单元采用完整的牛顿-拉夫森方法计算最好(那是默认的计算控制选项)。对于非线性问题,那由大转动决定,要求不可以使用pred,on。
注意仅仅可以分析适当厚度的梁。参考\来获取更多信息。 当一种截面有多种材料复合的时候,/eshape 用来提出应力等值线(和其他数值), 单元平均通过材料边缘的应力。为了限制这样的行为,在材料周围运用小截面元。没有输入选项来通过这样的行为。
当用SSTIF,ON 定义应力强化时,在几何非线性分析(NLGEOM,ON) 适用。在几何线性分析中是忽略的(NLGEOM,OFF)。预应力可以通过pstres 命令激活。
Beam188 产品的限制
当beam188 在如下情况被使用的时候,定期产品—对于该单元的特殊限制以及普遍的假设和限制在以前的部分被给出。
Ansys 专业版
仅仅专业特征允许应力强化和大变形。
SHELL43单元描述:
4 节点塑性大应变单元
SHELL43 适合模拟线性、弯曲及适当厚度的壳体结构。单元中每个节点具有六个自由度:沿x、y和z 方向的平动自由度以及绕x、y和z 轴的转动自由度。平面内两个方向的形状必变都是线性的。对于平面外的运动,用张量组的混合内插法(a mixed interpolation of tensorial components)。
单元具有塑性、蠕变、应力刚化、大变形和大应变的特性。关于此单元更详细的性能可参见ANSYS, Inc. Theory Reference中的SHELL43。如果是薄壳或者塑性和蠕变不需考虑,弹性的四边性壳单元(SHELL63)就可以了。如果遇到收敛困难或者需要考虑大应变时,可选择SHELL181 单元。当然,对于非线性结构分析我们推荐选择SHELL181 单元。
图43.1 SHEll43单元几何图示
其中:XIJ=没有定义单元坐标系时的X 轴 X=定义了单元坐标系时的X 轴
SHELL43 单元的输入数据:
图43-1 给出了此单元的几何形状、节点位置和坐标系设置。单元由四个节点、四个壳厚度以及正交各向异性的材料特性确定。在三角形、棱形和四面体单元一章中已经提到,当把节点K 和节点L 定义为同一个节点时就形成了三角形单元。
正交各向异性材料的方向与单元坐标系的方向一致。单元坐标系的方向已经在坐标系一章中描述过。单元X 轴可以从X 轴向Y 轴旋转一个角度THETA。
单元需要有一个有效的厚度。随着在每个角节点处输入的厚度值的不同,假定厚度在单元面积上平滑变化。如果单元厚度不变,只输入TK(I)就可以了。如果厚度不是常数,必须分别输入四个节点的厚度值。
单元名义上绕Z轴的平面内的转动刚度由KEYOPT(3)(=0 或1)确定。另外一个真实的转动刚度(Allman 转动)相应在由KEYOPT(3)=2 来定义。这样的话,实常数ZSTIF1 和ZSTIF2 就被用来控制Allman 转动理论中的两个伪零能量模态。ZSTIF1 和ZSTIF2 的默认值分别为1.0E-6 和1.0E-3。ADMSUA 是每单位面积的质量。
单元荷载在节点和单元荷载一章中已经讲过。压力被当做单元面上的表面荷载输入,如图43-1 的圆圈数字所示。正向表示指向单元表面。边界压力按单位长度的力来输入。温度可当成作用在角点位置(1-8)的单元体力输入,如图43-1所示。第一个角温度T1 默认值是TUNIF,如果其它的温度都不指定,它们的值也自动按T1 取值。如果只输入了T1 和T2,T1 值会赋给T1、T2、T3 和T4,而输入的T2 值会赋给T5、T6、T7 和T8。对于任何其它的输入方案,未指定温度时默认都是TUNIF。
SHELL43 输入总结.给出了此单元的输入参数总结。一般的单元输入描述请参考单元输入一章。
SHELL43 单元输入总结:
Nodes (节点)
I, J, K, L
Degrees of Freedom (自由度)
UX, UY, UZ, ROTX, ROTY, ROTZ
Real Constants (实常数)
TK(I), TK(J), TK(K), TK(L), THETA, ZSTIF1 ZSTIF2, ADMSUA
See Table 43.1: \for a description of the real constants Material Properties (材料特性)
EX, EY, EZ, (or PRXY, PRYZ, PRXZ or NUXY, NUYZ, NUXZ),
ALPX, ALPY, ALPZ (or CTEX, CTEY, CTEZ or THSX, THSY, THSZ), DENS, GXY, GYZ, GXZ, DAMP Surface Loads (表荷载)
压力.
face 1 (I-J-K-L) (bottom, in +Z direction), face 2 (I-J-K-L) (top, in -Z direction),
face 3 (J-I), face 4 (K-J), face 5 (L-K), face 6 (I-L)
Body Loads (体荷载)
温度.
