元分析方法及工程常用单元类型 单元选择
汽车结构有限元分析03_单元类型及单元分析
平面高阶单元特性分析，可以建立单元应 变矩阵、应力矩阵、刚度矩阵和节点力向量等 计算公式。
由于被积函数非常复杂，刚度矩阵 [k] 已 不可能写成显式积分，需要用数值积分计算。 通常的方法是在单元内选出某些积分点，算出 被积函数在这些积分点的值，然后用一些加权 系数乘上这些函数值，再求出总和作为近似的 积分值。数值积分将积分问题化为求和问题处 理。数值积分有多种方法，而高斯积分法是数 值积分法中具有较高精度的方法，所以在有限 元法中都采用高斯积分法，
1.2 梁单元---最简单的等截面2节点梁单元，节点位移为 挠度和转角，节点力为剪力和弯矩。
单元每个节点有两个自由度，单元形状函数应是三次多项式：
v(x) ? ? 1 ? ? 2 x ? ? 3 x2 ? ? 4 x3
由单元两端点的条件： ； ，可 x ? 0, v ? vi ,? ? ? i x ? l, v ? v j ,? ? ? j
3.1 四节点四面体单元
四面体单元不象六面体单元只适用 于几何形状规则的单元，它对结构的划分 有良好的适应性。每个节点有三个方向的 位移自由度 u，v和w ，四个节点共有12个位 移分量。 单元位移函数为 ：
?u ? ? 1 ? ? 2 x ? ? 3 y ? ? 4 z ??v ? ? 5 ? ? 6 x ? ? 7 y ? ? 8 z ?? w ? ? 9 ? ? 10 x ? ? 11 y ? ? 12 z
上述在局部坐标系中得出的杆单元或梁 单元刚度矩阵，由于整体结构中各杆梁位 置不同、倾角不同，有限元模型要求一个 单元在整体坐标系中能够任意定位，这就 需要建立两种坐标系下的转换关系。对平 面桁架、空间桁架、平面刚架与空间刚架， 都需要建立这种坐标变换关系。
对平面桁架，根据坐标旋转公式 即可。
有限元分析课件之ANSYS单元类型(本科生讲解).
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左边是LINK单元在桁架上的应用，右边是BEAM单元在梁上的应用
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面单元
几何形状为面型的结构，可用于以下单元模拟 1.SHELL单元：主要用于薄板或曲面结构的模拟，壳单元分析应用的 基本原则是每块面板的主尺寸不低于其厚度的10倍
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单元阶次直接影响到单元形函数的阶次，一般说来，形函数阶次越高 ，计算结果越精确；因而，同线性单元相比，采用高阶的单元类型可 以得到相对较好的计算结果。 线性单元、二次单元和P单元的使用，需注意以下问题： 单元阶次的选择需要在计算精度和计算规模间综合衡量； 对于模型中，有曲边或曲面存在时，通常推荐使用高阶单元，因为线 性单元的严重扭曲变形可能引起计算精度下降，更高阶的单元对这种 扭曲变形不敏感，此时使用高阶单元以获得较高的全面精度； 对于非线性问题，高阶单元并不比线性单元更有效； 单元阶次对求解的精度影响，相对平面单元和三维实体单元之间简化 的差别来说，影响要小得多，因而使用线性单元的场合比较多。
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3 单元类型的选择方法
单元类型选择概述
1、ANSYS的单元库提供了100多种单元类型，单元类型选择的工作就是 将单元的选择范围缩小到少数几个单元上； 2、在选择单元时，首先应该遵循的原则是要能正确的计算模型，根据模 型的几何形状选定单元的大类，如线状结构只能用“LINK Beam Pipe 和Combin”这类单元去模拟；面状结构则只能用“Plane、Shell”这 类单元去模拟； 3、其次应当根据分析问题的性质选择单元类型，如确定为2D的Beam单 元后，应当根据分析问题是弹性的还是塑性确定为“Beam3”或 “Beam4”等 4、在选择时，应当考虑到模型精度与模型计算量之间的取舍问题，例如 高阶与线性之间的选择
