两点 三点 最外积分点 四点 五点 外表面 0.5774 0.7746 0.8611 0.9062 1.000 注意 --在使用线弹性材料时,能够预先准确定义这些积分准则,但是通常在ANSYA/LS-DYNA中无法做到,由于模拟大多涉及非线性行为。
另外,对于全积分单元来说,其输出应力是同一层内2×2积分点的应力平均值。 2.1.6 PLANE162
PLANE162单元是一个二维,4节点的实体单元,它既可以用作平面(X-Y平面)单元,也可以用作轴对称单元(Y轴对称)。KEYOPT(3)用来指定单元的平面应力、轴对称和平面应变选项。对于轴对称单元可以利用KEYOPT(2)指定面积或体积加权选项。PLANE162典型情况下为四节点单元。当然也可以用三节点三角形选项,但是由于它太僵硬,所以不推荐使用它。这个单元没有实常数。重要的是要注意到含有PLANE162单元的模型必须仅包含这种单元。ANSYS/LS-DYNA中不允许有二维和三维单元混合使用的有限元模型。
这种单元可用的材料模型与KEYOPT(3)的设置有关。对KEYOPT(3)=0,1,2(平面应力、平面应变或轴对称),用户可以选择下列材料模型:
·各向同性弹性 ·正交各向异性弹性 ·Blatz-ko橡胶 ·Mooney-Rivlin橡胶 ·粘弹性 ·双线性各向同性 ·双线性随动强化 ·塑性随动强化
·幂率塑性
·应变率相关幂率塑性 ·应变率相关塑性 ·分段线性塑性 ·复合材料破坏 ·Johnson-Cook塑性 ·Bamman
对平面应力选项(KEYOPT(3)=0),可以选择下列材料: ·3参数Barlat塑性 ·Barlat各向异性塑性 ·横向正交各向异性弹塑性 ·横向正交异性FLD
对轴对称和平面应变选项(KEYOPT(3)=1或2),可以选用下列材料: ·正交各向异性弹性 ·弹塑性流体动力 ·闭合多孔泡沫 ·低密度泡沫 ·可压缩泡沫 ·Honeycomb蜂窝材料 ·空材料
·Zerilli-Armstrong
·Steinberg ·弹性流体
2.2 梁单元和杆单元 2.2.1 BEAM161
BEAM161有两种基本算法:Hughes-Liu和Belytschko-Schwer。因为BEAM161不产生任何应变,所以它最适合于刚体旋转。必须用三个节点来定义单元;在每个端点处有一节点,同时需要有一定向节点。对于这两种算法来说,可用KEYOPT(4)和KEYOPT(5)来定义几种横截面。通常,对于2×2高斯积分点,BEAM161具有高效和耐用性。可用KEYOPT(2)来定义不同积分算法。
Hughes-Liu梁单元(缺省值)是一个传统积分单元,它可以采用梁单元中间跨度的一组积分点来模拟矩形和圆形横截面。另外,用户也可以定义一个横截面积分规则来模拟任意的横截面。梁单元沿其长度方向能有效地产生一个不变力矩,因此,与实体单元和壳体单元一样,网格必须合理划分以保证精度。由于积分点的位置,只在单元中心才可检验屈服,因此,由于必须在夹持单元的中心处产生全塑性力矩而不是单元外边根部,悬臂梁模型将在一个稍高的力作用下产生屈服。
Belytschko-Schwer.梁单元(KEYOPT(1)=2,4,5)是一个显式算法,可以产生一个沿长度方向呈线性分布的力矩。这种单元有“正确”的弹性应力并且在其末端可检验屈服。例如:当一个悬臂梁在端部静态加载时,可用一个单元来精确地表达弹性和塑性状态。如同Hughes-Liu梁单元,质量堆积到节点上,因此,在动态问题中必须要细分网格,因为此时正确的质量分布是很重要的。
对于梁单元,可使用下列材料模型:(对于某些算法有些限制) ·各向同性弹性 ·双线性随动强化 ·塑性随动强化 ·粘弹性 ·幂率塑性 ·分段线性塑性
2.2.2 LINK160
LINK160桁架单元与Belytschko-Schwer梁单元很相似,但只能承受轴向载荷。这种类型单元支持直杆,在两端轴向加载,材料性质均匀。对于这种单元可使用的材料类型为各向同性弹性,塑性随动强化(率相关)和双线性动力。
2.2.3 LINK167
LINK167单元是仅能拉伸的杆,可以用于模拟索。它与弹性单元类似,由用户直接输入力与变形的关系。本单元类型需要用 EDMP 命令来定义索单元选项(参看 EDMP 命令概述)。
2.3 离散单元
2.3.1 COMBI165 弹簧-阻尼单元
弹簧单元因位移产生一个力;也就是说改变单元的长度产生力。力沿单元轴向加载。例如,拉力在节点1上是沿轴的正方向,而对节点2是沿轴的负方向。缺省时,单元轴的方向就是从节点1到节点2。当单元旋转时,力作用方向线也将随之而旋转。
阻尼单元可认为是弹簧单元的一种:可模拟线性粘性和非线性粘性阻尼。
也可使用旋转(扭转)弹簧和阻尼单元,这些可通过KEYOPT(1)来选择,其他输入部分和平移弹簧一样;给定的力-位移关系可认为是力矩-转角(为弧度单位)关系,力矩施加方向沿单元的轴向方向(顺时针为正)。旋转弹簧单元只影响其节点的旋转自由度—它们并不把节点铰接在一起。
COMBI165单元可和其它显式单元混合使用。然而,由于它没有质量,在分析中不能只有COMBI165一种类型单元,为了表达一个弹簧/质量系统,必须定义MASS166单元来加上质量。
对于同一个COMBI165单元不能同时定义弹簧和阻尼特性。但是,可以分别定义使用同样节点的弹簧和阻尼单元(也就是说,可以重叠两个COMBI165单元)。
对于COMBI165单元可以使用下列材料模型: ·线弹性弹簧 ·线粘性阻尼 ·弹性塑料弹簧