PLANE2 單元說明PLANE2 是一個(gè)6節(jié)點(diǎn)三角形單元，與 8 節(jié)點(diǎn)的PLANE82單元兼容。本單元具有一個(gè)二次的位移函數(shù)，可以較好地適應(yīng)不規(guī)則的模型網(wǎng)格 (比如由不同的 CAD/CAM系統(tǒng)所產(chǎn)生的模型)。本單元有6個(gè)節(jié)點(diǎn)，每個(gè)節(jié)點(diǎn)有
PLANE2 單元說明
PLANE2 是一個(gè)6節(jié)點(diǎn)三角形單元，與 8 節(jié)點(diǎn)的PLANE82單元兼容。本單元具有一個(gè)二次的位移函數(shù)，可以較好地適應(yīng)不規(guī)則的模型網(wǎng)格 (比如由不同的 CAD/CAM系統(tǒng)所產(chǎn)生的模型)。
本單元有6個(gè)節(jié)點(diǎn)，每個(gè)節(jié)點(diǎn)有 2 個(gè)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(yīng)力或平面應(yīng)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(yīng)力剛度、大變形以及大應(yīng)變的能力。關(guān)于本單元的更多細(xì)節(jié)見 ANSYS 公司理論手冊 中的 PLANE2。
圖 2.1 PLANE2 單元幾何
PLANE2 輸入數(shù)據(jù)
在圖 2.1: "PLANE2 單元幾何" 中給出了 PLANE2 單元的幾何形狀，節(jié)點(diǎn)位置和坐標(biāo)系。
除了節(jié)點(diǎn)外。單元輸入數(shù)據(jù)還包括一個(gè)厚度 (僅當(dāng) KEYOPT(3) = 3 時(shí)) 以及正交異性材料特性。正交異性材料的方向與單元坐標(biāo)系方向一致，單元坐標(biāo)系的方向在 "坐標(biāo)系" 中說明。
單元載荷在 "節(jié)點(diǎn)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(shù)字所示。正壓力指向單元內(nèi)部。可以輸入溫度和流量作為單元節(jié)點(diǎn)處的體載荷。節(jié)點(diǎn) I 處的溫度 T(I) 默認(rèn)為 TUNIF。如果不給出其它節(jié)點(diǎn)處的溫度，則默認(rèn)等于 T(I)。如果給出了所有角節(jié)點(diǎn)的溫度，CAE，有限元分析，各中間節(jié)點(diǎn)的溫度默認(rèn)為其相鄰角節(jié)點(diǎn)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(rèn)為 TUNIF。對于流量的輸入與此類似，只是默認(rèn)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(jié)點(diǎn)力，應(yīng)輸入每單位厚度的力值；對軸對稱問題應(yīng)輸入整個(gè)圓周 (360°) 的力值。
通過 ISTRESS 或 ISFILE 命令可以對本單元施加初始應(yīng)力。進(jìn)一步的信息見 "ANSYS 基本分析指南" 中的初始應(yīng)力載荷。另外，將 KEYOPT(9) 設(shè)置為 1，可以通過用戶子程序 USTRESS 來讀取初始應(yīng)力。關(guān)于用戶子程序的細(xì)節(jié)見 "ANSYS 用戶程序特性指南"。
在進(jìn)行幾何非線性分析時(shí)，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(yīng)。如果需要非對稱的壓力載荷剛度效應(yīng)矩陣，使用 NROPT,UNSYM 命令。
在 "PLANE2 輸入?yún)R總"中給出了本單元輸入數(shù)據(jù)的一個(gè)匯總。在"單元輸入"中給出了本單元輸入數(shù)據(jù)的一般說明。對于軸對稱問題，見 "軸對稱單元"。
PLANE2 輸入?yún)R總
節(jié)點(diǎn)：
I, J, K, L, M, N
自由度
UX, UY
實(shí)常數(shù)
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(yīng)力剛度、大變形、大應(yīng)變、生死單元、自適應(yīng)下降、初應(yīng)力輸入
關(guān)鍵選項(xiàng)
KEYOPT(3) – 單元行為:
0 - 平面應(yīng)力
1 - 軸對稱
2 - 平面應(yīng)變 (Z 向應(yīng)變 = 0.0)
3 - 帶有厚度輸入的平面應(yīng)力
KEYOPT(5) - 額外應(yīng)力輸出
0 - 輸出基本單元解
1 - 輸出積分點(diǎn)應(yīng)力
2 - 輸出節(jié)點(diǎn)應(yīng)力
KEYOPT(6) - 額外表面結(jié)果輸出
0 - 輸出基本單元解
3 - 同時(shí)輸出各積分點(diǎn)處的非線性結(jié)果
4 - 對有非零壓力的各邊輸出表面結(jié)果
KEYOPT(9) - 初應(yīng)力子程序選項(xiàng) (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(yīng)力 (默認(rèn))
1 - 從用戶子程序 USTRESS 讀入初應(yīng)力數(shù)據(jù) (如何寫用戶子程序見 ANSYS 用戶程序特性指南)
PLANE2 輸出數(shù)據(jù)
與單元有關(guān)的結(jié)果輸出有兩種形式：
·包括在整個(gè)節(jié)點(diǎn)解中的節(jié)點(diǎn)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(yīng)力輸出" 中顯示了幾個(gè)輸出項(xiàng)。單元應(yīng)力的方向平行于單元坐標(biāo)系。對于單元中任意具有非零壓力的邊，可以輸出表面應(yīng)力；表面應(yīng)力定義為平行或垂直于邊界線，例如 IJ 邊的表面應(yīng)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(huán)向。
在 "結(jié)果輸出" 中給出了對于結(jié)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(yīng)力輸出
