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            課程大綱
             

            PLANE2 單元說明PLANE2 是一個6節點三角形單元,與 8 節點的PLANE82單元兼容。本單元具有一個二次的位移函數,可以較好地適應不規則的模型網格 (比如由不同的 CAD/CAM系統所產生的模型)。本單元有6個節點,每個節點有
            PLANE2 單元說明

            PLANE2 是一個6節點三角形單元,與 8 節點的PLANE82單元兼容。本單元具有一個二次的位移函數,可以較好地適應不規則的模型網格 (比如由不同的 CAD/CAM系統所產生的模型)。

            本單元有6個節點,每個節點有 2 個自由度,分別為 x 和 y 方向的平移,既可用作平面單元 (平面應力或平面應變),也可以用作軸對稱單元。本單元具有塑性、蠕變、輻射膨脹、CAE,有限元分析,應力剛度、大變形以及大應變的能力。關于本單元的更多細節見 ANSYS 公司理論手冊 中的 PLANE2。

             

            圖 2.1 PLANE2 單元幾何

            PLANE2 輸入數據

            在圖 2.1: "PLANE2 單元幾何" 中給出了 PLANE2 單元的幾何形狀,節點位置和坐標系。

            除了節點外。單元輸入數據還包括一個厚度 (僅當 KEYOPT(3) = 3 時) 以及正交異性材料特性。正交異性材料的方向與單元坐標系方向一致,單元坐標系的方向在 "坐標系" 中說明。

            單元載荷在 "節點和單元載荷" 中說明。壓力可以作為單元邊界上的面載荷輸入,如 圖 2.1: "PLANE2 單元幾何" 中帶圓圈數字所示。正壓力指向單元內部??梢暂斎霚囟群土髁孔鳛閱卧濣c處的體載荷。節點 I 處的溫度 T(I) 默認為 TUNIF。如果不給出其它節點處的溫度,則默認等于 T(I)。如果給出了所有角節點的溫度,CAE,有限元分析,各中間節點的溫度默認為其相鄰角節點溫度的平均值。對于任何其它的輸入方式,未給定的溫度默認為 TUNIF。對于流量的輸入與此類似,只是默認值用零代替了 TUNIF。

            對平面問題,除了 KEYOPT(3) = 3 的情況外,本單元如有節點力,應輸入每單位厚度的力值;對軸對稱問題應輸入整個圓周 (360°) 的力值。

            通過 ISTRESS 或 ISFILE 命令可以對本單元施加初始應力。進一步的信息見 "ANSYS 基本分析指南" 中的初始應力載荷。另外,將 KEYOPT(9) 設置為 1,可以通過用戶子程序 USTRESS 來讀取初始應力。關于用戶子程序的細節見 "ANSYS 用戶程序特性指南"。

            在進行幾何非線性分析時,可以使用 SOLCONTROL,,,INCP 命令來包含壓力的影響。在線性特征值屈曲分析中自動包括壓力載荷剛度效應。如果需要非對稱的壓力載荷剛度效應矩陣,使用 NROPT,UNSYM 命令。

            在 "PLANE2 輸入匯總"中給出了本單元輸入數據的一個匯總。在"單元輸入"中給出了本單元輸入數據的一般說明。對于軸對稱問題,見 "軸對稱單元"。

            PLANE2 輸入匯總

            節點:

            I, J, K, L, M, N

            自由度

            UX, UY

            實常數

            如果 KEYOPT(3) = 0, 1, 或 2 - 無

            如果 KEYOPT(3) = 3 - 輸入厚度 THK

            材料特性

            EX, EY, EZ, PRXY, PRYZ, PRXZ (或 NUXY, NUYZ, NUXZ),

            ALPX, ALPY, ALPZ (或CTEX, CTEY, CTEZ或THSX, THSY, THSZ), DENS, GXY, DAMP

            面載荷

            壓力 -

            邊 1 (J-I), 邊 2 (K-J), 邊 3 (L-K)

            體載荷

            溫度 -- T(I), T(J), T(K), T(L), T(M), T(N)

            流量 -- FL(I), FL(J), FL(K), FL(L), FL(M), FL(N)

