和B-bar,URI或增强应变公式结合。第63页单元公式

•非协调模式：弯曲、体积变形（几乎不可压缩）•选择缩减积分(B-Bar)：体积变形（几乎不可压缩）•一致缩减积分(URI)：弯曲、体积变形（几乎不可压缩）•混合U-P公式：体积变形（完全不可压缩）第64页实体单元推荐传统单元轻易剪切和体积锁定，ANSYS中有很多单元技术处理这两个问题。通常依据模型选择单元技术，包含弯曲/体积变形和材料行为。只要可能，对非线性问题提议采取18x单元，因为:最新单元技术和18x单元结合，包含B-bar,URI,增强应变和混合U-P。18x系列单元技术和材料技术分开。这些单元含有丰富本构模型，这也有利于缩小单元选择范围。第65页实体单元推荐对高阶单元,缺省时采取URI。用户仅需考虑是假如材料是完全不可压缩，应该采取混合U-P。低阶单元选择一些指南以下:第66页实体单元推荐线性分析和小应变非线性分析任何含有附加位移形式低阶四边形/六面体单元(对PLANE42,SOLID45在非退化形式中缺省)。这些单元对剪切锁定和几乎不可压缩材料行为都有用。任何二阶单元，尤其是需要四面体网格CAD几何图形SOLID92(或SOLID187)。高阶四边形/六面体单元如PLANE183或SOLID186采取URI,URI对克服剪切锁定和几乎不可压缩行为也有用。第67页实体单元推荐有限应变非线性分析对大应变应用，首选低阶四边形/六面体单元(不会出现中间结点逆位问题)。先用B-Bar法;假如剪切锁定成为问题，用户能够切换到增强应变。高阶单元(缺省时用URI)也可接收。对18x单元，对几乎或完全不可压缩分析能够采取混合U-PKEYOPT(6)与其它技术结合。对大应变，需要细化网格和预测大应变区域以确保整个求解过程保持好单元质量。第68页壳单元-概述当结构总体厚度相对于经典长度很小时可使用壳单元，长度比厚度大20倍以上问题可决定使用壳单元。ANSYS中壳单元依据要求解问题类型采取不一样公式，三个基本壳公式包含:薄膜理论,““薄”壳理论和“厚”壳理论。第69页壳单元-概述薄膜理论

Shell41采取薄膜理论。Shell41忽略弯曲和横向剪切，只包含薄膜效应。经典Love-Kirchhoff理论

Shell63

是“薄”壳单元。Shell63包含弯曲和薄膜效应但忽略横向剪切变形。Reissner/Mindlin理论

Shell43,143,181,91,93和99是“厚”壳单元。其包含弯曲、薄膜和横向剪切效应。横向剪切被表示为整个厚度上常剪切应变,这种一阶近似只适合用于“中等厚度”壳体。第70页平面变形中壳单元平面内壳响应可认为是平面应力状态，所以对于壳单元不会出现体积锁定问题。(当绝对不可压缩，泊松比=0.5时Shell181支持超弹性)对于薄膜现象，壳单元平面公式与平面实体单元公式相同(非协调模式)。Shell41,43,63和181对于平面内变形支持非协调模式。Shell181也支持含有沙漏控制一致缩减积分(缺省选项)。第71页壳单元推荐线性分析如壳厚度非常小采取Shell63，Shell63单元不包含横向剪切效应。如横向剪切变形主要，对于均匀材料采取Shell43,Shell93或Shell143，对于复合材料采取Shell91或Shell99。注意含有一致缩减积分(缺省)单元Shell181

对大模型较快，但需要较细网格。第72页壳单元推荐非线性分析

等向强化塑性和超弹性采取Shell181。其优势包含：较小.esav文件，较少CPU时间，压力载荷刚度效果，能够导入初始应力，厚度改变。随动强化塑性，蠕变采取Shell143,Shell43和Shell93。Shell143适合用于小应变塑性，Shell93是弯曲壳(高阶)。第73页梁单元-概述梁单元可用于分析主要受侧向或横向载荷结构，长度对横截面比率超出20:1可作为梁单元应用标准。经典梁应用包含：机器主轴，房屋构架，桥梁等。ANSYS中可用两个梁单元公式为：Euler/Bernoulli梁

