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有限元分析中常用单元的力学性能介绍

2019年03月26日 CAE 阅读 2,951 views 次

成功地完成有限元分析,需要正确理解各类单元的力学性能。在定义载荷和边界条件时,至少需要对各类单元的性能有基本的了解,而对单元形函数方面深层次的理论知识并不是必要的。

进行一个单元的有限元分析是研究单元力学性能的基本方法。求解结果可与理论解进行详细对比。该方法对理解不同求解器的单元定义方式有很大帮助。

对单元来说,自由度是一个很重要参数,因为它们不但描述了给定条件下的单元的性能,而且反映了单元之间的兼容性。

下面介绍下有限元分析中常用单元的节点数和自由度数。

1、杆单元(Rod)

杆单元示例

杆单元包含2个节点,每个节点包含3或6个自由度。

2、梁单元(Beam)

梁单元示例

梁单元包含2个节点,每个节点6个自由度。

3、壳单元(Shell)

一阶壳单元有3或4个节点,二阶壳单元有6或8个节点,每个节点上有6个自由度。

壳单元示例:一阶三角形单元(CTRIA3)、一阶四边形单元(CQUAD4)、二阶三角形单元(CTRIA6)和二阶四边形单元(CQUAD8)

4、实体单元(Solid)

一阶实体单元有4、5、6或8个节点,二阶实体单元有8、12、15或20个节点,每个节点上有3个自由度。

实体单元示例:四面体、金字塔型、五面体和六面体单元
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