單元輸出定義表使用如下標(biāo)記:
在名稱列中的冒號 (：) 表示該項(xiàng)可以用分量名方法[ETABLE, ESOL] 處理；O 列表示該項(xiàng)可用于 Jobname.OUT 文件；R 列表示該項(xiàng)可用于結(jié)果文件。無論 O列或 R 列，Y 表示該項(xiàng)總是可用的，數(shù)字表示表的一個(gè)注解,其中說明了使用該項(xiàng)的條件；而減號 "-" 表示該項(xiàng)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(jié)點(diǎn) (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(jié)果輸出點(diǎn)位置
Y
3
PRES
壓力，P1 在節(jié)點(diǎn) 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(yīng)力 (對平面應(yīng)力單元 SZ = 0.0)
Y
Y
S: 1,2,3
主應(yīng)力
Y
-
S: INT
應(yīng)力強(qiáng)度
Y
-
S: EQV
當(dāng)量應(yīng)力
Y
Y
EPEL: X,Y,Z,XY
單元的彈性應(yīng)變
Y
Y
EPEL: 1,2,3
單元的彈性主應(yīng)變
Y
-
EPEL: EQV
單元的當(dāng)量彈性應(yīng)變 [4]
-
Y
EPTH: X,Y,Z,XY
單元的平均熱應(yīng)變
Y
Y
EPTH: EQV
單元的當(dāng)量熱應(yīng)變 [4]
-
Y
EPPL: X,Y,Z,XY
單元的塑性應(yīng)變
2
2
EPPL: EQV
單元的當(dāng)量塑性應(yīng)變 [4]
-
2
EPCR: X,Y,Z,XY
單元的蠕變應(yīng)變
2
2
EPCR: EQV
單元的當(dāng)量蠕變應(yīng)變 [4]
-
2
EPSW
單元的輻射膨脹應(yīng)變
2
2
NL: EPEQ
節(jié)點(diǎn)的當(dāng)量塑性應(yīng)變
2
2
NL: SRAT
節(jié)點(diǎn)的真實(shí)應(yīng)力與屈服面應(yīng)力之比
2
2
NL: SEPL
節(jié)點(diǎn)在應(yīng)力-應(yīng)變曲線上的當(dāng)量應(yīng)力
2
2
NL: HPRES
節(jié)點(diǎn)靜水壓力
-
2
FACE
側(cè)邊標(biāo)號
1
1
EPEL(PAR,PER,Z)
側(cè)邊彈性應(yīng)變(平行, 垂直, Z 向或環(huán)向)
1
1
TEMP
側(cè)邊平均溫度
1
1
S(PAR,PER,Z)
側(cè)邊應(yīng)力(平行, 垂直, Z 向或環(huán)向)
1
1
SINT
側(cè)邊應(yīng)力強(qiáng)度
1
1
SEQV
側(cè)邊當(dāng)量應(yīng)力
1
1
LOCI: X,Y,Z
積分點(diǎn)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(jié)果, 只有在單元為非線性材料特性時(shí)才輸出。
3 僅用作 *GET 命令的輸出項(xiàng)，給出單元中心處結(jié)果。
4 當(dāng)量應(yīng)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(shè)為 0.5。
表 2.2 PLANE2 其它單元輸出
說明
輸出項(xiàng)名稱
O
R
積分點(diǎn)非線性結(jié)果
E
積分點(diǎn)應(yīng)力
LOCATION, TEMP, SINT, SEQV, EPEL, S
節(jié)點(diǎn)應(yīng)力
LOCATION, TEMP, S, SINT, SEQV
注解
1當(dāng)單元材料為非線性且 KEYOPT(6) = 3 時(shí)在各積分點(diǎn)處輸出；
2當(dāng) KEYOPT(5) = 1時(shí)在各積分點(diǎn)處輸出；
3當(dāng) KEYOPT(5) = 2時(shí)在各角點(diǎn)處輸出；
表 2.3: "PLANE2 輸出項(xiàng)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(nèi)容列表。更多信息見"ANSYS 基本分析指南" 中關(guān)于一般后處理 (POST1) 部分和本手冊中關(guān)于"輸出項(xiàng)和序列號表"部分。在表 2.3: "PLANE2 輸出項(xiàng)和序列號" 中使用以下標(biāo)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(yù)先定義的輸出項(xiàng)；
E
對于單值或常數(shù)型單元數(shù)據(jù)的序列號；
I,J,K,L,M,N
節(jié)點(diǎn)I,J,K,L,M,N 處數(shù)據(jù)的序列號；
表 2.3 PLANE2輸出項(xiàng)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(xiàng)和序列號見本手冊中的 表面解。
PLANE2 假設(shè)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(biāo)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(jié)構(gòu)建模必須滿足 X≥0 。
·刪除一條邊上的中間節(jié)點(diǎn)，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(guān)于使用有中間節(jié)點(diǎn)的單元的更多信息參見 "ANSYS 建模和分網(wǎng)指南"中的"二次單元 (中間節(jié)點(diǎn))"。
·只有在滿足單元解部分所說明的條件時(shí)，表面應(yīng)力輸出才是有效的。
PLANE2 產(chǎn)品限制
對于以下產(chǎn)品，本單元在上述一般假設(shè)和限制的基礎(chǔ)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(yīng)力剛度可以使用;
·KEYOPT(6) = 3 不能用。 |
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