ANSYS结构单元与材料应用手册PDF电子书下载

第一篇 引言 3

第1章ANS丫S基础 3

1.1 ANSYS分析流程概述 3

1.1.1分析流程 3

1.1.2前处理 4

1.1.3加载与求解 5

1.1.4后处理 12

1.2 APDL编程概述 13

1.2.1使用参数 13

1.2.2 APDL程序控制 20

第二篇 结构材料 27

第2章 结构分析材料概述 27

2.1结构分析材料模型 27

2.2材料曲线拟合 28

2.2.1超弹性材料曲线拟合 28

2.2.2其他材料模型曲线拟合 32

2.3材料模型组合 32

2.4变量插值 46

2.5 GUI不可访问的材料模型 47

第3章ANS丫S结构材料模型（一） 48

3.1线性材料模型 48

3.1.1定义线性材料模型 48

3.1.2应力-应变关系 49

3.1.3阻尼 50

3.1.4热膨胀 50

3.2塑性材料模型 51

3.2.1随动强化材料模型 51

3.2.2硬化材料模型 54

3.2.3其他塑性材料模型 55

3.3超弹性材料模型 58

3.3.1 Arruda-Boyce超弹材料 58

3.3.2 Blatz-Ko Foam超弹材料 58

3.3.3延长管筒材料 58

3.3.4 Gent超弹材料 59

3.3.5 Mooney-Rivlin超弹材料 59

3.3.6 Neo-Hookean超弹材料 60

3.4粘弹性材料模型 60

3.4.1粘弹性材料公式 60

3.4.2时间-温度叠加效应 62

3.5率相关塑性材料模型 64

3.5.1 Perzyna和Peirce选项 64

3.5.2 EVH选项 64

3.5.3 Anand选项 65

3.5.4设置方式 66

3.6垫片材料模型 66

3.7肿胀材料模型 67

第4章 ANS丫S结构材料模型（二） 69

4.1蠕变材料模型 69

4.1.1隐式蠕变方程 69

4.1.2显式蠕变方程 71

4.2记忆合金材料模型 72

4.2.1仿真超弹性行为 73

4.2.2形状记忆效应 75

4.3 MPC 184连接材料模型 78

4.3.1线性弹性刚度和阻尼行为 78

4.3.2非线性弹性刚度和阻尼行为 79

4.3.3摩擦行为 81

4.4接触摩擦模型 82

4.4.1各向同性摩擦 82

4.4.2正交各向异性摩擦 83

4.4.3载荷步间重定义摩擦 84

4.4.4用户自定义摩擦 84

4.5内聚层材料模型 85

4.5.1指数内聚层材料模型 85

4.5.2双线性内聚层材料模型 85

4.5.3接触单元内聚层材料模型 86

4.6其他层材料模型 87

4.6.1材料强度极限 87

4.6.2损伤生成法则 89

4.6.3损伤演变法则 89

4.6.4用户定义材料模型 90

第三篇 结构单元 93

第5章 ANS丫S结构单元概述 93

5.1单元分类 93

5.1.1单元分类特征 93

5.1.2单元类型概述 94

5.1.3结构单元选择 100

5.1.4当前单元技术 101

5.1.5结构退化单元 101

5.1.6特殊单元概述 102

5.1.7 GUI不可访问单元 102

5.2单元特征 102

5.2.1单元输入 102

5.2.2结果输出 105

5.2.3单元坐标系 107

5.3结构分析单元 109

5.3.1连续应力单元 109

5.3.2壳单元 110

5.3.3梁单元和杆单元 111

5.3.4管单元 111

5.3.5加强单元 111

5.3.6表面单元 111

5.3.7单元构型和技术的自动选取 111

5.3.8线性扰动分析可用单元 113

第6章 点单元 115

6.1 MASS21 115

6.1.1单元描述 115

6.1.2输入数据 115

6.1.3输出数据 116

6.1.4假设与限制 116

6.2 FOLLW201 117

6.2.1单元描述 117

6.2.2输入数据 117

6.2.3输出数据 118

6.2.4假设与限制 118

第7章 组合单元 119

7.1 COMBIN14 119

7.1.1单元描述 119

7.1.2输入数据 119

7.1.3输出数据 121

7.1.4假设与限制 122

7.2 COMBIN37 123

7.2.1单元描述 123

7.2.2输入数据 123

7.2.3输出数据 127

7.2.4假设与限制 128

7.3 COMBIN39 129

7.3.1单元描述 129

7.3.2输入数据 129

7.3.3输出数据 132

7.3.4假设与限制 134

7.4 COMBIN40 134

7.4.1单元描述 134

7.4.2输入数据 135

7.4.3输出数据 137

7.4.4假设与限制 138

7.5 COMBI214 139

7.5.1单元描述 139

7.5.2输入数据 139

7.5.3输出数据 141

7.5.4假设与限制 142

第8章 连杆单元 143

8.1 LINK 11 143

8.1.1单元描述 143

8.1.2输入数据 143

8.1.3输出数据 144

8.1.4假设与限制 145

8.2 LINK180 145

8.2.1单元描述 145

8.2.2输入数据 146