Beam3和Beam4包含弯曲、轴向和扭转变形。横向剪切变形不包含于单元公式中。Timoshenko梁

Beam188和Beam189

在单元公式中包含弯曲、轴向、扭转和横向剪切变形。第74页梁单元推荐线性分析对于线性模型采取Beam3,Beam4,Beam188或Beam189。Beam3和Beam4采取Hermitian多项式作为形函数而且在弯曲中含有三次响应。Beam188采取线性多项式作为形函数，Beam189采取二次多项式作为形函数。渐变截面采取beam44,beam54注意Beam188和Beam189需要更细化网格，然而，它们有许多优异前后处理特色。第75页梁单元推荐非线性分析采取Beam188和Beam189模拟各向同性强化塑性、大应变、屈曲(特征值和非线性屈曲)和/或大转动问题。用作壳加强单元，Beam188与Shell181完全兼容，而且Beam189与Shell93完全兼容。

第76页材料库及惯用非线性材料模型第77页定义材料性质时，首先给出弹性材料性质(EX、PRXY等)。然后给出非线性材料性质。EX屈服点T3T2T1材料属性定义第78页各向同性材料：

EX必须输入泊松比（PRXY或NUXY）默认为0.3

GXY＝EX/(2(1+NUXY))正交各向异性材料

全部参数必须输入（EX，EY，EZ，(PRXY，PRYZ，PRXZ，orNUXY，NUYZ，NUXZ)，GXY，GYZ，andGXZ)，无默认值普通各向异性材料

直接输入弹性（或柔度）矩阵线弹性属性定义第79页PRXY和NUXY意义、区分：PRXY为主泊松比，指是在单轴作用下，X方向单位拉（或压）应变所引发Y方向压（或拉）应变。NUXY为次泊松比，它代表了与PRXY成正交方向泊松比，指是在单轴作用下，Y方向单位拉（或压）应变所引发X方向压（或拉）应变。对于正交各向异性材料，需要依据材料数据起源确定数据输入方式。不过对于各向同性材料来说，选择PR*或NU*来输入泊松比是没有任何区分。泊松比意义第80页ANSYS材料库：…\ansys90\matlib\用户自定义材料库

--练习

材料库利用第81页非线性材料属性弹塑性：

·各种屈服准则：Mises、Hill、广义Hill、Drucker-Prager、Mohr-Coulomb

·各种强化方式：随动、各向同性、混合双线性、多线性粘塑性：高温金属蠕变：数十种蠕变模型，显式&隐式，与弹塑性联合使用非线性弹性粘弹性：玻璃类、塑料类材料超弹性：各种橡胶类、泡沫类材料膨胀：核材料混凝土材料……第82页弹性回顾:讨论塑性之前，先回顾一下金属弹性。弹性响应中，假如产生应力低于材料屈服点，卸载时材料可完全恢复到原来形状。从金属观点看，这种行为是因为延伸但没有破坏原子间化学键。因为弹性是因为原子键延伸，所以是完全可恢复。而且这些弹性应变往往是小。金属弹性行为最惯用虎克定律应力应变关系描述:第83页塑性回顾:塑性金属中也会碰到非弹性或塑性响应。超出屈服应力是塑性区域，塑性区域中卸载后残留一部分永久变形。假如考虑在分子层次上发生了什么，塑性变形是因为剪切应力(偏差应力)引发原子平面间滑移引发。位错运动实质是晶体结构中原子重新排列得到新相邻元素，从而造成不可恢复塑性应变。值得注意是，与弹性不一样，滑移不会引发任何体积应变(不可压缩条件)。第84页塑性回顾(续):因为塑性处理因为位移引发能量损失，所以它是非保守(路径相关)过程。延性金属支持比弹性应变大得多塑性应变。弹性变形实质上独立于塑性变形，所以产生超出屈服点应力仍产生弹性和塑性应变。因为假设塑性应变不可压缩，所以材料响应伴随应变增加变为几乎不可压缩

