ansys中的单元类型的选择

a98798wc

单元类型的选择，跟你要解决的问题本身密切相关。在选择单元类型前，首先你要对问题本
身有非常明确的认识，然后，对于每一种单元类型，每个节点有多少个自由度，它包含哪些
特性，能够在哪些条件下使用，在ANSYS 的帮助文档中都有非常详细的描述，要结合自己
的问题，对照帮助文档里面的单元描述来选择恰当的单元类型。
1.该选杆单元（Link）还是梁单元(Beam)？
这个比较容易理解。杆单元只能承受沿着杆件方向的拉力或者压力，杆单元不能承受弯
矩，这是杆单元的基本特点。
梁单元则既可以承受拉，压，还可以承受弯矩。如果你的结构中要承受弯矩，肯定不能选杆
单元。
对于梁单元，常用的有beam3,beam4,beam188这三种，他们的区别在于：
1)beam3是2D的梁单元，只能解决2维的问题。
2)beam4是3D的梁单元，可以解决3维的空间梁问题。
3)beam188是3D梁单元，可以根据需要自定义梁的截面形状。
2.对于薄壁结构，是选实体单元还是壳单元？
对于薄壁结构，最好是选用shell 单元，shell 单元可以减少计算量，如果你非要用实体
单元，也是可以的，但是这样计算量就大大增加了。而且，如果选实体单元，薄壁结构承受
弯矩的时候，如果在厚度方向的单元层数太少，有时候计算结果误差比较大，反而不如shell
单元计算准确。
实际工程中常用的shell 单元有shell63,shell93。shell63 是四节点的shell单元(可以
退化为三角形)，shell93是带中间节点的四边形shell单元(可以退化为三角形),shell93单元由
于带有中间节点，计算精度比shell63更高，但是由于节点数目比shell63多，计算量会增大。
对于一般的问题，选用shell63就足够了。
除了shell63,shell93 之外，还有很多其他的shell 单元，譬如shell91,shell131，shell163
等等，这些单元有的是用于多层铺层材料的，有的是用于结构显示动力学分析的，一般新手
很少涉及到。通常情况下，shell63单元就够用了。
3.实体单元的选择。
实体单元类型也比较多，实体单元也是实际工程中使用最多的单元类型。常用的实体单
元类型有solid45, solid92,solid185,solid187这几种。
其中把solid45,solid185可以归为第一类，他们都是六面体单元，都可以退化为四面体和
棱柱体，单元的主要功能基本相同,(SOLID185 还可以用于不可压缩超弹性材料)。Solid92,
solid187可以归为第二类，他们都是带中间节点的四面体单元，单元的主要功能基本相同。
实际选用单元类型的时候，到底是选择第一类还是选择第二类呢？也就是到底是选用六
面体还是带中间节点的四面体呢？
如果所分析的结构比较简单，可以很方便的全部划分为六面体单元，或者绝大部分是六
面体，只含有少量四面体和棱柱体，此时，应该选用第一类单元，也就是选用六面体单元；
如果所分析的结构比较复杂，难以划分出六面体，应该选用第二类单元，也就是带中间节点
的四面体单元。
新手最容易犯的一个错误就是选用了第一类单元类型(六面体单元)，但是，在划分网格
的时候，由于结构比较复杂，六面体划分不出来，单元全部被划分成了四面体，也就是退化
的六面体单元，这种情况，计算出来的结果的精度是非常糟糕的，有时候即使你把单元划分
的很细，计算精度也很差，这种情况是绝对要避免的。
六面体单元和带中间节点的四面体单元的计算精度都是很高的，他们的区别在于：一个
六面体单元只有8个节点，计算规模小，但是复杂的结构很难划分出好的六面体单元，带中
间节点的四面体单元恰好相反，不管结构多么复杂，总能轻易地划分出四面体，但是，由于
每个单元有10个节点，总节点数比较多，计算量会增大很多。
前面把常用的实体单元类型归为2类了，对于同一类型中的单元，应该选哪一种呢？通
常情况下，同一个类型中，各种不同的单元，计算精度几乎没有什么明显的差别。选取的基
本原则是优先选用编号高的单元。比如第一类中，应该优先选用solid185。第二类里面应该
优先选用solid187。ANSYS的单元类型是在不断发展和改进的，同样功能的单元，编号大的
往往意味着在某些方面有优化或者增强。
对于实体单元，总结起来就一句话：复杂的结构用带中间节点的四面体，优选solid187，
简单的结构用六面体单元，优选solid185。.
总结：
线单元：用于单个单元上应力为常数的情况
梁单元：用于螺栓、薄壁管件、角钢、型材或细长薄膜构建等模型
杆单元：用于弹簧、螺杆、预应力螺杆或桁架等模型
弹簧单元：用于弹簧、螺杆、细长结构或通过刚度等效替代复杂结构等模型
壳单元：用于薄板或曲面模型（面板厚度需小于其版面尺寸的1/10）
面单元：普遍用于各种2D 模型或可简化为2D的模型
实体单元：用于各种3D实体模型

dujunmin

好帖，顶起来。

itmaybe

路过看看

nwpuhejie

好好好啊

wangyg517

感谢LZ，希望用的体会心得的文章多谢

沐雨童生

好东西！

nd001

好东西，适合初学者

zjy6461315

菜鸟，求指导

809386521

好贴，谢谢！