8.2.3输出数据 147

8.2.4假设与限制 148

第9章 梁单元 149

9.1 BEAM188 149

9.1.1单元描述 149

9.1.2技术与使用推荐 150

9.1.3输入数据 151

9.1.4输出数据 155

9.1.5假设与限制 160

9.2 BEAM189 160

第10章 管单元 161

10.1 PIPE288 161

10.1.1单元描述 161

10.1.2技术与使用推荐 161

10.1.3输入数据 162

10.1.4输出数据 166

10.1.5假设与限制 171

10.2 PIPE289 171

10.3 ELBOW290 172

10.3.1单元描述 172

10.3.2输入数据 173

10.3.3输出数据 178

10.3.4假设与限制 181

第11章 二维平面单元 183

11.1 PLANE 182 183

11.1.1单元描述 183

11.1.2输入数据 183

11.1.3输出数据 185

11.1.4假设与限制 187

11.2 PLANE183 187

第12章 三维实体单元 188

12.1 SOLID65 188

12.1.1单元描述 188

12.1.2输入数据 188

12.1.3输出数据 191

12.1.4假设与限制 195

12.2 SOLID185（同质构型） 195

12.2.1单元描述 195

12.2.2输入数据 196

12.2.3输出数据 198

12.2.4假设与限制 200

12.3 SOLID 185（层状构型） 200

12.3.1单元描述 200

12.3.2输入数据 200

12.3.3输出数据 202

12.3.4假设与限制 204

12.4 SOLID 186 204

12.5 SOLID187 205

12.5.1单元描述 205

12.5.2输入数据 205

12.5.3输出数据 207

12.5.4假设与限制 209

12.6 SOLID272 209

12.6.1单元描述 209

12.6.2输入数据 209

12.6.3输出数据 211

12.6.4假设与限制 213

12.7 SOLID273 214

12.8 SOLID285 214

第13章 壳类单元 215

13.1 SHELL28 215

13.1.1单元描述 215

13.1.2输入数据 215

13.1.3输出数据 216

13.1.4假设与限制 218

13.2 SHELL61 219

13.2.1单元描述 219

13.2.2输入数据 219

13.2.3输出数据 221

13.2.4假设与限制 231

13.3 SHELL181 231

13.3.1单元描述 231

13.3.2输入数据 232

13.3.3输出数据 236

13.3.4假设与限制 241

13.4 SHELL281 241

13.5 SHELL208 242

13.5.1单元描述 242

13.5.2输入数据 242

13.5.3输出数据 245

13.5.4假设与限制 248

13.6 SHELL209 249

13.7 SOLSH 190 249

13.7.1单元描述 249

13.7.2输入数据 250

13.7.3输出数据 252

13.7.4假设与限制 256

第14章 接口单元 257

14.1 INTER 192 257

14.1.1单元描述 257

14.1.2输入数据 257

14.1.3输出数据 258

14.1.4假设与限制 259

14.2 INTER193 259

14.3 INTER 194 260

14.4 INTER195 260

14.4.1单元描述 260

14.4.2输入数据 260

14.4.3输出数据 261

14.4.4假设与限制 262

14.5 INTER202 262

14.5.1单元描述 262

14.5.2输入数据 263

14.5.3输出数据 264

14.5.4假设与限制 265

14.6 INTER203 265

14.7 INTER204 265

14.8 INTER205 266

14.8.1单元描述 266

14.8.2输入数据 266

14.8.3输出数据 267

14.8.4假设与限制 268

第15章 接触类单元 269

15.1 CONTA171 269

15.1.1单元描述 269

15.1.2输入数据 269

15.1.3输出数据 274

15.1.4假设与限制 279

15.2 CONTA172 279

15.3 CONTA173 280

15.3.1单元描述 280

15.3.2输入数据 280

15.3.3输出数据 285

15.3.4假设与限制 290

15.4 CONTA174 291

15.5 CONTA175 291

15.5.1单元描述 291

15.5.2输入数据 292

15.5.3输出数据 297

15.5.4假设与限制 303

15.6 CONTA 176 304

15.6.1单元描述 304

15.6.2输入数据 304

15.6.3输出数据 309

15.6.4假设与限制 312

15.7 CONTA177 313

15.7.1单元描述 313

