SOLID95的几何形状、节点位置、坐标系如上图95.1: "SOLID95Geometry",通过定义节点K、L、S;A、B;O、P、W;分别为同一节点得到棱住体,同样,金字塔和四面体形状也可通过上图定义相应节点来建立,其中,SOLID92就是一个相似的10节点的四面体单元。
除了节点,单元的输入数据包括正交异性材料特性。正交异性材料的方向与单元坐标系方向一致,单元坐标系的方向在 "坐标系" 中说明。
单元的载荷在"节点和单元载荷”中描述,压力可以作为单元边界上的面载荷输入,如图 95.1: "SOLID95Geometry"
中带圆圈数字所示。正压力指向单元内部。可以输入温度作为单元节点处的体载荷。节点 I 处的温度 T(I) 默认为 TUNIF。如果不给出其它节点处的温度,则默认等于 T(I)。如果边角节点的温度明确设定,则中间节点的温度值等于相临两节点温度的平均值,对于任何其它的温度输入方式,未给定的温度默认都等于 TUNIF。
当设定KEYOPT(1)=1时,材料属性的导向与壳单元(通过使用穿过中间节点Y、Z、A、B的中间平面)相同,单元的Z轴垂直此平面,单元的X轴通过x轴投影到中间面上得到(用ESYS设置),如果有必要,可以用可选择实常数THETA调整X轴,不过THETA在载荷步中是不能改变的。
集中质量的矩阵表述在特定分析时是有用的,可以用LUMPM得到,虽然相容矩阵在多数情况下能够得到理想结果,但是集中质量通过使用GUYAN约简进行简化,可以得到更好的结果。KEYOPT(5) 和 (6)的参数控制了输出的选项(见Element Solution)。
可以通过 ISTRESS
或 ISFILE
命令可以对本单元施加初始应力,进一步的信息见 "ANSYS基本分析指南" 中的初始应力载荷。另外,将 KEYOPT(9) 设置为 1,可以通过用户子程序 USTRESS
来读取初始应力。关于用户子程序的细节见 "ANSYS用户程序特性指南"。
可以使用 SOLCONTROL,,,INCP 命令来包含压力的影响,如果需要非对称的压力载荷刚度效应矩阵,使用 NROPT,UNSYM 命令。
在 "SOLID95 输入汇总"中给出了本单元输入数据的一个汇总,单元输入数据的一般说明在"单元输入"中给出.
SOLID95 输入汇总:
节 点: I, J, K, L, M, N, O, P, Q, R, S, T, U, V, W, X, Y, Z, A, B
自由度: UX, UY, UZ
实常数: THETA(X轴的调整系数,只有在KEYOPT(1) = 1时使用)
材料特性:
EX,EY,EZ,ALPX,ALPY,ALPZ(或CTEX,CTEY,ETEZ或THSX,THSY,THSZ),PRXY.PRYZ,PRXZ(或NUXY,NUYZ,NUXZ),DENS,GXY,GXZ,DAMP
面载荷:
压力:
面1(J-I-L-K), 面2(I-J-N-M), 面3(J-K-O-N), 面4(K-L-P-O)
面5(L-I-M-P), 面6(M-N-O-P)
体载荷:
温度:
T(I), T(J), ..., T(Z), T(A), T(B)
专用特性;
塑性、蠕变、辐射膨胀、应力刚度、大变形、大应变、生死单元、自适应下降、初应力输入
关键选项:
KEYOPT(1)
单元坐标系:
0 ( 默认)
1
材料属性的方位所用平面为通过中间节点Y、Z、A、B的中间平面
,单元的Z轴垂直此平面,单元的X轴通过x 轴投影到中间面上得到(用ESYS设置)
KEYOPT(5)
额外单元输出:
0
基本单元输出
1
再现基本单元各积分点输出
2
节点应力输出
KEYOPT(6)
额外表面输出:
0 基本单元输出
1 面(I-J-N-M) 输出
3
面(I-J-N-M)和面
(K-L-P-O)输出(只能用于线性材料)
4
每一积分点的非线性输出
5
对有非零压力的各边输出表面结果
KEYOPT(9)
初应力子程序选项(只有直接输入KEYOPT才有用)
0
不使用用户子程序提供初应力(默认)
1
从用户子程序中USTRESS读入初应力数据(如何写子程序见ANSYS用户程序特性)
KEYOPT(11)
积分规则:
0
无简化(默认)
1
“砖快”单元的简化选择为2x2x2
详细的规则参见Failure criteria
SOLID95 的输出数据:
与单元有关的结果输出有两种形式:
•
包括在整个节点解中的节点位移。
•
附加的单元输出,见表 95.1 "SOLID95 单元输出定义";在图 95.2 " SOLID95应力输出"
