理论教育 选择合适的有限元类型

选择合适的有限元类型

时间:2023-10-23 理论教育 版权反馈
【摘要】:用于建立复合材料模型的单元类型有SHELL181、SHELL281、SOLSH190、SOLID185和SOLID186五种单元。具体应选择哪一类单元,要根据具体应用和所需计算结果类型等来确定。对于宽厚比小于10的结构,则应考虑选用SOLID46来建立模型。SHELL181允许有多达250层的等厚材料层,或者125层厚度在单元面内呈现双线性变化的不等厚材料层。

选择合适的有限元类型

用于建立复合材料模型的单元类型有SHELL181、SHELL281、SOLSH190、SOLID185和SOLID186五种单元。具体应选择哪一类单元,要根据具体应用和所需计算结果类型等来确定。所有的层单元允许失效准则计算。

1.SHELL181有限应变壳单元

SHELL181是一种4节点三维壳单元,每个节点有6个自由度。该单元具备完全非线性分析能力,包括大应变且允许多达250层的等厚材料层。层状材料的常数通过截面命令定义,而不是实常数。可以通过FC命令定义失效准则。

该单元主要适用于薄到中等厚度的板和壳结构,一般要求宽厚比应大于10。对于宽厚比小于10的结构,则应考虑选用SOLID46来建立模型。SHELL181允许有多达250层的等厚材料层,或者125层厚度在单元面内呈现双线性变化的不等厚材料层。如果材料数层大于250,用户可通过输入自己的材料矩阵来建立模型。还可以通过一个选项将单元节点偏置到结构的表层或底层。

2.SHELL281有限应变壳单元

SHELL281是一种8节点三维实体壳单元,每个节点有6个自由度。该单元适用于薄到中等厚度的板和壳结构且支持线性、大转动或是大应变的非线性分析。层状材料的常数通过截面命令定义,而不是实常数。可以通过FC命令定义失效准则。

3.SOLSH190三维层状结构实体壳单元

SOLSH190是8节点三维壳单元,每个节点有3个自由度。该单元适用于薄到中等厚度的板和壳结构且支持所有的非线性功能(包括大应变),允许有多达250层材料层。应该通过截面命令,而不是实常数来定义层的信息,可以通过FC命令来指定失效准则。

4.SOLID185三维层状结构体单元(www.daowen.com)

SOLID185是8节点三维实体单元SOLID45的一种叠层形式,其每个节点有3个自由度(UX,UY,UZ)。该单元支持塑形,超弹性,应力刚化。蠕变,大变形和大应变功能。该单元既可以模拟几乎不能压缩的弹塑形材料,也可以模拟完全不能压缩的超弹性材料。可以通过FC命令来指定失效准则。

5.SOLID186三维层状结构体单元

SOLID186是一个高阶三维20节点固体结构单元,SOLID186具有一次位移模式可以更好的模拟不规则的网例如通过不同的CAD/CAM系统建立的模型。单元通过20个节点来定义,每个节点有3个沿着xyz方向平移的自由度。SOLID186可以具有任意的空间各向异性,单元支持塑性、超弹性、蠕变、应力钢化、大变形和大应变能力,还可采用混合模式模拟几乎不可压缩弹塑材料和完全不可压缩超弹性材料,有不同的输出选项可用。

6.其他

除上述层单元外,还有其他的一些具有层功能的单元。

●SHELL63是四节点壳单元,可用于对“三明治”壳结构做粗糙、近似的计算。如两块金属片之间夹有一层聚合物的问题就很典型,此时聚合物的弯曲刚度相对于金属片的弯曲刚度来说是一个小量。用户可以用实常数RMI来修正单元的弯曲刚度,使其等效于由金属片引起的弯曲刚度。从中面到外层纤维的距离(实常数CTOP和CBOT)可用来获得“三明治”壳的表层输出应力。这种单元不如SHELL181、SHELL281和SHELL181那样用得频繁,故后面不再论述。

●SOLID65是三维钢筋混凝土实体单元,可以模拟在三个用户指定方向配筋的各向同性介质。

●BEAM188和BEAM189为三维有限应变梁单元,其截面可以包含多种材料。

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