            特定求解能力

            塑性、蠕變、輻射膨脹、應力剛度、大變形、大應變、生死單元、自適應下降、初應力輸入

            關鍵選項

            KEYOPT(3) – 單元行為:

            0 - 平面應力

            1 - 軸對稱

            2 - 平面應變 (Z 向應變 = 0.0)

            3 - 帶有厚度輸入的平面應力

            KEYOPT(5) - 額外應力輸出

            0 - 輸出基本單元解

            1 - 輸出積分點應力

            2 - 輸出節點應力

            KEYOPT(6) - 額外表面結果輸出

            0 - 輸出基本單元解

            3 - 同時輸出各積分點處的非線性結果

            4 - 對有非零壓力的各邊輸出表面結果

            KEYOPT(9) - 初應力子程序選項 (只有直接輸入 KEYOPT 命令才可用)

            0 - 不使用用戶子程序提供初應力 (默認)

            1 - 從用戶子程序 USTRESS 讀入初應力數據 (如何寫用戶子程序見 ANSYS 用戶程序特性指南)

            PLANE2 輸出數據

            與單元有關的結果輸出有兩種形式:

            ·包括在整個節點解中的節點位移。

            ·附加的單元輸出,見表 2.1 "PLANE2 單元輸出定義"。

            在圖 2.2 "PLANE2應力輸出" 中顯示了幾個輸出項。單元應力的方向平行于單元坐標系。對于單元中任意具有非零壓力的邊,可以輸出表面應力;表面應力定義為平行或垂直于邊界線,例如 IJ 邊的表面應力定義為平行和垂直 IJ 線,對于平面問題沿 Z 軸方向,對于軸對稱問題沿環向。

            在 "結果輸出" 中給出了對于結果輸出的一般說明。查看的方法見"ANSYS 基本分析指南"。

             

            圖 2.2 PLANE2 應力輸出

            單元輸出定義表使用如下標記:

            在名稱列中的冒號 (:) 表示該項可以用分量名方法[ETABLE, ESOL] 處理;O 列表示該項可用于 Jobname.OUT 文件;R 列表示該項可用于結果文件。無論 O列或 R 列,Y 表示該項總是可用的,數字表示表的一個注解,其中說明了使用該項的條件;而減號 "-" 表示該項不可用。

            表 2.1 PLANE2 單元輸出定義

            名稱

            定 義

            O

            R

            EL

            單元號

            Y

            Y

            NODES

            單元角節點 (I, J 和 K)

            Y

            Y

            MAT

            單元材料號

            Y

            Y

            THICK

            單元平均厚度

            Y

            Y

            VOLU:

            單元體積

            Y

            Y

            XC,YC

            結果輸出點位置

            Y

            3

            PRES

            壓力,P1 在節點 J,I;P2 在 K,J;P3 在 L,K

            Y

            Y

            TEMP

            溫度 T(I),T(J),T(K),T(L),T(M),T(N)

            Y

            Y

            FLUEN

            流量 FL(I),FL(J),FL(K),FL(L),FL(M),FL(N)

            Y

            Y

            S: X,Y,Z,XY

            應力 (對平面應力單元 SZ = 0.0)

            Y

            Y

            S: 1,2,3

            主應力

            Y

            -

            S: INT

            應力強度

            Y

            -

            S: EQV

            當量應力

            Y

            Y

            EPEL: X,Y,Z,XY

            單元的彈性應變

            Y

            Y

            EPEL: 1,2,3

            單元的彈性主應變

            Y

            -

            EPEL: EQV

            單元的當量彈性應變 [4]

            -

            Y

            EPTH: X,Y,Z,XY

            單元的平均熱應變

            Y

            Y

            EPTH: EQV

            單元的當量熱應變 [4]

            -

            Y

            EPPL: X,Y,Z,XY

            單元的塑性應變

            2

            2

            EPPL: EQV

            單元的當量塑性應變 [4]

            -

            2

            EPCR: X,Y,Z,XY

            單元的蠕變應變

            2

            2

            EPCR: EQV

            單元的當量蠕變應變 [4]