机械工程中的有限元分析方法学习
机械工程中的有限元分析方法学习有限元分析（Finite Element Analysis，FEA）是一种用于求解结构力学问题的数值方法。
在机械工程中，有限元分析是一项重要的工具，可以预测和优化机械结构的性能，并帮助工程师设计更可靠、更高效的产品。
本文将介绍机械工程中的有限元分析方法，并讨论其在不同领域的应用。
有限元分析的基本原理是将复杂的连续体划分为许多有限的几何单元，如三角形或四边形。
每个几何单元被视为一个子结构，可以通过离散的方式来建立数学模型。
然后，利用数值方法求解这些子结构的应力和形变。
最后，将这些子结构的解合并，得到整个结构的应力和形变分布。
在进行有限元分析之前，首先需要进行建模。
建模是指将实际结构的几何形状转化为计算机可以处理的几何模型。
常见的建模软件有SolidWorks、CATIA、AutoCAD等。
在建模过程中，需要考虑结构的复杂性和准确性，以及计算机资源的限制。
建模完成后，下一步是对结构进行离散化。
离散化是指将结构划分为有限元素，并定义元素之间的连接关系。
根据结构的形状和性质，可以选择合适的有限元类型。
常见的有限元类型有线性三角形单元、线性四边形单元、六面体单元等。
每个有限元都有自己的节点和自由度，节点用于定义有限元的几何形状，自由度用于描述节点的位移。
完成离散化后，需要对有限元模型进行加载和约束条件的定义。
加载是指对结构施加外部载荷，包括静载荷和动载荷。
约束条件是指对结构的部分或全部自由度进行限制，以模拟实际工况中的约束情况。
加载和约束条件的定义需要根据实际应用场景进行合理选择。
有限元分析的核心是求解方程组。
通过应变能量原理和变分法，可以得到结构的刚度矩阵和载荷向量。
然后，利用数值方法求解线性代数方程组，得到结构的位移和应力。
常用的求解方法有直接法、迭代法和模态分析法。
求解方程组时，需要考虑数值稳定性和精度控制。
完成有限元分析后，可以对结果进行后处理。
后处理是指对分析结果进行可视化和分析，以评估结构的性能。
ansys中的常用单元与选取原则
（1）在结构分析中，结构的应力状态决定单元类型的选择。
（0）选择维数最低的单元去获得预期的结果（尽量做到能选择点就不选择线，能选择线就不选择平面，能选择平面就不选择壳，能选择壳就不选择三维实体）
（3）对于复杂结构，应当考虑建立两个或更多的不同复杂程度的模型。可以建立简单模型，结构承载状态或采用不同分析选项做实验性探讨。
有限元分析及工程应用
1.3 ANSYS软件操作简介
（2）ANSYS的操作界面 6）信息输出窗口
显示ANSYS软件对已输入命令或已使用功能的响应信 息，包括用户使用命令的出错信息、警告信息、执行命令 的响应、注意事项以及其它信息。
在GUI方式下，用户可随时访问该窗口。 若用户对该窗口使用了关闭操作，则整个ANSYS系统 将会退出。
打开接触对管理器。
1.3 ANSYS软件操作简介
（2）ANSYS的操作界面 3）命令输入窗口 可以输入ANSYS的各种命令，也可以利用剪切(cut)和粘 贴(paste)操作。输入命令后，按“Enter”或“Return”可执 行该命令，用户也可以在输入窗口的历史记录区中，对某一 行的命令双击鼠标左键，就可以执行该命令。
如选择结构分析，则只有与结构分析相关的菜单或命令出 现，其它分析菜单或命令将被屏蔽。
1.3 ANSYS软件操作简介
