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2024-10-16 23:30本頁面
【正文】 with ANSYS/FLOTRAN 培訓(xùn)手冊 2021， 4 殼單元 概述 ? 當(dāng)結(jié)構(gòu)的總體厚度相對于典型長度很小時(shí)可使用殼單元，長度比厚度大十倍以上的問題可決定使用殼單元。 ? 公開的文獻(xiàn)中有各種殼理論，這源于對殼位移的不同近似描述。 ? ANSYS 中的殼單元根據(jù)要求解的問題類型采用不同的公式 ，三個(gè)基本的殼公式包括 : 薄膜理論 ,““薄”殼理論和“ 厚”殼理論。 CFD Analysis with ANSYS/FLOTRAN 培訓(xùn)手冊 2021， 4 殼單元 概述 薄膜理論 ? Shell41 采用薄膜理論。 Shell41 忽略彎曲和橫向剪切，只包含薄膜效應(yīng)。 經(jīng)典 LoveKirchhoff 理論 ? Shell63 是 “ 薄 ” 殼單元。 Shell63 包含彎曲和薄膜效應(yīng)但忽略橫向剪切變形。 Reissner/Mindlin 理論 ? Shell43, 143, 181, 91, 93 和 99 是“ 厚”殼單元。其包含彎曲、薄膜和橫向剪切效應(yīng)。橫向剪切被表示為整個(gè)厚度上的常剪切應(yīng)變 ,這種一階近似只適用于“ 中等厚度”殼體。 CFD Analysis with ANSYS/FLOTRAN 培訓(xùn)手冊 2021， 4 平面變形中的殼單元 ? 平面內(nèi)殼的響應(yīng)可認(rèn)為是平面應(yīng)力狀態(tài)， 因此對于殼單元不會(huì)出現(xiàn)體積鎖定問題。 (當(dāng)絕對不可壓縮，泊松比 = 時(shí) Shell181 支持超彈性 ) ? 對于薄膜現(xiàn)象，殼單元的平面公式與平面實(shí)體單元的公式相似 (非協(xié)調(diào)模式 )。 ? Shell41, 43, 63 和 181 對于平面內(nèi)變形支持非協(xié)調(diào)模式。 ? Shell181 也支持具有沙漏控制的一致縮減積分 (缺省選項(xiàng) )。 CFD Analysis with ANSYS/FLOTRAN 培訓(xùn)手冊 2021， 4 殼單元推薦 線性分析 ? 如殼的厚度非常小采用 Shell63， Shell63單元不包含橫向剪切效應(yīng)。 ? 如橫向剪切變形重要，對于均勻材料采用 Shell43, Shell93或 Shell143 ， 對于復(fù)合材料采用 Shell91 或 Shell99 。 ? 注意具有一致縮減積分 (缺省 )的單元 Shell181 對大模型較快，但將需要較細(xì)的網(wǎng)格。 CFD Analysis with ANSYS/FLOTRAN 培訓(xùn)手冊 2021， 4 殼單元推薦 非線性分析 等向強(qiáng)化塑性和超彈性 采用 Shell181。 其優(yōu)勢包括：較小的 .esav 文件，較少的 CPU 時(shí)間，壓力載荷剛度效果，可以導(dǎo)入初始應(yīng)力，接觸分析中厚度變化。 運(yùn)動(dòng)強(qiáng)化塑性，蠕變 采用 Shell143, Shell43 和 Shell93。 Shell43 和 Shell143 適用于小應(yīng)變塑性， Shell93是彎曲的殼 (高階 )。 CFD Analysis with ANSYS/FLOTRAN 培訓(xùn)手冊 2021， 4 梁單元 概述 梁單元可用于分析主要受側(cè)向或橫向載荷的結(jié)構(gòu)，典型的梁應(yīng)用包括：機(jī)器主軸，房屋構(gòu)架，橋梁等。 ANSYS中可用的兩個(gè)梁單元公式為： Euler/Bernoulli 梁 Beam3 和 Beam4 包括彎曲、軸向和扭轉(zhuǎn)變形。橫向剪切變形不包括于單元公式中 (但可作為柔性因子應(yīng)用 )。 