            -

            2

            EPSW

            單元的輻射膨脹應變

            2

            2

            NL: EPEQ

            節點的當量塑性應變

            2

            2

            NL: SRAT

            節點的真實應力與屈服面應力之比

            2

            2

            NL: SEPL

            節點在應力-應變曲線上的當量應力

            2

            2

            NL: HPRES

            節點靜水壓力

            -

            2

            FACE

            側邊標號

            1

            1

            EPEL(PAR,PER,Z)

            側邊彈性應變(平行, 垂直, Z 向或環向)

            1

            1

            TEMP

            側邊平均溫度

            1

            1

            S(PAR,PER,Z)

            側邊應力(平行, 垂直, Z 向或環向)

            1

            1

            SINT

            側邊應力強度

            1

            1

            SEQV

            側邊當量應力

            1

            1

            LOCI: X,Y,Z

            積分點位置

            -

            Y

            注解:

            1 表面解輸出 (如果 KEYOPT(6) = 4 且對于非零壓力邊界)。

            2 非線性結果, 只有在單元為非線性材料特性時才輸出。

            3 僅用作 *GET 命令的輸出項,給出單元中心處結果。

            4 當量應變使用有效泊松比:對于彈性和熱問題,該值由用戶給出 (MP,PRXY 命令);對于塑性和蠕變問題,該值設為 0.5。

            表 2.2 PLANE2 其它單元輸出

            說明

            輸出項名稱

            O

            R

            積分點非線性結果

            E
            積分點應力

            LOCATION, TEMP, SINT, SEQV, EPEL, S

            節點應力

            LOCATION, TEMP, S, SINT, SEQV

            注解

            1當單元材料為非線性且 KEYOPT(6) = 3 時在各積分點處輸出;

            2當 KEYOPT(5) = 1時在各積分點處輸出;

            3當 KEYOPT(5) = 2時在各角點處輸出;

            表 2.3: "PLANE2 輸出項和序列號" 列出了可以通過 ETABLE 命令,采用序列號方法輸出的內容列表。更多信息見"ANSYS 基本分析指南" 中關于一般后處理 (POST1) 部分和本手冊中關于"輸出項和序列號表"部分。在表 2.3: "PLANE2 輸出項和序列號" 中使用以下標記:

            NAME

            與表 2.1: "PLANE2 單元輸出定義" 中相同定義的輸出量;

            ITEM

            用于 ETABLE 命令的預先定義的輸出項;

            E

            對于單值或常數型單元數據的序列號;

            I,J,K,L,M,N

            節點I,J,K,L,M,N 處數據的序列號;

            表 2.3 PLANE2輸出項和序列號

            輸出量

            名稱

            ETABLE 和 ESOL 命令輸入

            Item

            E

            I

            J

            K

            L

            M

            N

            P1

            SMISC

            P2

            SMISC

            P3

            SMISC

            使用 ETABLE 命令的表面解的輸出項和序列號見本手冊中的 表面解。

            PLANE2 假設和限制

            ·單元的面積必須大于零。

            ·對軸對稱分析,PLANE2單元必須位于總體坐標的X-Y 平面中,Y 軸必須是對稱軸,如 圖 2.1 "PLANE2 單元幾何" 所示;軸對稱結構建模必須滿足 X≥0 。

            ·刪除一條邊上的中間節點,則意味著沿該邊的位移變化為線性的,而不再是拋物線的。關于使用有中間節點的單元的更多信息參見 "ANSYS 建模和分網指南"中的"二次單元 (中間節點)"。

            ·只有在滿足單元解部分所說明的條件時,表面應力輸出才是有效的。

            PLANE2 產品限制

            對于以下產品,本單元在上述一般假設和限制的基礎上再增加一定的限制:

            ANSYS Professional:

            ·材料的阻尼 (DAMP) 特性不能用;

            ·流體體載荷不能用;

            ·特定功能中只有應力剛度可以使用;

            ·KEYOPT(6) = 3 不能用。

             
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              備案號:備案號:滬ICP備08026168號-1 .(2024年07月24日)....................
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