（2）ANSYS的操作界面 7）主菜单(Main menu) Preprocessor：前处理器。它包含着建 模、划分网格和施加载荷等功能，也可 以通过执行命令“/PREP7”进入。 Solutoin：求解器。它包含着指定分析类 型和选项、施加载荷、载荷步设置以及求 解执行等功能。可通过执行命令 “/SOLU”进入。 General Postproc：通用后处理器。它包 含着结果数据的显示和列表等功能，可 通过执行命令“/POST1”进入。 TimeHist Postpro：时间历程后处理器。显示时间历程变量 阅览器，包含着变量的定义、列表和显示等功能，可执行 命令“/POST26”进入。
1.3 ANSYS软件操作简介
（2）ANSYS的操作界面 4）图形输出窗口 显示几何模型、网格、计算结
果、云图、等值线等图形。 ANSYS允许同时打开 5个窗口，
abaqus c3d8p单元类型
Abaqus软件是一款广泛应用于工程实践中的有限元分析软件，因其强大的功能和稳定的性能而备受工程师和研究人员的青睐。
在Abaqus中，有许多不同的单元类型可供用户选择，每种单元类型都有其特定的适用范围和优缺点。
其中，c3d8p单元类型是Abaqus中常用的一种典型的八节点有限元单元类型，本文将对其进行详细介绍。
1. c3d8p单元类型概述c3d8p单元是Abaqus中的八节点有限元单元类型，它具有平行六面体的形状，适用于对复杂的结构进行分析。
该单元类型在模拟物体的各向同性材料时表现出色，能够准确地描述结构的应力、应变和变形等力学特性。
2. c3d8p单元类型的特点（1）高精度：c3d8p单元类型具有八个节点，可以更准确地刻画结构的变形情况，提高了分析的精度和准确度。
（2）适用范围广：该单元类型适用于各种各样的结构分析，包括金属结构、混凝土结构和复合材料等。
（3）对称性好：c3d8p单元类型具有较好的对称性，可以在分析中减小误差，保证分析结果的准确性。
3. c3d8p单元类型的应用场景c3d8p单元类型广泛应用于工程领域的结构分析和设计中，包括但不限于：（1）航空航天领域：用于飞机、航天器等复杂结构的应力、疲劳和损伤分析。
（2）土木工程领域：用于桥梁、隧道等土木结构的承载能力和稳定性分析。
（3）机械制造领域：用于汽车、机器设备等的零部件强度和刚度分析。
（4）材料科学领域：用于纤维增强复合材料的强度和疲劳性能分析。
4. c3d8p单元类型的优缺点（1）优点：a. 高精度：能够准确描述结构的应力、应变和变形特性；b. 适用范围广：可用于各种结构的分析；c. 对称性好：分析结果更加准确。
（2）缺点：a. 计算成本高：由于节点数较多，计算成本较高；b. 不适用于屈曲分析：在一些特定情况下，c3d8p单元类型不适用于屈曲分析。
5. c3d8p单元类型的使用注意事项在使用c3d8p单元类型进行分析时，需要注意以下几点：（1）合理网格划分：合理的网格划分是保证分析精度和效率的关键，需要根据分析对象的实际情况进行网格划分。
ansys三角形和四边形单元
一、概述在有限元分析中，选择合适的单元类型对于模拟结果的准确性和可靠性至关重要。
在ANSYS软件中，三角形和四边形单元是常用的两种单元类型，它们在不同的工程问题中具有各自的特点和适用范围。
本文将对ANSYS中的三角形和四边形单元进行介绍和分析，以期帮助工程师和研究人员在实际工程中做出正确的选择。
二、三角形单元的特点和适用范围1. 三角形单元是由三个节点和三个自由度构成的平面单元，适用于对称轴或面对称加载条件的问题。
它具有较好的形状适应性，可以适应复杂的几何形状。
2. 三角形单元适用于轻负载和小变形条件下的结构分析，例如弹性力学问题和轻负载的非线性分析。
3. 由于三角形单元仅有三个节点，所以对于边界条件和加载较复杂的问题，可能需要引入大量的单元来进行建模，从而增加了计算量和求解时间。
4. 三角形单元在非线性分析和大变形条件下的模拟效果较差，容易产生“锯齿”效应和收敛性问题。
三、四边形单元的特点和适用范围1. 四边形单元是由四个节点和四个自由度构成的平面单元，适用于矩形和正交结构的问题。