。es屈服点sy弹性塑性卸载第85页率无关塑性:假如材料响应和载荷速率或变形速率无关，称材料为率无关。低温时(<1/4或1/3熔点温度)大多数材料展现率无关行为和低应变速率。第86页增量塑性理论给出一个描述应力增量和应变增量(Ds和De)数学关系，用于表示塑性范围内材料行为。在增量塑性理论中，有三个基本组成部分:屈服准则流动准则强化规律第87页屈服准则对于单向拉伸试件，经过比较轴向应力与材料屈服应力，能够确定是否屈服。然而，对于多向应力状态，有必要去定义一个屈服准则。屈服准则是应力状态单值(标量)度量，能够很轻易地与单轴试验屈服应力相比较。所以假如知道应力状态和屈服准则，程序就能确定是否会发生塑性应变。屈服准则第88页…屈服准则:一个惯用屈服准则是范·米赛斯屈服准则。只要变形内能(等效应力)超出一定值，就会发生屈服。范·米赛斯等效应力定义为: 式中s1、s2和s3是主应力。当等效应力超出材料屈服应力时，屈服发生：范·米赛斯屈服准则第89页范·米赛斯屈服准则若在3D主应力空间中画出，vonMises屈服面是一个圆柱体。s2s1s3s1=s2=s3圆柱体以s1=s2=s3为轴排列。注意假如应力状态在圆柱体内，不发生屈服。这意味着假如材料在静水压力下(s1=s2=s3)，再大静水压力也不会引发屈服。从另一个角度看，偏离(s1=s2=s3)轴应力参加计算vonMises应力{s}。第90页从轴s1=s2=s3角度看，vonMises屈服准则以下所表示。e弹性塑性s2s1s3ssy主应力空间单轴应力－应变范·米赛斯屈服准则第91页缺省时，全部率无关塑性模型采取vonMises屈服准则，除非另外说明。双线性等向强化(BISO)多线性等向强化(MISO)非线性等向强化(NLISO)双线性随动强化(BKIN)多线性随动强化(KINH&MKIN)Chaboche非线性随动强化(CHAB)第92页Hill屈服准则(HILL)另一个有用屈服准则是Hill准则，它是各向异性(vonMises是各向同性)。Hill准则可看作是vonMises屈服准则延伸。Hill准则可写为：

六个常数（Rxx，Ryy，Rzz，Rxy，Ryz，Rxz）表示Hill屈服准则特征:第93页Hill屈服准则(HILL)Hill准则需要经过简单试验确定6个常数。前面常数（Rxx，Ryy，Rzz，Rxy，Ryz，Rxz）代表在给定方向屈服应力与参考屈服应力(vonMises)比率。对线弹性材料特征，可指定各向同性或正交各向异性特征(EX，EY，EZ等)Hill准则不描述强化;它仅描述屈服准则。Hill势与等向、随动和混合强化模型相结合。在这些模型中，vonMises用作‘参考’屈服应力。Hill模型则用来确定六个方向实际屈服应力值。s2s1s3ses2s3s3ys2y主应力空间单轴应力-应变第94页广义Hill势(ANISO)广义Hill势与Hill势相同，区分以下:广义Hill供非均质材料用(拉伸和压缩屈服比率不一样)。直接输入不一样方向屈服应力(应力单位)，不是屈服应力比率(无量纲)。强化规律是双线性等向强化。已经内置于材料定义中，所以不用发出TB，BISO命令。

无需指定额外强化准则。假设和温度无关。不支持18x单元。第95页广义Hill势(ANISO)广义Hill势理论屈服面可看作是在主应力空间内移动了变形圆柱体。因为各向异性(不一样方向屈服不一样)，所以圆柱屈服面变形(Hill准则)。因为屈服在拉伸和压缩中可指定为不一样，所以圆柱屈服面被初始移动。s2s1s3ses3s3yt主应力空间单轴应力-应变s3yc第96页强化规律:强化规律描述初始屈服准则怎样随不停发展塑性应变改变。强化规律描述在塑性流动过程中屈服面怎样改变。假如继续加载或者反向加载，强化规律确定材料何时将再次屈服。

