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SOLID45單元說明solid45單元用于構(gòu)造三維實(shí)體結(jié)構(gòu).單元通過8個(gè)節(jié)點(diǎn)來定義,每個(gè)節(jié)點(diǎn)有3個(gè)沿著xyz方向平移的自由度.單元具有塑性,蠕變,膨脹,應(yīng)力強(qiáng)化,大變形和大應(yīng)變能力。有用于沙漏控制的縮減積分選項(xiàng)。有關(guān)該單元的細(xì)節(jié)參看 AN
SOLID45單元說明

solid45單元用于構(gòu)造三維實(shí)體結(jié)構(gòu).單元通過8個(gè)節(jié)點(diǎn)來定義,每個(gè)節(jié)點(diǎn)有3個(gè)沿著xyz方向平移的自由度.

單元具有塑性,蠕變,膨脹,應(yīng)力強(qiáng)化,大變形和大應(yīng)變能力。有用于沙漏控制的縮減積分選項(xiàng)。有關(guān)該單元的細(xì)節(jié)參看 ANSYS, 理論參考中的SOLID45部分。類似的單元有適用于各向異性材料的solid64單元。Solid45單元的更高階單元是solid95。

圖 45.1 SOLID45幾何描述

SOLID45輸入數(shù)據(jù)

該單元的幾何形狀、結(jié)點(diǎn)位置、坐標(biāo)系如圖45.1: "SOLID45 幾何描述"所示。該單元可定義8個(gè)結(jié)點(diǎn)和正交各向異性材料。正交各向異性材料方向?qū)?yīng)于單元坐標(biāo)方向。單元坐標(biāo)系方向參見坐標(biāo)系部分。

單元荷載參見結(jié)點(diǎn)和單元荷載部分。壓力可以作為表面荷載施加在單元各個(gè)表面上，如圖45.1: "SOLID45 幾何描述"所示。正壓力指向單元內(nèi)部?？梢暂斎霚囟群土髁孔鳛閱卧?jié)點(diǎn)處的體載荷。節(jié)點(diǎn) I 處的溫度 T(I) 默認(rèn)為 TUNIF。如果不給出其它節(jié)點(diǎn)處的溫度，則默認(rèn)等于 T(I)。對(duì)于任何其它的輸入方式，未給定的溫度默認(rèn)為 TUNIF。對(duì)于流量的輸入與此類似，只是默認(rèn)值用零代替了 TUNIF。

KEYOPT(1)用于指定包括或不包括附加的位移形函數(shù)。KEYOPT(5)和KEYOPT(6)提供不同的單元輸出選項(xiàng)（參見單元輸出部分）。

當(dāng)KEYOPT(2)=1時(shí)，該單元也支持用于沙漏控制的均勻縮減（1點(diǎn)）積分。均勻縮減積分在進(jìn)行非線性分析時(shí)有如下好處：

· 相對(duì)于完全積分選項(xiàng)而言，單元?jiǎng)偠燃珊蛻?yīng)力（應(yīng)變）計(jì)算需要更少的CPU時(shí)間，而仍能獲得足夠精確的結(jié)果。

· 當(dāng)單元數(shù)量相同時(shí)，單元?dú)v史存儲(chǔ)記錄（.ESAV 和 .OSAV）的長(zhǎng)度約為完全積分（2×2×2）的1/7。