它具有简单的几何形状和稳定的性能。
2. 四边形单元适用于大变形和非线性条件下的结构分析，例如接触问题、塑性问题和大变形的非线性弹性力学问题。
3. 四边形单元相对于三角形单元具有更好的计算稳定性和收敛性，适用于对称和非对称加载条件的问题。
4. 由于四边形单元具有较好的几何适应性和稳定性，所以在建模过程中可以减少单元数量，从而降低了计算量和求解时间。
5. 在一些规则的结构问题中，四边形单元可能出现局部变形的问题，需要适当处理。
四、结论和建议在实际工程中，选择合适的单元类型是非常重要的。
根据上述分析，对于对称轴或面对称加载条件的问题可以选择三角形单元，而对于大变形和非线性条件下的问题可以选择四边形单元。
根据实际的工程需求和计算资源，也可以选择合适的单元类型，进行合理的建模和分析。
希望本文能够为工程师和研究人员在使用ANSYS软件进行有限元分析时提供一定的参考和帮助，使得模拟结果更加准确和可靠。
元分析方法及应用
05 元分析的优缺点及争议
元分析的优点
提高统计功效
通过合并多个研究的数据，元分析能够增加样本量，从而提高统 计检验的功效，使得效应量的估计更为精确。
解决研究间的异质性
元分析能够探讨不同研究间的异质性来源，通过亚组分析或元回 归分析等方法，揭示可能影响效应量的因素。
评估研究偏倚
通过对纳入研究的质量进行评估，元分析可以探讨研究偏倚对效 应量的影响，从而提供更可靠的证据。
性。
04 元分析在实证研究中的应 用
心理学领域的应用
治疗效果评估
元分析可用于评估心理治疗、药物治疗等干 预手段对特定心理问题的治疗效果。
心理特征研究
通过元分析，可以探究不同心理特征（如人格特质 、认知能力等）与行为表现之间的关系。
跨文化比较
元分析可用于比较不同文化背景下心理现象 的差异和相似性，为跨文化心理学研究提供 重要支持。
其他领域的应用
01
社会学领域
元分析可用于评估社会政策、社 会项目等的效果，探究社会现象 背后的原因和机制。
经济学领域
02
03
环境科学领域
通过元分析，可以评估经济政策、 企业策略等的效果，为经济发展 和企业管理提供科学依据。
元分析可用于评估不同环境保护 措施的效果，探究环境污染与生 态破坏的成因和解决方案。
03 元分析的方法和技术
文献检索与筛选
确定研究主题和范围
明确元分析的研究目的、主题和范围，以便进行有针对性 的文献检索。
选择数据库和检索策略
根据研究主题和范围，选择合适的数据库（如PubMed、 Web of Science等）和检索策略（如关键词、主题词、布 尔逻辑运算符等），以获取相关文献。
ansys单元介绍 -回复
ansys单元介绍-回复ANSYS单元介绍ANSYS（工程仿真软件）是工程领域中广泛应用的一款有限元分析软件。
在进行有限元分析时，模型是由许多单元组成的，而每个单元代表了模型中的一个小区域。
本文将逐步介绍ANSYS中常用的单元类型、它们的特点以及适用范围，以帮助读者更好地理解和使用ANSYS软件。
ANSYS软件提供了多种单元类型，每种单元类型可用于不同类型的工程问题。
下面是ANSYS中常用的几种单元类型：1. 点单元（POINT）：点单元是最简单的单元类型，它代表模型中的一个点。
通常情况下，不直接使用点单元进行分析，而是用它来定义其他类型的单元的节点。
2. 线单元（LINE）：线单元是由两个节点组成的简单线段。
它常用于模拟细长结构，如梁或桁架。
线单元具有两个位移自由度（分别是X和Y方向）。
3. 三角形单元（TRI）：三角形单元是由三个节点组成的平面三角形。
它广泛应用于二维平面问题的建模和分析中。
三角形单元不仅能够模拟平面应力问题，还可以模拟壳体结构的应力、位移和应变。
4. 四面体单元（TET）：四面体单元是由四个节点组成的三维四面体。
它适用于模拟三维结构中的应力、变形和热分析等问题。
5. 六面体单元（HEX）：六面体单元是由八个节点组成的立方体。