弹性塑性加载后屈服面初始屈服面强化规律第97页…

强化规律:ANSYS所用基本强化规律有两个，用于要求屈服面修正:s2初始屈服面s1后继屈服面随动强化。屈服面大小保持不变，并沿屈服方向平移。等向强化。屈服面随塑性流动在全部方向均匀膨胀。s2初始屈服面s1后继屈服面对于小应变循环载荷，大多数材料显示出随动强化行为。强化规律第98页随动强化单轴试件随动强化应力-应变行为是:essy2sys’注意压缩时后继屈服减小量等于拉伸时屈服应力增大量，所以这两种屈服应力间总能保持2sy差值。(这叫做Bauschinger效应。)随动强化通惯用于小应变、循环加载情况。强化规律第99页…

随动强化:初始各向同性材料在屈服并经历随动强化后不再是各向同性。随动强化模型不适合于非常大应变模拟。essy2sys’强化规律第100页等向强化等向强化单轴试件应力-应变行为是:es’sy2s’s注意压缩后继屈服应力等于拉伸时到达最大应力。等向强化经惯用于大应变或百分比(非周期)加载模拟。强化规律第101页曲线形状ANSYS塑性模型支持三种不一样曲线形状:eseses双线性多线性非线性强化规律第102页ANSYS程序有许多塑性选项，允许将给定材料强化规律、曲线形状和率相关等紧密地匹配起来。这些塑性选项在高级结构非线性培训手册中讨论。第103页…

材料属性记住大应变塑性分析要求输入数据为真实应力-对数应变，而小应变分析能够用工程应力-应变数据。

假如所提供试验数据用工程应力-应变度量，那么在将它输入ANSYS进行大应变分析之前，必须转换为真实应力-对数应变数据。真实应力应变工程第104页…

材料属性:然而，在小应变水平，工程应力-应变值与真实应力-对数应变值几乎恒等。所以，真实应力-对数应变数据可用于普通情况。假如所提供试验数据用真实应力-对数应变计量，那么在输入ANSYS之前，即使对小应变分析也不需要转换为工程应力-应变。el

=ln(1+e) strue

=s(1+e)第105页材料属性–双线性随动强化:双线性随动强化(BKIN)用双线性应力-应变曲线表示，包含弹性斜率和剪切模量。采取随动强化Mises屈服准则，所以包含包辛格效应。该选项能够用于小应变和循环加载情况。esyeysET双线性随动强化所需输入数据是弹性模量E、屈服应力sy和剪切模量ET。

下面我们在ANSYS中来介绍材料定义过程第106页材料属性–多线性随动强化:多线性随动强化有两个选项:MKIN(固定表)和KINH(通用)。两种材料模型都用多线性应力-应变曲线模拟随动强化效应。这些选项用Mises屈服准则，对金属小应变塑性分析有效。MKIN和KINH都经过输入弹性模量和应力-应变数据点定义，弹性模量(E)输入步骤与BKIN模型相同。第107页…

多线性随动强化–固定表(MKIN):MKIN选项用Besseling或底层模型(见ANSYS理论手册)。MKIN选项最多允许五个应力-应变数据点，最多五条温度相关曲线。MKIN模型有以下附加限制:每一条应力-应变曲线必须用同一组应变值。曲线第一个点必须和弹性模量一致不允许有大于弹性模量斜率段(允许负斜率，但会造成收敛问题)。对于应变值超出输入曲线终点情况，假定为理想塑性材料行为。第108页…多线性随动强化–固定表(MKIN):输入非线性真实应力-对数应变数据:MKIN应力-应变选项:伴随温度升高无应力松弛(缺省)。用新权重因子重新计算总塑性应变。百分比缩放塑性应变以保持总塑性应变不变;符合Rice模型(推荐)。第109页…

多线性随动强化-通用(KINH):KINH选项去掉了MKIN模型强加一些限制。(KINH与BOPT=2，Rice模型MKIN有一样力学行为)。能够定义40条温度相关应力-应变曲线，每一条曲线能够有20个数据点。不一样温度曲线必须有相同数量点，然而不一样曲线应变值能够不一样。假设不一样应力-应变曲线上对应点代表特定低层温度相关屈服行为。第110页…