中显示. 单元应力的方向平行于单元坐标系。面应力可用于单元的任意边(KEYOPT(6);面(I-J-N-M)和面
(K-L-P-O)的坐标系在图95.2 " SOLID95应力输出"描述,其他面的坐标系的方位和压力面节点描述的相似。只有条件与Element Solution 规定相符合时,面的输出才有效。SXY是对应表面的内部平面的剪应力,在Solution Output
中给出了解决结果的一般描述,请参看ANSYS Basic Analysis Guide
获得查看结果的方法。
单元输出定义表使用如下标记:
在名称列中的冒号 (:) 表示该项可以用分量名方法[ETABLE, ESOL] 处理;O 列表示该项可用于Jobname.OUT
文件;R 列表示该项可用于结果文件。无论 O列或 R 列,Y 表示该项总是可用的,一个数字表示表的一个注解,其中说明了使用该项的条件;而减号 "-" 表示该项不可用。
表95.1 SOLID95 单元输出定义
名
称
| 定
义
|
O
|
R
| EL
|
单元号
|
Y
|
Y
| CORNER NODES
|
节点-I,J,K,L
,M, N, O, P
|
Y
|
Y
| MAT
|
材料编号
|
Y
|
Y
| VOLU
|
体积
|
Y
|
Y
| XC,YC、ZC
| 结果显示点位置
|
Y
|
5
| PRES
| 压力,P1 在节点 J,I;P2 在 K,J;P3 在 L,K;P4 在 I,L |
Y
|
Y
| TEMP
| 温度 T(I), T(J), T(K), T(L) T(M), T(N), T(O),T(P) |
Y
|
Y
| S:X,Y,Z,XY,YZ,XZ
| 应力,(对平面应力单元
SYZ=SXZ=0.0)
|
Y
|
Y
| S:1,2,3
| |
Y
|
Y
| S:INT
| |
Y
|
Y
| S:EQV
| |
Y
|
Y
| EPEL:XYZ,XY,YZ,XZ
| |
Y
|
Y
| EPEL:1,2,3
| |
Y
|
-
| EPEL:EQV
| 单元的当量弹性应变[6]
|
Y
|
Y
| EPTH:X, Y, Z, XY, YZ, XZ
| |
1
|
1
| EPTH:EQV
| 单元的当量热应变[6]
|
1
|
1
| EPPL:X,Y,Z,XY,YZ,
XZ
|
|
1
| 1
| EPPL:EQV
| 单元的当量塑性应变[6]
|
1
|
1
| EPCR: X,Y,Z,XY,YZ,XZ
| 平均蠕变应变
| 1
| 1
| EPCR:EQV
| 当量蠕变应变[6]
| 1
|
1
| EPSW
| 膨胀应变
| 1
| 1
| NL:EPEQ
| | 1
|
1
| NL:SRAT
| | 1
|
1
| NL:SEPL
| | 1
|
1
| NL:HPRES
| | -
|
1
| FACE
| |
| 2
| AREA
| 面的面积
| 2
| 2
| TEMP
| 面的平均温度
| 2
|
2
| EPEL(X,Y,XY)
| 面的弹性应变
| 2
| 2
| PRES
| 面的压力
| 2
| 2
| S(X,Y,XY)
| 面应力(与x轴平行,并有前两
个节点定义的直线确定的 面)
| 2
| 2
| S(1,2,3)
| 面主应力
| 2
| 2
| SINT
| 面的应力强度
| 2
| 2
| SEQV
| 面的当量应力
| 2
| 2
| FC1,…,FC6,FCMAX
| 失败准则数值及积分点的极限值
|
3
| -
| FC
| 失败准则标号
|
4
|
Y
| VALUE
| 此准则的最大值,如果数值超过
9999.999,9999.999就会显示
|
4
|
Y
| LN
| 极限点出现处的层数
|
4
|
Y
| EPELF (X, Y, Z, XY, YZ, XZ)
| 弹性应变(引起此单元准则出现
极限值的变量)
|
4
|
Y
| SF(X, Y, Z, XY, YZ, XZ)
| 引起此单元准则出现极限值的
应力(在层的局部坐标系中)
|
4
|
Y
| LOCI:X, Y, Z
| 积分点的位置
|
-
|
Y
|
1、非线性结果, 只有在单元为非线性材料特性时才输出。
2、面输出 (如果 KEYOPT(6) 为 1,2, 或 4)。
3、只有KEYOPT(1) = 1, KEYOPT (5) = 1时才输出,并且失败准则用(TB,FAIL)标出
4、对失败准则计算的总结,在每次失败时,输出应力应变的值和所有准则的最大极限值,遵循上面第三条
5、仅用于 *GET
命令,给出单元中心处结果