它常用于模拟物体的体积行为，如流体力学、热传导和固体力学等。
六面体单元可以更准确地描述结构的形状变化，但在建模复杂几何形状时可能会受到限制。
6. 四边形单元（QUAD）：四边形单元是由四个节点组成的四边形。
它适用于二维问题的建模和分析，如平面应力和平面应变问题。
上述单元类型只是ANSYS软件中的一小部分，还有其他一些特殊用途的单元类型，如壳体单元、梁单元、弹簧单元等。
在选择合适的单元类型时，需要根据具体问题的几何形状、边界条件和分析要求进行评估。
除了单元类型的选择之外，还需要注意单元的质量。
单元质量是指单元的形状是否足够正交、比例是否合理，以及不规则几何形状是否能够得到良好的表示。
patran单元类型四面体四节点
在进行有限元分析（FEA）时，选择合适的单元类型对于模拟结果的准确性至关重要。
在众多的patran单元类型中，四面体四节点单元是一种常用的单元类型，具有一定的特点和适用范围。
本文将从四面体四节点单元的定义、特点、适用范围和使用注意事项等方面进行介绍，希望能够帮助读者更好地理解和应用patran单元类型。
一、四面体四节点单元的定义四面体四节点单元是一种常用的有限元单元类型，通常用于对三维结构进行有限元分析。
它由四个节点和六个线性边构成，形状类似于一个四面体，因此得名四面体四节点单元。
在patran中，四面体四节点单元的定义通常包括节点坐标、连接关系和材料性质等信息。
二、四面体四节点单元的特点1. 简单性：四面体四节点单元具有较为简单的几何形状，易于建模和网格划分，适用于对复杂结构进行建模和分析。
2. 适应性：四面体四节点单元适用于各种类型的应力和变形问题，能够较为准确地模拟结构的力学行为。
3. 稳定性：在适当的网格划分和加载条件下，四面体四节点单元具有较好的数学稳定性，能够产生较为可靠的分析结果。
三、四面体四节点单元的适用范围四面体四节点单元适用于各种工程结构和材料的有限元分析，包括但不限于以下几个方面：1. 机械结构：四面体四节点单元可用于对机械零件、设备和机械结构进行强度、刚度和振动等方面的分析。
2. 建筑结构：四面体四节点单元适用于对建筑物、桥梁和隧道等土木工程结构进行承载能力、稳定性和破坏机理的分析。
3. 压力容器：四面体四节点单元可用于对压力容器、储罐和管道等设备的应力集中、变形和疲劳寿命等方面进行评估。
4. 材料模拟：四面体四节点单元适用于对各种材料的弹性、塑性和断裂行为进行数值模拟和分析。
四、四面体四节点单元的使用注意事项在使用四面体四节点单元进行有限元分析时，需要注意以下几个问题：1. 网格划分：合理的网格划分是保证分析结果准确性的关键，需要根据实际问题进行合理的划分和网格优化。
2. 材料参数：正确设置材料的弹性模量、泊松比和密度等参数对于分析结果的准确性至关重要。
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LINK 单元系列
• 杆系结构是指结构由许多细长杆件构成的结构系统，且杆件的弯曲刚度较小， 或者弯曲产生的应力和轴力相比较小，每个杆件的主要变形为轴向变形。
• 对于这一类问题，有限元模型可以利用杆单元模型（Link）来处理。 • 在Ansys 中，二维杆单元是Link1，三维杆单元是Link8和Link10。 • 对于许多杆系空间结构需要利用Link8 单元求解。在Ansys 中杆件的内力需要
和节点来精确描述所要求解的问题。
5-14
Part B： ANSYS的单元类型
5-15
ANSYS的单元种类
常用单元的形状
.点 (质量)
. . 线(弹簧，梁，杆，间隙)
面 (薄壳, 二维实体,
..
.. ... 轴对称实体)
. .
...
线性
二次
5-16
.. . ..体..(三维实...体.)...........
5-12
单元形函数(续)
DOF值二次分布
.
.