多线性随动强化-通用(KINH):定义KINH模型:在材料GUI中，双击Structural…Nonlinear…Inelastic…KinematicHardening…Multilinear(General)(续下页)第111页…

多线性随动强化-通用(KINH):输入非线性真实应力-对数应变数据能够定义五条温度相关曲线。点击添加应力-应变数据点。第112页…

多线性随动强化-通用(KINH):预览所输入材料属性:拾取对话框中“Graph”。注意:从材料模型界面生成材料数据表曲线图标题中有“preview”字样。第113页…

多线性随动强化-通用(KINH):一旦定义了材料属性，画应力-应变曲线图推荐步骤是:

UtilityMenu>Plot>DataTables…显示材料标识号。单个数据点有标识。第114页…

多线性随动强化(KINH):作为GUI备用，一样材料非线性属性能够经过以下命令行输入来定义:

/PREP7 MPTEMP，1，0 MPDATA，EX，1，，16000000 MPDATA，PRXY，1，，0。33 TB，KINH，1，1，8 TBTEMP，0 TBPT，，0。000625，10000 TBPT，，0。0025，15000 TBPT，，0。005，21000 TBPT，，0。01，29000 TBPT，，0。015，32600 TBPT，，0。02，34700 TBPT，，0。04，36250 TBPT，，0。1，39000 TBPLOT

第115页材料属性-双线性等向强化:双线性等向强化(BISO)也用双线性应力-应变曲线表示。采取等向强化vonMises屈服准则。该选项通惯用于金属塑性大应变情况。提议不要将双线性等向强化用于循环加载。esyeysET双线性等向强化需要输入值是弹性模量E、屈服应力sy和剪切模量ET。输入步骤与双线性随动强化模型相同。第116页材料属性–多线性等向强化:多线性等向强化(MISO)也用多线性应力－应变曲线表示。采取等向强化Mises屈服准则。该选项通惯用于百分比加载和金属塑性大应变情况。经过输入弹性模量和应力－应变数据点来定义多线性等向强化模型。输入步骤与KINH模型类似。第117页…

多线性等向强化(MISO):MISO选项最多允许100个应力－应变数据点及20条温度相关曲线。MISO模型有以下附加限制:曲线第一个点必须与弹性模量相对应。不允许有大于弹性模量或小于零斜率段。对于应变值超出输入曲线终点情况，假定为理想塑性材料行为。第118页…

多线性等向强化(MISO):定义MISO模型:在材料GUI中双击 Structural…Nonlinear…Inelastic…RateIndependent… IsotropicHardening…MisesPlasticity…Multilinear(按定义KINH相同步骤操作)第119页双线性随动强化材料输入多线性随动强化材料输入练习第120页制订分析方案降维技术Mesh200MPC（替换DOF耦合技术）模型输入与输出、合并技术高级有限元模型技术第121页制订分析方案第122页通常考虑分析原因制订分析方案是很主要。普通考虑以下问题：分析领域分析目标线性/非线性问题静力/动力问题分析细节考虑几何模型对称性单元类型网格密度单位制材料特征载荷求解器第123页通常考虑分析原因（续）制订分析方案好坏直接影响分析精度和成本（人耗工时，计算机资源等），但通常情况下精度和成本是相互冲突，尤其是分析较大规模和含有切割边界模型时更为显著。一个糟糕分析方案可能造成分析资源担心和分析方式受得限制。第124页确定适当分析学科领域实体运动，承受压力，或实体间存在接触施加热、高温或存在温度改变恒定磁场或磁场电流（直流或交流）气（液）体运动，或受限制气体/液体以上各种情况耦合结构热磁流体电耦合场准则第125页分析目标分析目标直接决定分析近似模型确实定。分析目标，就是这么一个问题答案：“利用FEA我想研究结构哪些方面情况？”结构分析:要想得到极高精度应力结果，必须确保影响精度任何结构部位有理想单元网格，不对几何形状进行细节上简化。应力收敛应该得到确保，而任何位置所作任何简化都可能引发显著误差。在忽略细节情况下，使用相对较粗糙单元网格计算转角和法向应力。复杂模型要求含有很好均匀单元网格，并允许忽略细节原因。准则第126页高效率建模技术在建立分析模型之前必须制订好建模方案：必须考虑那些细节问题？对称/反对称/轴对称？选取那种类型单元？线单元壳单元X－Y平面单元平面应力或应变单元轴对称单元谐单元实体单元专用单元线性单元/高阶单元/P单元四边形单元/三角形单元，块单元/四面体单元第127页高效率建模技术-细节处理对于分析不主要细节不应该包含在分析模型中。当从CAD系统传一个模型到ANSYS程序中时往往能够作大量简化处理。然而，诸如倒角或孔等细节能够是最大应力出现位置，这些细节对于你分析目标是十分主要。带倒角不带倒角第128页降维技术-对称性模型对称