· 非線性分析的收斂性通常遠(yuǎn)比采用額外位移形狀的完全積分要好；即，KEYOPT(1) = 0, KEYOPT(2) = 0。

· 分析結(jié)果不會(huì)受（由塑性或其它不可壓縮材性引起的）體積鎖死的影響。

采用均勻縮減積分有以下缺點(diǎn)：

· 當(dāng)采用相同網(wǎng)格進(jìn)行彈性分析時(shí)，結(jié)果顯然不如完全積分方法精確。

· 采用單層單元時(shí)不能很好的得到結(jié)構(gòu)的彎曲特性（例如，一根懸臂梁，受橫向集中力，采用單層單元）。建議采用4層單元。

當(dāng)采用均勻縮減積分選項(xiàng)時(shí)（KEYOPT(2) = 1 – 這和 SOLID185 用 KEYOPT(2) = 1是一樣的），應(yīng)對(duì)總能量 (ETABLE 命令，SENE 標(biāo)識(shí)符)和沙漏造成的偽能量 (ETABLE 命令，AENE 標(biāo)識(shí)符) 進(jìn)行比較以檢查結(jié)果的精度。如果沙漏能與總能量之比小于 5%，結(jié)果一般是可以接受的。如果該比值超過5%，則需細(xì)化網(wǎng)格。也可以在求解階段用 OUTPR,VENG 命令控制總能量和沙漏能。更多說明見 ANSYS 理論手冊(cè)。

可用ISTRESS 或者 ISFILE 命令給單元施加初始應(yīng)力狀態(tài)。更多信息參見ANSYS基礎(chǔ)分析紙指南中的施加初始應(yīng)力部分。你也可以用KEYOPT(9) = 1來從用戶子程序中讀取初應(yīng)力USTRESS。關(guān)于用戶子程序的細(xì)節(jié)，參見《ANSYS UPF指南》。

在進(jìn)行幾何非線性分析時(shí)，可以使用 SOLCONTROL,,,INCP 命令來包含壓力的影響。在線性特征值屈曲分析中自動(dòng)包括壓力載荷剛度效應(yīng)。如果需要非對(duì)稱的壓力載荷剛度效應(yīng)矩陣，使用 NROPT,UNSYM 命令。

該單元的輸入概要參見 "SOLID45 輸入數(shù)據(jù)摘要". 單元輸入數(shù)據(jù)的一般性描述參見單元輸入部分。

SOLID45單元輸入數(shù)據(jù)摘要

節(jié)點(diǎn)

I，J，K，L，M，N，O，P

自由度

UX，UY，UZ

實(shí)常數(shù)

HGSTF－沙漏控制因子，僅當(dāng)KEYOPT(2) = 1時(shí)需要設(shè)置。

注：

有效值為任意正數(shù)，默認(rèn)為1.0。建議值為1到10之間。

材料參數(shù)

EX, EY, EZ, PRXY, PRYZ, PRXZ (或 NUXY, NUYZ, NUXZ), ALPX, ALPY, ALPZ (或 CTEX, CTEY, CTEZ or THSX, THSY, THSZ), DENS, GXY, GYZ, GXZ, DAMP

表面載荷

壓力—

表面1（J-I-L-K），表面2（I-J-N-M），表面3（J-K-O-N），表面4（K-L-P-O）,表面5（L-I-M-P），表面6（M-N-O-P）

體載荷

溫度—

T（I），T（J），T（K），T（L），T（M），T（N），T（O），T（P）；

流量—

FL（I），F(xiàn)L（J），F(xiàn)L（K），F(xiàn)L（L），F(xiàn)L（M），F(xiàn)L（N），F(xiàn)L（O）FL（P）

特殊功能

塑性

蠕變

膨脹

應(yīng)力剛化

大變形

大應(yīng)變

單元死活

自適應(yīng)下降

初始應(yīng)力輸入

KEYOPT (1)

0 —包括附加的位移形函數(shù)

1 —不包括附加的位移形函數(shù)

KEYOPT (2)

積分選項(xiàng)

0 —依據(jù)KEYOPT(1)帶或者不帶附加位移形函數(shù)，執(zhí)行完全積分

1 —帶砂漏控制的均勻縮減積分,不帶附加的位移形函數(shù)(KEYOPT(1)自動(dòng)設(shè)置為1)

KEYOPT(4)

單元坐標(biāo)系

0—單元坐標(biāo)系平行于整體坐標(biāo)系

1—單元坐標(biāo)系基于單元I－J邊

KEYOPT(5)

額外單元輸出

0 ——基本單元解

1 ——在所有積分點(diǎn)上重復(fù)基本解

2——節(jié)點(diǎn)應(yīng)力解

KEYOPT(6)