1 节点
单元
二次曲线的线性逼近 (不理想结果)
真实的二次曲线
.
.
2 节点
单元
线性近似 (更理想的结果)
真实的二次曲线
.. . . .
3
节点
5-13
单元
二次近似 (接近于真实的二次近似拟合) (最理想结果)
.
.
4
节点
单元
单元形函数(续)
遵循原则: • DOF值可以精确或不太精确地等于在节点处的真实解，但单元内的平均值与实际情
况吻合得很好。 • 这些平均意义上的典型解是从单元DOFs推导出来的（如，结构应力，热梯度）。 • 如果单元形函数不能精确描述单元内部的DOFs，就不能很好地得到导出数据，因为
这些导出数据是通过单元形函数推导出来的。 • 当选择了某种单元类型时，也就十分确定地选择并接受该种单元类型所假定的单元
形函数。 • 在选定单元类型并随之确定了形函数的情况下，必须确保分析时有足够数量的单元
自由度 UX, UY UX, UY, UZ UX, UY, UZ UX, UY, UZ
5-27
LINK1：2D SPAR单元
• LINK1 可用于不同工程领域的应用，例如桁架、杆件、弹簧等结
构。该元素为二维空间并承受轴向的拉力及压力，不考虑弯矩。 • 每个节点具有X和Y位移方向的两个自由度。 • 荷载：节点荷载、温度 • 输出：单元轴向应力、轴向力。
5-28
LINK1：2D SPAR单元
• 实参数输入： 面积：AREA - Cross-sectional area 初应变：ISTRN - Initial strain（受拉为正）
类似于斜拉索的初张力 （需换算）
截面面积 初应变
5-29
LINK1 单元输出
轴向应力
轴力
5-30
LINK1 使用注意事项
• LINK8 可用于不同工程领域的应用，例如桁架、杆件、弹簧等结构。该 单元为三维空间并承受轴向的拉力及压力，不考虑弯矩。
• 每个节点具有X、Y、Z位移方向的三个自由度。 • 实参数输入：
面积：AREA - Cross-sectional area 初应变：ISTRN - Initial strain（受拉为正） • 荷载：节点荷载、温度 • 输出：单元轴向应力、轴向力。 • 与LINK1 基本一致。
状态转换）。
5-21
PART D: Mass系列
5-22
Mass21单元
• Mass21为点单元类型，具有大变形、单元生死功能。 • 每个节点具有X、Y、Z三个线位移及转角六个自由度。 • 可在每个坐标系方向分别定义不同质量或转动惯量。
指明输入的是质量还是体积 =0时，单元坐标系平行于整体坐标系 =1时，单元坐标系平行于节点坐标系 =0时，6个自由度（3D） =2时，3个线位移自由度（3D） =3时，UX,UY,ROTZ共3个自由度（2D） =4时，UX,UY共2个自由度（2D）
• Part H. Plane系列 Plane42:二维实体单元
5-3
内容及目标
Part I. SHELL系列 SHELL63:三维板壳单元 SHELL93:三维曲壳单元 变厚度板壳单元的建立
Part J. SOLID系列 SOLID45:三维块体单元 SOLID65:三维混凝土块体单元 SOLID95:三维块体单元
节点和单元 (续)
信息是通过单元之间的公共节点传递的。
. . 2 nodes ...
1 node
...
A
B
.. .
A
B
...