—当物理系统形状、材料和载荷含有对称性时，就能够只对实际结构中含有代表性部分或截面进行建模分析，再将结果映射到整个模型上，就能取得相同精度结果。物理系统对称分析要求含有以下对称性条件：几何结构对称材料特征对称含有零位移约束存在非零位移约束第129页降维技术-对称性模型(续)对称类型轴对称即绕某一轴线存在对称性，这类结构如：电灯泡，直管，圆锥体，圆盘和圆屋顶。对称面就是旋转形成结构横截面，它能够在任何位置。大多数轴对称分析求解必须假定非零约束（边界），集中力、压力和体截荷均含有轴对称。然而，假如截荷不存在轴对称性，而且是线性分析，能够将截荷分成简谐成份，进行独立求解（然后进行叠加）。第130页对称类型(续)旋转对称即结构由绕轴分布几个重复部分组成，诸如涡轮叶片这类物体。大多数旋转对称分析求解要求非零位移约束（边界），集中力、压力和体载荷应含有对称性。然而，假如载荷不对称分布，而且假如是线性分析，它们能够利用周期对称求解。降维技术-对称性模型(续)第131页对称类型(续)平面

或

镜面对称即结构二分之一与另二分之一成镜面映射关系，对称位置（镜面）称为对称平面。大多数平面对称分析求解要求非零位移约束（边界），集中力、压力和体力应该对称。不过，假如这些载荷不对称，而且是线性分析，它们能够分成对称或反对称问题进行独立求解。该图显示了镜面对称和旋转对称降维技术-对称性模型(续)第132页对称类型(续)重复或平移对称即结构是由沿一直线分布重复部分组成，诸如带有均匀分布冷却节长管等结构。该对称要求非零位移约束，集中力、压力和体载荷应含有对称性。一个结构可能由多个对称平面，这么就能够利用对称性建立一个很小等效分析模型。图示模型含有镜面对称(2X)和重复对称降维技术-对称性模型(续)第133页在实际当中，能够利用对称模型进行分析能取得更加好分析结果，因为能够建立更准确、综合考虑各细节模型。降维技术-对称性模型(续)第134页用于划分单元，与求解无关。拖拉或扫掠划分网格时使用。注意：节点分布要与实体单元一致。例：生成一个弹簧形网格（solid45）Mesh200单元第135页MPC（替换DOF耦合技术）第136页不一样人建立不一样模型部分较大模型分割为若干小模型CdwriteCdread模型合并第137页可输出两部分内容：