額外表面輸出

0—基本單元解

1—附帶表面I-J-N-M的表面解

2—表面I-J-N-M和表面K-L-P-O的表面解(表面解只對(duì)線性材料可用)

3—附帶每個(gè)積分點(diǎn)的非線性解

4—非零壓力表面的表面解

KEYOPT(9)

初始應(yīng)力子程序選項(xiàng)（僅適用于直接用KEYOPT命令輸入時(shí)）

0—沒有用戶子程序提供初應(yīng)力(默認(rèn))

1—從用戶子程序USTRESS中讀入初始應(yīng)力數(shù)據(jù)(有關(guān)用戶子程序參見《ANSYS UPF指南》)

SOLID45輸出數(shù)據(jù)

與單元結(jié)果相聯(lián)系的結(jié)果輸出主要有兩種方式：

l 節(jié)點(diǎn)位移和所有節(jié)點(diǎn)結(jié)果。

l 附加的單元輸出，如表45.1: "SOLID45 單元輸出定義"所示。

圖 45.2: "SOLID45應(yīng)力輸出"顯示了幾項(xiàng)結(jié)果。單元應(yīng)力方向平行于單元坐標(biāo)系。表面應(yīng)力輸出在表面坐標(biāo)系上，各面上的結(jié)果都可得到（KEYOPT(6)）。面IJNM和KLPO的坐標(biāo)系如圖45.1: "SOLID45幾何描述"所示。其他的表面坐標(biāo)系遵從類似的定位，即由受壓面結(jié)點(diǎn)關(guān)系確定。表面應(yīng)力輸出僅當(dāng)滿足單元輸出的條件時(shí)可用。一般性的描述參見結(jié)果輸出。關(guān)于如何查看結(jié)果，參見ANSYS 基礎(chǔ)分析指南。

圖45.2: "SOLID45應(yīng)力輸出"

(這里顯示的應(yīng)力方向相應(yīng)于 KEYOPT(4) = 0)

當(dāng)KEYOPT(2)=1（單元采用均勻縮減積分），單元積分點(diǎn)上所有的輸出和完全積分方法的輸出形式相同。為保證輸出的一致性，在相同單元類型中完全積分方法的點(diǎn)號(hào)。

單元輸出定義表使用如下標(biāo)記:

在名稱列中的冒號(hào) (：) 表示該項(xiàng)可以用分量名方法 [ETABLE, ESOL] 處理；O 列表示該項(xiàng)可用于 Jobname.OUT 文件；R 列表示該項(xiàng)可用于結(jié)果文件。無論 O列或 R 列，Y 表示該項(xiàng)總是可用的，一個(gè)數(shù)字表示表的一個(gè)注解,其中說明了使用該項(xiàng)的條件；而減號(hào) "-" 表示該項(xiàng)不可用。

表45.1 SOLID45單元的結(jié)果輸出定義

名稱

定義

O

R

EI

單元號(hào)

Y

Y

NODES

節(jié)點(diǎn)-I,J,K,L,M,N,O,P

Y

Y

MAT

材料編號(hào)

Y

Y

VOLU

體積

Y

Y

XC,YC,ZC

結(jié)果輸出位置

Y

3

PRES

節(jié)點(diǎn)J,I,L,K的P2;JKON的P3;KLPO的P4;LIMP的P5;MNOP的P6

Y

Y

TEMP

溫度

T(I) ,T(J),T(K),T(L),T(M),T(N),T(O),T(P)

Y

Y

FLUEN

流量FL(I) FL(J) FL(K) FL(L) FL(M) FL(N) FL(O) FL(P)

