ANSYS中选择单元类型的方法

学ANSYS的人，通常会被ANSYS所提供的众多纷繁复杂的单元类型弄花了眼，如何选择正确的单元类型，也是新手学习时很头疼的问题。

　　单元类型的选择，跟你要解决的问题本身密切相关。在选择单元类型前，首先你要对问题本身有非常明确的认识，然后，对于每一种单元类型，每个节点有多少个自由度，它包含哪些特性，能够在哪些条件下使用，在ANSYS的帮助文档中都有非常详细的描述，要结合自己的问题，对照帮助文档里面的单元描述来选择恰当的单元类型。

　　1.该选杆单元(Link)还是梁单元(Beam)?

　　这个比较容易理解。杆单元只能承受沿着杆件方向的拉力或者压力，杆单元不能承受弯矩，这是杆单元的基本特点。

　　梁单元则既可以承受拉，压，还可以承受弯矩。如果你的结构中要承受弯矩，肯定不能选杆单元。

　　对于梁单元，常用的有beam3,beam4,beam188这三种，他们的区别在于：

　　1)beam3是2D的梁单元，只能解决2维的问题。

　　2)beam4是3D

　　的梁单元，可以解决3维的空间梁问题。

　　3)beam188是3D梁单元，可以根据需要自定义梁的截面形状。

　　2.对于薄壁结构，是选实体单元还是壳单元?

　　对于薄壁结构，最好是选用shell单元，shell单元可以减少计算量，如果你非要用实体单元，也是可以的，但是这样计算量就大大增加了。而且，如果选实体单元，薄壁结构承受弯矩的时候，如果在厚度方向的单元层数太少，有时候计算结果误差比较大，反而不如shell单元计算准确。

　　实际工程中常用的shell单元有shell63,shell93。shell63是四节点的shell单元(可以退化为三角形)，shell93是带中间节点的四边形shell单元

　　(可以退化为三角形),shell93单元由于带有中间节点，计算精度比shell63更高，但是由于节点数目比shell63多，计算量会增大。对于一般的问题，选用shell63就足够了。

　　除了shell63,shell93之外，还有很多其他的shell单元，譬如shell91,shell131，shell163等等，这些单元有的是用于多层铺层材料的，有的是用于结构显示动力学分析的，一般新手很少涉及到。通常情况下，shell63单元就够用了。

　　3.实体单元的选择

　　实体单元类型也比较多，实体单元也是实际工程中使用最多的单元类型。常用的实体单元类型有solid45, solid92,solid185,solid187这几种。其中把solid45,solid185可以归为第一类，他们都是六面体单元，都可以退化为四面体和棱柱体，单元的主要功能基本相同,(SOLID185

　　还可以用于不可压缩超弹性材料)。Solid92, solid187可以归为第二类，他们都是带中间节点的四面体单元，单元的主要功能基本相同。

　　实际选用单元类型的时候，到底是选择第一类还是选择第二类呢?也就是到底是选用六面体还是带中间节点的四面体呢?

　　如果所分析的结构比较简单，可以很方便的全部划分为六面体单元，或者绝大部分是六面体，只含有少量四面体和棱柱体，此时，应该选用第一类单元，也就是选用六面体单元;如果所分析的结构比较复杂，难以划分出六面体，应该选用第二类单元，也就是带中间节点的四面体单元。

　　新手最容易犯的一个错误就是选用了第一类单元类型(六面体单元)，但是，在划分网格的时候，由于结构比较复杂，六面体划分不出来，单元全部被划分成了四面体，也就是退化的六面体单元，这种情况，计算出来的结果的精度是非常糟糕的，有时候即使你把单元划分的很细，计算精度也很差，这种情况是绝对要避免的。

　　六面体单元和带中间节点的四面体单元的计算精度都是很高的，他们的区别在于：一个六面体单元只有8个节点，计算规模小，但是复杂的结构很难划分出好的六面体单元，带中间节点的四面体单元恰好相反，不管结构多么复杂，总能轻易地划分出四面体，但是，由于每个单元有10个节点，总节点数比较多，计算量会增大很多。

　　前面把常用的实体单元类型归为2类了，对于同一类型中的单元，应该选哪一种呢?通常情况下，同一个类型中，各种不同的单元，计算精度几乎没有什么明显的差别。选取的基本原则是优先选用编号高的单元。比如第一类中，应该优先选用solid185。第二类里面应该优先选用solid187。

　　ANSYS的单元类型是在不断发展和改进的，同样功能的单元，编号大的往往意味着在某些方面有优化或者增强。

　　对于实体单元，总结起来就一句话：复杂的结构用带中间节点的四面体，优选solid187，简单的结构用六面体单元，优选solid185。

　　杆

　　普通

　　双线性

　　LINK1,LINK8

　　LINK10

　　梁

　　普通

　　截面渐变

　　塑性

　　考虑剪切变形

　　BEAM3,BEAM4

　　BEAM54,BEAM44

　　BEAM23,BEAM24

　　BEAM188,BEAM189

　　管

　　普通

　　浸入

　　塑性#p#分页标题#e#

　　PIPE16,PIPE17,PIPE18

　　PIPE59

　　PIPE20,PIPE60

　　2-D实体

　　四边形

　　三角形

　　超弹性单元

　　粘弹性

　　大应变

　　谐单元

　　P单元

　　PLANE42,PLANE82,PLANE182

　　PLANE2

　　HYPER84,HYPER56,HYPER74

　　VISCO88

　　VISO106,VISO108

　　PLANE83,PPNAE25

　　PLANE145,PLANE146

　　3-D实体

　　块

　　四面体

　　层

　　各向异性

　　超弹性单元

　　粘弹性

　　大应变

　　P单元

　　SOLID45,SOLID95,SOLID73,SOLID185

　　SOLID92,SOLID72

　　SOLID46

　　SOLID64,SOLID65

　　HYPER86,HYPER58,HYPER158

　　VISO89

　　VISO107

　　SOLID147,SOLID148

　　壳

　　四边形

　　轴对称

　　层

　　剪切板

　　P单元

　　SHELL93,SHELL63,SHELL41,SHELL43,SHELL181

　　SHELL51,SHELL61

　　SHELL91,SHELL99

　　SHELL28

　　SHELL150