数据库模型（Ansys命令格式）（除了实体模型及实体载荷外）实体模型与实体载荷（IGES命令格式）能够有选择地进行输出输出时，ansys给每一个文件写入适当

NUMOFF命令，确保以后将这些文件读入时不会和数据库中已经有模型发生冲突，这正是模型合并所要求。Cdwrite第138页读入由Cdwrite输出模型能够读入不一样模型到一个数据库，实现模型合并Cdread第139页两个平面模型合并（plane42单元）练习第140页高级建模技术第141页梁高级使用第142页梁梁单元是线单元，是3-D结构一维理想化模型梁单元比实体和壳单元更有效第143页梁属性建立梁第一步，同任何分析一样，先建立几何模型—通常是由关键点和线组成框架结构。然后定义以下梁属性:单元类型横截面材料特征第144页梁属性单元类型选择下面类型中一个:BEAM188—3-D,线性(2-node)BEAM189—3-D,二次函数(3-node)ANSYS有许多其它梁单元，但推荐使用BEAM188和189对绝大部分梁结构都适合支持线性和非线性分析,包含塑性，大变形和非线性失稳含有包含用各种材料模拟层状材料，复合材料，截面加强能力含有用户定义截面几何尺寸能力在前、后处理过程中轻易使用第145页梁属性横截面对BEAM188和189单元完整定义包含对横截面属性定义。

BeamTool提供了方便操作.Preprocessor>Sections>CommonSectns...选择想要形状，然后输入尺寸按Preview按钮观看形状,然后按OK.若有多个横截面，必须给每个横截面指定编号（任意定义名称）第146页梁属性工字梁横截面样本预览以下(SECPLOT)除了预先定义好横截面形状之外，ANSYS允许用户经过建立二维实体模型来建立自己“自定义”横截面形状同标准横截面一样，能够把自定义横截面和想要尺寸保留到横截面库中方便日后使用。第147页梁属性“自定义”横截面形状步骤:建立面指定线分割数保留截面编辑截面（若需要，如定义复合材料截面等）读入截面(使用时)举例：有圆孔方形梁

截面上不一样材料第148页梁属性材料属性线性和非线性材料属性均可全部梁属性定义好以后，下一步是对几何模型进行网格划分第149页梁网格划分用梁单元对几何模型做网格划分包含三个主要步骤:指定线属性指定线分割尺寸划分网格