Y

Y

S:X,Y,Z,XY,YZ,XZ

應(yīng)力

Y

Y

S;1,2,3

主應(yīng)力

Y

Y

S:INT

應(yīng)力強(qiáng)度

Y

Y

S:EQV

等效MISES應(yīng)力

Y

Y

EPEL:X,Y,Z,XY,YZ,XZ

彈性應(yīng)變

Y

Y

EPEL:1,2,3

主彈性應(yīng)變

Y

-

EPEL:EQV

等效彈性應(yīng)變

Y

Y

EPTH:X,Y,Z,XY,YZ,XZ

平均熱應(yīng)變

1

1

EPTH:EQV

等效熱應(yīng)變

1

1

EPPL:X,Y,Z,XY,YZ,XZ

平均塑性應(yīng)變

1

1

EPPL:EQV

等效塑性應(yīng)變

1

1

EPCR:X,Y,Z,XY,YZ,XZ

平均蠕變應(yīng)變

1

1

EPCR:EQV

等效蠕變應(yīng)變

1

1

EPSW:

平均膨脹應(yīng)變

1

1

NL:EPEQ

平均等效塑性應(yīng)變

1

1

NL:SRAT

屈服表面上的跡應(yīng)力和應(yīng)力之比

1

1

NL:SEPL

從應(yīng)力-應(yīng)變曲線平均等效mises應(yīng)力

1

1

NL:HPRES

靜水壓力

1

FACE

表面lable

2

2

AREA

表面面積

2

2

TEMP

表面平均溫度

2

2

EPEL

表面彈性應(yīng)變(X,Y,XY)

2

2

PRESS

表面壓力

2

2

S(X,Y,XY)

表面應(yīng)力(X軸平行于定義該表面的前面兩個(gè)結(jié)點(diǎn)連接)

2

2

S(1,2,3)

表面主應(yīng)力

2

2

SINT

表面應(yīng)力強(qiáng)度

2

2

SEQV

表面等效mises應(yīng)力

2

2

LOCI:X,Y,Z

積分點(diǎn)位置

-

Y

1 僅當(dāng)單元具有非線性材料時(shí)，有非線性解輸出。

2 表面輸出(如果KEYPOINT(6)是1、2或者4) 。

3 用*GET可以獲得質(zhì)心位置的結(jié)果.。

4等效應(yīng)變用一個(gè)等效泊松比來計(jì)算：對(duì)于彈性和熱問題，這個(gè)值由(MP,PRXY)輸入；對(duì)于塑性和蠕變問題，這個(gè)值取0.5

表45.2 SOLID45綜合單元輸出

描述

輸出項(xiàng)名

O

R

非線性積分點(diǎn)結(jié)果

EPPL, EPEQ, SRAT, SEPL, HPRES, EPCR, EPSW

1

-

積分點(diǎn)應(yīng)力結(jié)果

TEMP, S(X, Y, Z, XY, YZ, XZ), SINT, SEQV, EPEL

2

-

結(jié)點(diǎn)應(yīng)力結(jié)果

TEMP, S(X, Y, Z, XY, YZ, XZ), SINT, SEQV, EPEL

3

-

1. 若單元有非線性材料且KEYOPT(6)=3，在8個(gè)積分點(diǎn)處輸出結(jié)果。

2. 若KEYOPT(5)=1，在每個(gè)積分點(diǎn)輸出結(jié)果。

3. 若KEYOPT(5)=2，在每個(gè)結(jié)點(diǎn)輸出結(jié)果。

表 45.3 "SOLID45 輸出項(xiàng)和序列號(hào)" 列出了可以通過 ETABLE 命令，用序列號(hào)方法輸出的內(nèi)容列表。更多信息見 "ANSYS 基本分析指南" 中 一般后處理 (POST1) 部分和本手冊(cè)中 "輸出項(xiàng)和序列號(hào)表" 部分。在 表 45.3 "SOLID45 輸出項(xiàng)和序列號(hào)" 中使用如下標(biāo)識(shí)符：

Name

與表 45.1: "SOLID45 單元輸出定義" 中相同定義的輸出量；

Item

用于 ETABLE 命令的預(yù)先定義的輸出項(xiàng)；

E

對(duì)于單值或常數(shù)型單元數(shù)據(jù)的序列號(hào)；