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有限元分析中常用的2D单元及其适用场合

2019年04月28日 CAE 阅读 3,250 views 次

1、Plane stress: 平面应力单元

平面应力单元(Plane Sress)的每个节点有两个自由度(Ux, Uy平面内的移动),Z轴方向(厚度方向)的应力为0。

实际应用:钣金零件,例如飞机蒙皮、狭长的梁。

2、Plain strain: 平面应变单元

同平面应力单元,平面应变单元(Plain Strain)的每个节点也有两个自由度(Ux, Uy平面内的移动),Z轴方向(厚度方向)应变为0。

实际应用:地下管道、 宽的梁类零件、 大坝等。平面应力和应变单元常用于2维的平面问题分析。

3、Plate: 板单元

板单元(Plane)的每个节点有3个自由度:平面内的转动自由度θx, θy和法线方向的平动自由度Uz。

实际应用:零件承受弯曲变形的工况。

板单元在三维空间以3节点或者4节点单元的形式体现,这类单元常用来模拟和分析压力容器或者车身类零件。板单元不考虑平面外的转动自由度,但是具有其他方向的转动自由度和所有的平动自由度。支持节点力、节点力矩(除了绕单元法向的力矩外) 、 压力(沿着单元法向) 、 加速度/重力、 离心力和温度载荷等边界条件。

板单元支持所有的基于表面施加的载荷(压力、 表面力等,表面约束除外),支持单元属性(厚度、 单元法向坐标等)。所有的这些载荷和属性都是基于组成单元的边所在的表面施加的,每个单元可能由四条属于不同表面的边组成,这些要素是如何施加的取决于网格是自动生成的(由网格生成器根据CAD模型生成或者2D
网格生成器生成)还是手动划分的。组成单元的每条边所属表面的标号根据表中所示重新组合,得到新的单元的表面编号。载荷和单元属性就根据这个编号施加在单元上。

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