Timoshenko 梁 Beam188 和 Beam189 在單元公式中包括彎曲 、軸向、扭轉(zhuǎn)和橫向剪切變形。 CFD Analysis with ANSYS/FLOTRAN 培訓(xùn)手冊 2021， 4 梁單元推薦 線性分析 ? 對于線性模型采用 Beam3, Beam4, Beam188 或 Beam189。 Beam3 和 Beam4 采用 Hermitian 多項(xiàng)式作為形函數(shù)并且在彎曲中具有三次響應(yīng)。 Beam188 采用線性多項(xiàng)式作為形函數(shù)， Beam189 采用二次多項(xiàng)式作為形函數(shù) (可作為彎曲梁 )。 ? 注意有限應(yīng)變梁需要更細(xì)化的網(wǎng)格，然而， Beam188 和 Beam189 具有許多優(yōu)秀的前后處理特色 ，使其非常適于處理線性模型。 CFD Analysis with ANSYS/FLOTRAN 培訓(xùn)手冊 2021， 4 梁單元推薦 非線性分析 ? 采用 Beam188 和 Beam189 模擬 各向同性強(qiáng)化塑性、大應(yīng)變、屈曲 (特征值和非線性坍塌 ) 和 /或大轉(zhuǎn)動(dòng)問題。 ? 用作殼加強(qiáng)單元， Beam188 與 Shell181 完全兼容，并且 Beam189 與 Shell93 完全兼容。 ? 注意所有梁單元假定無約束的斷面扭曲，當(dāng)扭曲約束是重要的時(shí)，采用殼單元來 模擬 梁結(jié)構(gòu)。 CFD Analysis with ANSYS/FLOTRAN 培訓(xùn)手冊 2021， 4 Beam188 和 Beam189 由于 Beam188 和 Beam189 對剪切變形采用一次近似 (厚度方向?yàn)?常剪切應(yīng)力 )，故其只應(yīng)用于比較細(xì)長的梁。可用如下方法近似估計(jì)， (GAL2)/(EI) 30, 其中 L 是所有單元的總體長度 ( 不是單個(gè)單元的長度 )。 因彎曲響應(yīng)是線性或二次的，故長度方向采用多個(gè)單元 L CFD Analysis with ANSYS/FLOTRAN 培訓(xùn)手冊 2021， 4 位移約束方程 ? 方程式 CONST=c1*Lab1(NOD1)+c2*Lab2(NOD2)+c3*Lab3(NOD3) ? 命令 CE， NEQN， CONST， NOD1， Lab1， C1， NOD2，Lab2， C2…. CFD Analysis with ANSYS/FLOTRAN 培訓(xùn)手冊 2021， 4 自由度耦合 ? 命令格式 ? CP， NSET， Lab， NOD1， NOD2， NOD3， NOD4，NOD5……. CFD Analysis with ANSYS/FLOTRAN 培訓(xùn)手冊 2021， 4 Got Questions? Get ANSYS ? ANSYS 總部網(wǎng)站（美國） ? ANSYS中國網(wǎng)站 ? ANSYS成都辦事處 技術(shù)支持 CFD Analysis with ANSYS/FLOTRAN 培訓(xùn)手冊 2021， 4 ANSYS中文資料 ? ANSYS入門手冊（上下） ? 基本過程手冊 ? 建模與分網(wǎng)手冊 ? 非線性分析指南 ? 動(dòng)力學(xué)分析指南 ? 熱分析分析指南 CFD Analysis with ANSYS/FLOTRAN 培訓(xùn)手冊 2021， 4 ANSYS中文資料 ? 電磁場分析指南 ? 計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)分析指南 ? 耦合場分析指南 ? 疲勞斷裂復(fù)合材料 ? 高級分析指南 ? ANSYS/LSDYNA使用指南
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