MeshTool提供了上述三个步骤便利操作第150页梁网格划分步骤1:指定线属性梁网格划分线属性包含:材料号横截面号方向关键点相对于梁轴线，横截面是怎样放置全部横截面类型都需要指定单个关键点能够分配给多条线(即不需要为每条线指定独立关键点)每条线端点都有它方向关键点，允许横截面绕梁轴线扭转。第151页梁网格划分使用方向关键点例子:第152页梁网格划分使用MeshTool单元属性指定线属性(或选择想要线和使用LATT命令)拾取线BEAM188&189单元附加属性第153页梁网格划分步骤2:线分割对BEAM188和189单元，提议不要把整个梁看成一个单元使用MeshTool“SizeControls”指定想要线分割数(或用LESIZE命令).第154页梁网格划分步骤3:生成网格先保留数据库文件(Toolbar>SAVE_DB或使用SAVE命令).按下MeshTool中Mesh按钮(或执行LMESH,ALL命令)生成网格拾取线第155页梁网格划分在单元绘图中显示横截面形状,激活显示单元形状:UtilityMenu>PlotCtrls>Style>SizeandShape…或使用命令/ESHAPE,1第156页梁网格划分网格划分完成后,接着施加荷载并求解第157页加载梁经典加载包含:位移约束施加在节点或关键点上力施加在节点或关键点上压力Solution>Apply>Pressures>OnBeams或使用SFBEAM命令（力作用面参见help文件）重力或旋转速度作用在整个结构上第158页求解，查看结果获取解答:先保留数据库文件.求解.(或把载荷写入载荷步文件，然后求解全部载荷步)查看结果方法同应力分析相同:观察变形观察反力画应力、应变图BEAM188和189单元主要优势是应力能够直接在单元上观看（同壳和实体单元），必须激活单元形状显示。第159页演示:恢复数据库文件frame.db(包含线，关键点，载荷，单元类型,材料和两个横截面)。画出两个已定义横截面(SECPLOT,1&2)。用BeamTool定义第三个横截面：ID=3:Name=peak,Sub-type=box(空心矩形),W1=6,W2=6;T1=T2=T3=T4=0.25打开MeshTool,GPLOT,对下面线属性赋值：斜线:mat=1,secnum=3,方向关键点KP=100左垂线:mat=1,secnum=2,方向关键点KP=102右垂线:mat=1,secnum=2,方向关键点KP=101左前水平线:mat=1,secnum=1,方向关键点KP=1右后水平线:mat=1,secnum=1,方向关键点KP=3对全部线指定size=20。存放，然后LMESH,ALL，然后/ESHAPE,1并EPLOT对关键点9施加fy方向，大小为-10000lb载荷，约束4个底部关键点全部自由度。求解,观察结果：变形图，反力，应力SX(=轴向+弯曲)。选择横截面编号是3单元，画应力图。对2号横截面重复上面操作。第160页练习建筑框架第161页壳高级使用第162页壳用于薄面板或曲面模型，壳分析应用基本标准是每块面板主尺寸不低于其厚度10倍。第163页壳使用薄壳(Love/Kirchhoff)假设最初垂直于壳中面横截面在加载过程中保持平直并垂直于中性轴，该假设不包含剪切变形。中厚壳(Mindlin/Reissner)假设最初垂直于壳中面横截面在加载过程中保持平直但不再保持垂直于中性轴，所以剪切应变在横截面内是常数。第164页壳单元壳单元补充说明:大多数ANSYS壳单元假设单元和结点位置描述单元中面。对低阶单元，用SHELL181SECOFFSET(上,下或用户定义偏移量)。对高阶单元，用SHELL91和99(复合壳)来模拟节点偏移到上下表面壳。对非线性分析，不一样壳单元在面内和面外有不一样积分点数。比如,含有URISHELL181在面内有1个积分点，在厚度方向上有5个。特定单元详细说明可参阅理论手册第14章。注意SHELL181在厚度上能够有用户定义积分点。第165页SHELL181SHELL181属于18x系列单元，因为其丰富特点，对非线性应用提议选择该单元。单元技术考虑横向剪切中等‘厚’壳单元URI(缺省)或面内行为不协调模式对壳单元横截面定义使用截面概念支持层定义(复合)本构模型和其它壳单元相比,SHELL181支持大多数非线性本构模型，包含率无关塑性，粘塑性/蠕变和超弹性对复合单元，用户可将线性和/或非线性材料属性结合第166页SHELL181截面定义SHELL181使用“截面”定义假如没有定义壳截面，依然支持实常数定义。然而壳截面功效更强大，更灵活，更易使用，所以是推荐输入方法。截面定义能够输入18x单元支持任何类型线性或非线性材料层(复合)。在截面上定义层方向和厚度方向积分点结点能够定义为位于上下表面或用户定义位置经过SECFUN命令更易定义渐变壳单元(无需使用RTHICK)壳截面基本原理和BEAM188/189梁横截面定义一致(后面讨论)第167页SHELL181截面定义先定义SHELL181单元类型和全部用到材料性能。然后激活壳截面GUI:MainMenu>Preprocessor>Sections>-Shell-Add/Edit…

第168页SHELL181截面定义本例中，定义一个复合截面例子。壳截面GUI>Layup标签输入壳截面名字(最多8个字符)和独有ID号。经过简易按钮添加或删除不一样层。第169页SHELL181截面定义方便地布置横截面定义轻易定义厚度、材料ID、取向和积分点数。截面偏移能够指定为中间、上、下或用户定义面。第170页SHELL181截面定义在“Controls”标签中指定其它参数。壳截面GUI>SectionControls标签大多数时候，缺省值已足够，但用户能够定义沙漏控制、横向剪切刚度等。第171页SHELL181截面定义总结标签提供基于文本总结，用户也可绘出截面来确认叠层。壳截面GUI>Summary标签MainMenu>Preprocessor>Sections>-Shell-PlotSection…第172页SHELL181截面定义下面命令提供和壳截面GUI相同功效:Defineshellsectionandname

SECTYPE,SECID,Shell,Subtype,Name,REFINEKEYDefineeachshelllayerproperty

SECDATA,A,Iyy,Iyz,Izz,Iw,J,CGy,CGz,SHy,SHzDefineshelloffsets

SECOFFSET,LocationDefineadditionalshellcontrols

SECCONTROLS,--,TXZ,--,TXY,ADDMASDefineshellthicknessvariation

SECFUN,%table%在下面参考资料中可得到更多信息StructuralAnalysisGuide