土木計(jì)算過程中常用的單元和材料類型!
一、單元
(1)link(桿)系列:
link1(2D)和link8(3D)用來模擬珩架,注意一根桿劃一個(gè)單元。
link10用來模擬拉索,注意要加初應(yīng)變,一根索可多分單元。
link180是link10的加強(qiáng)版,一般用來模擬拉索。
(2)beam(梁)系列:
beam3(2D)和beam4(3D)是經(jīng)典歐拉梁?jiǎn)卧?,用來模擬框架中的梁柱,畫彎據(jù)圖用etab讀入smisc數(shù)據(jù)然后用plls命令。注意:雖然一根梁只劃一個(gè)單元在單元兩端也能得到正確的彎矩圖,但是要得到和結(jié)構(gòu)力學(xué)書上的彎據(jù)圖差不多的結(jié)果還需多分幾段。該單元需要手工在實(shí)常數(shù)中輸入Iyy和Izz,注意方向。
beam44適合模擬薄壁的鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件或者變截面的構(gòu)件,可用"/eshape,1"顯示單元形狀。
beam188和beam189號(hào)稱超級(jí)梁?jiǎn)卧?,基于鐵木辛科梁理論,有諸多優(yōu)點(diǎn):考慮剪切變形的影響,截面可設(shè)置多種材料,可用"/eshape,1"顯示形狀,截面慣性矩不用自己計(jì)算而只需輸入截面特征,可以考慮扭轉(zhuǎn)效應(yīng),可以變截面(8.0以后),可以方便地把兩個(gè)單元連接處變成鉸接(8.0以后,用ENDRELEASE命令)。缺點(diǎn)是:8.0版本之前beam188用的是一次形函數(shù),其精度遠(yuǎn)低于beam4等單元,一根梁必須多分幾個(gè)單元。8.0之后可設(shè)置“KEYOPT(3)=2”變成二次形函數(shù),解決了這個(gè)問題??梢?88單元已經(jīng)很完善,建議使用。beam189與beam188的區(qū)別是有3個(gè)結(jié)點(diǎn),8.0版之前比beam188精度高,但因此建模較麻煩,8.0版之后已無優(yōu)勢(shì)。
(3)shell(板殼)系列
shell41一般用來模擬膜。
shell63可針對(duì)一般的板殼,注意僅限彈性分析。
它的塑性版本是shell43。
加強(qiáng)版是shell181(注意18*系列單元都是ansys后開發(fā)的單元,考慮了以前單元的優(yōu)點(diǎn)和缺陷,因而更完善),優(yōu)點(diǎn)是:能實(shí)現(xiàn)shell41、shell63、shell43...的所有功能并比它們做的更好,偏置中點(diǎn)很方便(比如模擬梁版結(jié)構(gòu)時(shí)常要把板中面望上偏置),可以分層,等等。
(4)solid(體)系列
土木中常用的就solid45、46、65、95等。
45就不用多說了,95是它的帶中結(jié)點(diǎn)版本。
solid46可以容忍單元的長(zhǎng)厚比達(dá)到20比1,可以用來模擬鋼板碳纖維板鋼管等。
solid65是專門的混凝土單元,可以考慮開裂,這個(gè)討論得很多了,清華的陸新征寫的一個(gè)講義(www.luxizheng.net)里面有詳細(xì)解釋。
(5)combin(彈簧)系列
常用的有7、14、39、40等。
7可以用來模擬鉸接點(diǎn)。14是最簡(jiǎn)單的帶阻尼彈簧。39是非線性彈簧,在實(shí)常數(shù)中可以靈活定義力-位移關(guān)系,可用來模擬鋼筋與混凝土的粘結(jié)滑移等。40可模擬隔震結(jié)構(gòu)(據(jù)說)。
(6)contact(接觸)系列
常用的有conta52,可用來模擬橡膠墊支座。這個(gè)很簡(jiǎn)單,可以用命令流添加(eintf)。TARGE16*和CONTA17*系列可用接觸向?qū)砑?,三維的接觸往往會(huì)造成收斂困難,和混凝土非線性分析一樣,需要憑經(jīng)驗(yàn)調(diào)參數(shù)反復(fù)試算。
二、材料
彈性部分(必需)用MP命令輸入,非線性部分用TB命令輸入。
(1)TB,DP
即Drucker-Prager模型,ansys中唯一用來模擬土的模型??梢院蛶缀跛袉卧愋停?維和3維)配合使用,所以有時(shí)也會(huì)在計(jì)算2維的混凝土模型時(shí)用到它。
(2)TB,CONCR
用來模擬混凝土,采用w-w五參數(shù)破壞準(zhǔn)則,只能和solid65配合使用。同樣參見陸新征的講義。
(3)TB,BKIN(BISO,MKIN,MISO)
一般用來模擬鋼材。
雙線形隨動(dòng)強(qiáng)化(雙線形等向強(qiáng)化、多線形隨動(dòng)強(qiáng)化、多線形等向強(qiáng)化)模型。
顧名思義,雙線形和多線形的區(qū)別就是應(yīng)力應(yīng)變曲線是兩段還是很多段;隨動(dòng)強(qiáng)化和等向強(qiáng)化的區(qū)別就是考不考慮包辛格效應(yīng)。
如果不和其他準(zhǔn)則配合的話,默認(rèn)是von mises屈服準(zhǔn)則。