T1, T2, T3, T4, T5, T6, T7, T8
积分能量.
FL1, FL2, FL3, FL4, FL5, FL6, FL7, FL8
Special Features (特殊性质)
塑性 蠕变
应力硬化 大变形 大应变 单元生死 自适应下降 KEYOPT(3)
附加位移形变:
0--
包括平面内附加位移形变
1 --
不考虑附加位移形变
2 --
考虑Allman 转动刚度 (需用到实常数ZSTIF1 和ZSTIF2)
KEYOPT(4)
单元坐标系定义:
0 --
无用户子程序定义单元坐标系
4 --
单元X 轴位置由用户子程序 USERAN 确定
注意
参见 Guide to ANSYS User Programmable Features介绍用户添加子程序
KEYOPT(5)
附加单元输出:
0 --
基本单元结果
1 --
重复所有积分点和顶面、中面和底面的基本结果
2 --
结点应力结果
KEYOPT(6)
非线性积分点输出:
0 --
基本单元结果
1 --
非线性积分点输出
表 43.1 SHELL43 单元实常数 No. 名称 结点I处壳厚度 结点J处壳厚度 结点K处壳厚度 描述 1 TK(I) 2 TK(J) 3 TK(K) No. 名称 结点L处壳厚度 单元X轴转角 描述 4 TK(L) 5 THETA 6 ZSTIF1 7 ZSTIF2 8 ADMSUA Allman 转动控制常数 (当 KEYOPT(3) = 2时,可用) Allman 转动控制常数 (当 KEYOPT(3) = 2时,可用) 附加质量/单位面积 SHELL43 单元输出数据: 此单元有两种结构输出形式:
? ?
? 总体结点结果中的结点位移输出 ? 表
43.2: \单元输出定义\中给出的附加单元输出
?一些输出项目见 图 43.2: \的应力输出\。
单元应力的方向和力的合成(NX,MX,TX 等)平等于单元坐标系。基本的单元结果输出位置在单元上表面I-J-K-L 的中心、单元质心和单元下表面I-J-K-L 的中心。对于三角形单元情况,表面中心和单元质心到平均值。更一般的结果输出描述请参见结果输出一章。查看结果的方式请参考Ansys 基本分析向导。
图43.2 SHELL43 单元应力输出
其中:XIJ=没有定义单元坐标系时的X 轴 X=定义了单元坐标系时的X 轴
单元输出定义表用以下规则标记:
名称一栏里的冒号(:)表示此项可用组合名字的方法使用[ETABLE, ESOL]。O
栏表示结果可以在jobname.out输出文件中找到;R 栏表示结果可以在结果文件中找到。在O栏或者R栏中的Y表示该项结果总是能够得到;数字表示该项结果是有条件才能得到的,条件请在脚注中参阅;符号.-.表示该项结果不可得到。
表 43.2 SHELL43 单元输出定义 名称 EL NODES MAT THICK VOLU: XC, YC, ZC PRES TEMP LOC S:1, 2, 3 S:INT S:EQV 单元号和名字 结点 - I, J, K, L 材料号 平均厚度 体积 结果描述位置 定义 O R Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y 3 在结点 I, J, K, L上的压力 P1; P2 at I, J, K, L; P3 atJ, I; P4 at K, Y Y J; P5 at L, K; P6 at I, L 温度T1, T2, T3, T4, T5, T6, T7, T8 TOP, MID, BOT, 或者积分点位置 主应力 应力强度 等效应力 Y Y 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 Y Y - Y 2 2 - 2 2 2 - 2 2 2 2 2 2 2 Y Y Y Y Y Y S:X, Y, Z, XY, YZ, XZ 应力 EPEL:X, Y, Z, XY, 弹性应变 YZ, XZ EPEL:1, 2, 3 EPEL:EQV 主弹性应变 等效弹性应变 [4] EPTH:X, Y, Z, XY, 平均温度应变 YZ, XZ EPTH:EQV 等效温度应变 [4] EPPL:X, Y, Z, XY, YZ, 平均塑性应变 XZ EPPL:EQV 等效塑性应变 [4] EPCR:X, Y, Z, XY, 平均蠕变应变 (X, Y, Z, XY, YZ, XZ) YZ, XZ EPCR:EQV NL:EPEQ NL:SRAT NL:SEPL T(X, Y, XY) M(X, Y, XY) N(X, Y) 等效蠕变应变 [4] 平均等效塑性应变 试探应力与屈服面应力的比率 从应力应变曲线得到平均等效应力 单元平面内X, Y, 和 XY 方向的力 单元 X, Y, 和 XY方向的弯矩 单元平面内X, Y, 和 XY 方向的力 1. 这些应力结果按单元顶面、中面和底面分别输出 (如果KEYOPT(5) = 1也可按所有积分点输出)
2. 如果单元是非线性材料,则按单元顶面、中面和底面输出非线性结果