15.7.2输入数据 313

15.7.3输出数据 317

15.7.4假设与限制 320

15.8 CONTA178 321

15.8.1单元描述 321

15.8.2输入数据 321

15.8.3输出数据 325

15.8.4假设与限制 327

15.9 TARGE 169 327

15.9.1单元描述 327

15.9.2输入数据 328

15.9.3输出数据 331

15.9.4假设与限制 332

15.10 TARGE 170 332

15.10.1单元描述 332

15.10.2输入数据 333

15.10.3输出数据 338

15.10.4假设与限制 338

第16章MPC184单元 339

16.1 MPC 184 339

16.1.1单元描述 339

16.1.2输入数据 340

16.1.3输出数据 340

16.1.4假设与限制 340

16.2 MPC 184-Link/Beam 340

16.2.1单元描述 340

16.2.2输入数据 341

16.2.3输出数据 342

16.2.4假设与限制 343

16.3 MPC 184-Slider 343

16.3.1单元描述 343

16.3.2输入数据 343

16.3.3输出数据 344

16.3.4假设与限制 345

16.4 MPC 184-Revolute 345

16.4.1单元描述 345

16.4.2输入数据 345

16.4.3输出数据 347

16.4.4假设与限制 352

16.5 MPC184-Universal 352

16.5.1单元描述 352

16.5.2输入数据 352

16.5.3输出数据 354

16.5.4假设与限制 358

16.6 MPC184-Slot 358

16.6.1单元描述 358

16.6.2输入数据 358

16.6.3输出数据 360

16.6.4假设与限制 362

16.7 MPC 184-Point 363

16.7.1单元描述 363

16.7.2输入数据 363

16.7.3输出数据 364

16.7.4假设与限制 368

16.8 MPC184-Translational 368

16.8.1单元描述 368

16.8.2输入数据 368

16.8.3输出数据 369

16.8.4假设与限制 372

16.9 MPC 1 84-Cylindrical 373

16.9.1单元描述 373

16.9.2输入数据 373

16.9.3输出数据 375

16.9.4假设与限制 380

16.10 MPC184-Planar 381

16.10.1单元描述 381

16.10.2输入数据 381

16.10.3输出数据 382

16.10.4假设与限制 389

16.11 MPC184-Weld 390

16.11.1单元描述 390

16.11.2输入数据 390

16.11.3输出数据 391

16.11.4假设与限制 393

16.12 MPC184-Orient 393

16.12.1单元描述 393

16.12.2输入数据 393

16.12.3输出数据 394

16.12.4假设与限制 396

16.13 MPC 184-Spherical 397

16.13.1单元描述 397

16.13.2输入数据 397

16.13.3输出数据 398

16.13.4假设与限制 400

16.14 MPC 184-General 401

16.14.1单元描述 401

16.14.2输入数据 401

16.14.3输出数据 402

16.14.4假设与限制 407

16.15 MPC184-Screw 407

16.15.1单元描述 407

16.15.2输入数据 407

16.15.3输出数据 409

16.15.4假设与限制 412

第17章 表面效应单元 414

17.1 SURF 153 414

17.1.1单元描述 414

17.1.2输入数据 414

17.1.3输出数据 417

17.1.4假设与限制 419

17.2 SURF 154 419

17.2.1单元描述 419

17.2.2输入数据 419

17.2.3输出数据 422

17.2.4假设与限制 424

17.3 SURF156 425

17.3.1单元描述 425

17.3.2输入数据 425

17.3.3输出数据 427

17.3.4假设与限制 428

17.4 SURF159 428

17.4.1单元描述 428

17.4.2输入数据 428

17.4.3输出数据 432

17.4.4假设与限制 433

第18章 矩阵单元 435

18.1 MATRIX27 435

18.1.1单元描述 435

18.1.2输入数据 435

18.1.3输出数据 437

18.1.4假设与限制 438

18.2 MATRIX50 438

18.2.1单元描述 438

18.2.2输入数据 438

18.2.3输出数据 440

18.2.4假设与限制 440

第19章 其他结构单元 441

19.1 MESH200 441

19.1.1单元描述 441

19.1.2输入数据 441

19.1.3假设与限制 443

19.2 PRETS179 443

