文档介绍：ansys 单元介绍 ANSYS 的两种有限元单元应用研究已有 50 次阅读 2012-3-9 16:49 | 个人分类:ANSYS| 系统分类: 科研日志 ANSY S 有限元分析软件是世界上最大的有限元分析软件公司之一的美国 ANSYS 公司开发的产品, 主要用于结构、流体、电场、磁场和声场等物理场独立或祸合分析, 功能强大、应用广泛, 是一个便于学****和使用的优秀有限元分析程序。软件提供的分析类型如: 结构静力分析、结构动力学分析、结构非线性分析、热分析、电磁场分析、流体动力学分析、声场分析、压电分析等, 为广大工程设计人员提供一个很好的计算设计分析平台。在 ANSYS 得到广泛应用的同时, 许多技术人员对 ANSYS 程序的了解和认识还不够系统、全面, 在工作和研究中存在许多隐患和障碍, 尤为突出的是有限元网格划分时, 对于不同实体单元的选择没有一个明确的标准, 因此进行分析的时候往往会得出不太准确的结果。本文结合分析实例, 对于实体网格划分时 SOLID45 单元和 SOLID95 单元的区别作一研究。 1 实体单元的选择和网格划分有限元的求解有限元法的基本思想是把复杂的形体拆分为若干个形状简单的单元, 利用单元节点变量对单元内部变量进行插值来实现对总体结构的分析, 将连续体进行离散化, 即称网格划分。离散而成的有限元集合将替代原来的弹性连续体,所有的计算分析都将在这个模型上进行。因此, 实体单元的选择和网格的划分将关系到有限元分析的规模、速度和精度以及计算的成败。 SOLID45 单元简介 SOLID45 单元用于构造三维固体结构。单元通过 8 个节点来定义,每个节点有 3 个沿着 x,y,z; 方向平移的自由度。单元具有塑性、蠕变、膨胀、应力强化、大变形和大应变能力。类似的单元有适用于各向异性材料的 SOLID64 单元。 SOLID45 单元的更高阶单元是 SOLID95 ,单元由 8 个节点和各向同性的材料参数来定义。各向同性材料方向对应于单元坐标系方向,单元载荷包括节点载荷和单元载荷。 SOLID95 单元简介 SOLID95 是 SOLID45(3 维8 节点) 高阶单元形式,此单元能够容许不规则形状, 并且不会降低精确性, 特别适合边界为曲线的模型; 同时, 其偏移形状的兼容性好, SOLID95 有 20 个节点定义,每个节点有 3 个自由度, (X,Y,Z 方向), 此单元在空间的方位任意, 本单元具有塑性、蠕变、辐射膨胀、应力刚度、大变形以及大应变的能力, 并且提供不同的输出项。 2 实例分析 仿真分析模型及结果虚拟三维 CAD 模型如图 3 所示,在 ANSYS 中对该虚拟三维模型划分网格,分别分两种单元划分网格: (1) 第一种为 8 节点 SOLIU45 单元, (2) 第二种为 20 节点 SOLID95 单元, 在 ANSYS 中分别对这两种模型进行模态计算( 其中模型下底面固定), 求得的各阶模态分别如表 1 所示。其中图 4 所示为用 SOLID45 单元划分网格模型的第一阶模态,图5所示为用 SOLTD9 5 单元划分网格模型的第一阶模态, 并且由表1 中得出, SOLID45 单元模型的第一阶频率为 60. 227Hz ,而 SOLID95 单元模型的第一阶频率为 44. 127