6、当量应变使用有效泊松比:对于弹性和热问题,该值由用户给出 (MP,PRXY 命令);对于塑性和蠕变问题,该值为 0.5;
表95.2
SOLID95其他单元输出
描述
| 项目输出名称
| O
| R
| 非线性积分点输出
| EPPL, EPEQ, SRAT, SEPL, HPRES, EPCR
| 1
| -
| 积分点应力输出
| TEMP, S, SINT, SEQV, EPEL
| 2
| -
| 节点应力输出
| TEMP, S, SINT, SEQV, EPEL
| 3
| -
|
1、如果KEYOPT(6) = 3 并且材料为非线性,在每个积分点输出
2、如果KEYOPT(5) = 2,在每个积分点输出
3、如果KEYOPT(5) = 1,在每个积分点输出
注意:
对于轴对称问题且KEYOPT(3) = 1, 输出的 X, Y, Z, 和 XY 应力、应变分别为径向、轴向、环向应力、应变和面内、面外剪切应力、应变。
表 95.3: "
SOLID95输出项目和序列号”列出了通过过 ETABLE
命令,采用序列号方法输出的内容列表。更多信息见"ANSYS基本分析指南" 中关于一般后处理 (POST1)
部分和本手册中关于"输出项和序列号表"部分。在表 95.3: "
SOLID95输出项目和序列号”
中使用以下标志:
名字:
与表95.1 SOLID95 单元输出定义的相同
项目:
用于 ETABLE
命令的预先定义的输出项;
| | | | | | | | | | | P1
| SMISC
| 2
| 1
| 4
| 3
| | | | | P2
| SMISC
| 5
| 6
| | | 8
| 7
| | | P3
| SMISC
| | 9
| 10
| | | 12
| 11
| | P4
| SMISC
| | | 13
| 14
| | | 16
| 15
| P5
| SMISC
| 18
| | | 17
| 19
| | | 20
| P6
| SMISC
| | | | | 21
| 22
| 23
| 24
| S:1
| NMISC
| 1
| 6
| 11
| 16
| 21
| 26
| 31
| 36
| S:2
| NMISC
| 2
| 7
| 12
| 17
| 22
| 27
| 32
| 37
| S:3
| NMISC
| 3
| 8
| 13
| 18
| 23
| 28
| 33
| 38
| S:INT
| NMISC
| 4
| 9
| 14
| 19
| 24
| 29
| 34
| 39
| S:EQV
| NMISC
| 5
| 10
| 15
| 20
| 25
| 30
| 35
| 40
|
下面的项目输出只有在KEYOPT(1)=1时才能使用,同时失败的准则信息在(TB,FAIL)标出。 | | | | FCMAX
| NMISC
| | VALUE
| NMISC
| | FC
| NMISC
| | VALUE
| NMISC
| | LN (=1)
| NMISC
| | EPELFX
| NMISC
| | EPELFY
| NMISC
| | EPELFZ
| NMISC
| | EPELFXY
| NMISC
| | EPELFYZ
| NMISC
| | EPELFXZ
| NMISC
| | SFX
| NMISC
| | SFY
| NMISC
| | SFZ
| NMISC
| | SFXY
| NMISC
| | SFYZ
| NMISC
| | SFXZ
| NMISC
| |
N 表示失败准则标号,N=1,表示第一个失败准则,N=2,表示第二个失败准则,等等,参看手册的Surface Solution
查看面的序列号及项目以及ETABLE命令的输出。 单元不能扭转,从而导致两个独立的实体,通常编号不合适时就会出现此情况; 单元编号要么遵循图95.1“SOLID95 Geomrtry” ,要么把平面IJKL和MNOP交换; 移除中间节点的边表明了线性变换转移,而不是沿边的非线性变换,关于中间节点的使用详见ANSYS Modeling and Meshing Guide
中的Quadratic Elements(Midside Nodes)章节; 金字塔退化形式使用时应该谨慎,当退化后,单元的大小为了缩小应力梯度会变小,一般金字塔单元使用于倒角或网格过渡的区域; 对于以下产品,将在上述一般假设和限制的基础上再增加一定的限制: ·KEYOPT(6) = 3 (输出各积分点处的非线性结果) 不能用 |