19.2.1单元描述 443

19.2.2输入数据 444

19.2.3输出数据 445

19.2.4假设与限制 445

19.3 REINF263 446

19.3.1单元描述 446

19.3.2输入数据 446

19.3.3输出数据 447

19.3.4假设与限制 449

19.4 REINF264 450

19.4.1单元描述 450

19.4.2输入数据 450

19.4.3输出数据 451

19.4.4假设与限制 453

19.5 REINF265 453

19.5.1单元描述 453

19.5.2输入数据 453

19.5.3输出数据 454

19.5.4假设与限制 456

第四篇 算例 459

第20章ANS丫S分析程序案例 459

算例1：抛物运动 459

算例2：纵向弹簧振子的固有频率 460

算例3：扭转弹簧振子的固有频率 461

算例4：双弹簧振子系统静态分析 462

算例5：双弹簧振子系统瞬态分析 462

算例6：双弹簧振子系统谐响应分析 464

算例7：双弹簧振子系统谱分析 465

算例8：控制弹簧静态分析 467

算例9：非线性弹簧分析 468

算例10：双弹簧振子系统分析 468

算例11：使用COMBI214仿真转子轴承 471

算例12：超静定杆反力求解 473

算例13： LINK 11执行单元示例 474

算例14：三杆受力分析 475

算例15：预张紧弦模态分析 475

算例16：螺杆蠕变分析 477

算例17：瞬态冲击分析 478

算例18：残余塑性应变分析 479

算例19：桁架最大变形分析 480

算例20：横向屈曲分析 481

算例21：普通梁截面悬臂梁谱分析 482

算例22：通用梁截面悬臂梁静力分析 483

算例23：用户定义己划分横截面 485

算例24：锥形梁截面 486

算例25：管线屈曲分析 486

算例26：管线塑性分析 487

算例27： ELBOW290示例 488

算例28：海洋载荷 488

算例29：带厚度平面应变 489

算例30：带孔板静力分析 490

算例31：用PRETS 179张紧 491

算例32：用温度张紧 491

算例33： ISO材料响应 491

算例34：复合材料实体分析 493

算例35：承受对角载荷的方块（一） 494

算例36：承受对角载荷的方块（二） 495

算例37：承受对角载荷的方块（三） 496

算例38：承受对角载荷的方块（四） 497

算例39：使用初始状态文件输入初始状态 498

算例40：命令输入初始应力 500

算例41：命令输入初始应变 500

算例42：初始弹性应变 501

算例43：使用REINF263加强 502

算例44：使用REINF264进行加强 503

算例45：使用REINF265进行加强 505

算例46：壳单元薄膜选项 506

算例47：圆筒壳体弯曲分析 507

算例48：圆盘壳体结构模态分析 508

算例49：壳截面定义 508

算例50：壳截面偏置 509

算例51：剪切梁的横向振动 510

算例52：盘形弹簧变形后固有频率分析 511

算例53：使用接触单元张紧 512

算例54：二维垫片 512

算例55：三维垫片 514

算例56：二维脱落 516

算例57：三维脱落 517

算例58： 2D面面分析 518

算例59： 3D面面分析 520

算例60：过盈配合 520

算例61： 2D节点-面接触 521

算例62： 3D节点-面接触 522

算例63：梁-梁外接触 523

算例64： SOLID272与SURF 159示例 524

算例65： SOLID285示例 524

算例66： FOLLW201单元示例 525

算例67：线-面接触 525

算例68：节点-节点接触 526

算例69：实体-实体装配 527

算例70：实体-壳装配 527

算例71：实体-梁装配 528

算例72：实体单元验证 528

算例73：刚性表面约束 529

算例74：力分布约束 530

算例75： MPC184刚性梁 530

算例76： MPC 184滑动单元 532

算例77：摇杆机构 533

算例78：曲柄滑块机构 534

算例79：摆动导杆 535

算例80：万向联轴节 536

算例81：曲柄滑块机构（使用狭槽） 537

算例82：正弦机构 538

算例83：点面连接单元示例 538

算例84：平动单元示例 539

算例85：圆柱连接单元示例 540

算例86：平面连接单元示例 541

算例87：焊接单元示例 542

算例88：方向连接单元示例 542

算例89：球铰连接示例 543

算例90：通用连接示例 543

算例91：螺纹连接示例 543

算例92：立方体承受切向压强载荷 544

算例93：扭转振子 545

算例94：承受对角载荷的方块（五） 546

附录 548

附录1单元与算例对应关系 548

附录2结构分析涉及的常见命令 549

A2.1 SESSION命令 549

A2.2 DATABASE命令 551

A2.3 APDL编程命令 554

A2.4 PREP7命令 556

A2.5 SOLUTION命令 569

A2.6 POST1命令 577

A2.7 POST26命令 582