分离但节点重叠的单元 A和B之间没有信息传递 （需进行节点合并处理）
具有公共节点的单元 之间存在信息传递
5-10
节点和单元 (续)
节点自由度是随连接该节点 单元类型 变化的。
历史典故
早期 ANSYS是随计算机硬件而发展壮大的。ANSYS最早是在1970年发布 的，运行在价格为＄1，000，000的CDC、由Univac和IBM生产的计算机 上，它们的处理能力远远落后于今天的PC机。一台奔腾PC机在几分钟内 可求解5000×5000的矩阵系统，而过去则需要几天时间。
5-9
• • 实体结构——桥墩、桥台、桩基等实体结构模拟实体单元，如solid45、solid95、
silod65(加筋混凝土单元，可以计算混凝土压溃、开裂及其破坏后的工作状态)等。
• 间隙/接触单元——边界条件转换或接触构件之间的分离与挤压自动模拟。 • 间隙单元－如combin40（模拟间隙张开与闭合、连接刚度、滑动刚度和静动滑移极限及
第五讲 有限元分析 (FEA) 方法 工程结构常用单元的选择
5-1
内容及目标
• Module 通过对工程结构常用单元的介绍, 掌握ANSYS的高级建模技术。
Objective
Part A. 有限元法中单元的基本定义
Part B. ANSYS中的单元类型
Part C. 工程结构常用单元
Part D. Mass系列 Mass21:三维质量单元
真实系统
有限元模型
历史典故
• 结构分析的有限元方法是由一批学术界和工业界的研究者在二十世纪五十年代到二十世 纪六十年代创立的。
• 有限元分析理论已有100多年的历史，是悬索桥和蒸汽锅炉进行手算评核的基础。
5-6
自由度（DOFs）
自由度(DOFs) 用于描述一个物理场的响应特性。结构分析中主要 是以位移作为未知数进行求解。
单元特性
5-17
单元的附加选项
• 在ANSYS的大部分单元类型中，需要设置单元的一些附加选项。 选择不同的选项可以出现不同的单元性质。
5-18
ANSYS 单元注意事项
• 在结构分析中，结构的应力状态决定单元类型的选择。 • 单元在ANSYS当中是作为一个最基本的功能组成部分，除了普通的单元以外，
利用单元表（ETABLE）定义的方法获得，而无法直接得到。
5-26
LINK系列
桁架单元：
• Structural 2-D Line：LINK1
• Structural 3-D Line：LINK8
• Structural 3-D Line：LINK10
I
• 3-D Finite Strain Spar (or Truss) ：LINK180
Part E. LINK系列 Link1:二维桁架单元 Link8:三维桁架单元 Link10:三维桁架单元
5-2
内容及目标
• Part F. Combine系列 Combine14:空间弹簧单元
• Part G. BEAM系列 BEAM3:二维梁单元 BEAM54 :二维变截面梁单元 BEAM4:三维梁单元 BEAM44:三维变截面梁单元 BEAM188:三维梁单元 BEAM189:三维梁单元 梁单元截面
接触、自由度耦合、预应力等大量功能也是基于单元而设立的。 • ANSYS为了保证其程序的通用性和可扩展性，对一些新功能以增加新单元的
形式加以引入（16x系列单元族）。 • 使用单元前，应仔细阅读帮助文件中关于单元使用方法和理论的相关章节。
5-19
Part C： 工程结构常用单元
5-20
工程结构常用单元
UY ROTY
ROTZ UZ
UX ROTX
结构 DOFs
方向
结构 热 电
流体 磁
自由度
位移 温度 电位 压力 磁位
5-7
荷载
荷载
5-8
节点和单元
节点: 空间中的坐标位置，具有一定自由度和 存在相互物理作用。
单元: 一组节点自由度间相互作用的数值、矩阵 描述（称为刚度或系数矩阵)。单元有线、 面或实体以及二维或三维的单元等种类。
有限元模型由一些简单形状的单元组成，单元之间通过节点连 接，并承受一定荷载。
节点和单元 (续)
z 每个单元的特性是通过一些线性方程式来描述的。 z 作为一个整体，单元形成了整体结构的数学模型。 z 尽管梯子的有限元模型低于100个方程（即“自由度”），然而
在今天一个小的 ANSYS分析就可能有成千上万个未知量，矩阵可 能有上亿个刚度系数。
5-32
LINK10 3D SPAR
• LINK10：只受拉（Tension-only） or 只受压（Compression-only ） Spar；这需要在单元的OPTION选项中进行确认。
• 使用只受拉选项时，若单元受压，刚度消失；以此来模拟拉索的松弛。 • 对于在最终结果为张紧状态的结构，如果在迭代过程中可能出现松弛，也
J
铰接杆单元 UX, UY, UZ
单元类型 LINK1 LINK8 LINK10 LINK180