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SOLID45單元說明solid45單元用于構造三維實體結構.單元通過8個節點來定義,每個節點有3個沿著xyz方向平移的自由度.單元具有塑性,蠕變,膨脹,應力強化,大變形和大應變能力。有用于沙漏控制的縮減積分選項。有關該單元的細節參看 AN
SOLID45單元說明

solid45單元用于構造三維實體結構.單元通過8個節點來定義,每個節點有3個沿著xyz方向平移的自由度.

單元具有塑性,蠕變,膨脹,應力強化,大變形和大應變能力。有用于沙漏控制的縮減積分選項。有關該單元的細節參看 ANSYS, 理論參考中的SOLID45部分。類似的單元有適用于各向異性材料的solid64單元。Solid45單元的更高階單元是solid95。

圖 45.1 SOLID45幾何描述

SOLID45輸入數據

該單元的幾何形狀、結點位置、坐標系如圖45.1: "SOLID45 幾何描述"所示。該單元可定義8個結點和正交各向異性材料。正交各向異性材料方向對應于單元坐標方向。單元坐標系方向參見坐標系部分。

單元荷載參見結點和單元荷載部分。壓力可以作為表面荷載施加在單元各個表面上，如圖45.1: "SOLID45 幾何描述"所示。正壓力指向單元內部。可以輸入溫度和流量作為單元節點處的體載荷。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)。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。

KEYOPT(1)用于指定包括或不包括附加的位移形函數。KEYOPT(5)和KEYOPT(6)提供不同的單元輸出選項（參見單元輸出部分）。

當KEYOPT(2)=1時，該單元也支持用于沙漏控制的均勻縮減（1點）積分。均勻縮減積分在進行非線性分析時有如下好處：

· 相對于完全積分選項而言，單元剛度集成和應力（應變）計算需要更少的CPU時間，而仍能獲得足夠精確的結果。

· 當單元數量相同時，單元歷史存儲記錄（.ESAV 和 .OSAV）的長度約為完全積分（2×2×2）的1/7。

· 非線性分析的收斂性通常遠比采用額外位移形狀的完全積分要好；即，KEYOPT(1) = 0, KEYOPT(2) = 0。

· 分析結果不會受（由塑性或其它不可壓縮材性引起的）體積鎖死的影響。

采用均勻縮減積分有以下缺點：

· 當采用相同網格進行彈性分析時，結果顯然不如完全積分方法精確。

· 采用單層單元時不能很好的得到結構的彎曲特性（例如，一根懸臂梁，受橫向集中力，采用單層單元）。建議采用4層單元。

當采用均勻縮減積分選項時（KEYOPT(2) = 1 – 這和 SOLID185 用 KEYOPT(2) = 1是一樣的），應對總能量 (ETABLE 命令，SENE 標識符)和沙漏造成的偽能量 (ETABLE 命令，AENE 標識符) 進行比較以檢查結果的精度。如果沙漏能與總能量之比小于 5%，結果一般是可以接受的。如果該比值超過5%，則需細化網格。也可以在求解階段用 OUTPR,VENG 命令控制總能量和沙漏能。更多說明見 ANSYS 理論手冊。

可用ISTRESS 或者 ISFILE 命令給單元施加初始應力狀態。更多信息參見ANSYS基礎分析紙指南中的施加初始應力部分。你也可以用KEYOPT(9) = 1來從用戶子程序中讀取初應力USTRESS。關于用戶子程序的細節，參見《ANSYS UPF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。

該單元的輸入概要參見 "SOLID45 輸入數據摘要". 單元輸入數據的一般性描述參見單元輸入部分。

SOLID45單元輸入數據摘要

節點

I，J，K，L，M，N，O，P

自由度

UX，UY，UZ

實常數

HGSTF－沙漏控制因子，僅當KEYOPT(2) = 1時需要設置。

注：

有效值為任意正數，默認為1.0。建議值為1到10之間。

材料參數

EX, EY, EZ, PRXY, PRYZ, PRXZ (或 NUXY, NUYZ, NUXZ), ALPX, ALPY, ALPZ (或 CTEX, CTEY, CTEZ or THSX, THSY, THSZ), DENS, GXY, GYZ, GXZ, DAMP

表面載荷

壓力—

表面1（J-I-L-K），表面2（I-J-N-M），表面3（J-K-O-N），表面4（K-L-P-O）,表面5（L-I-M-P），表面6（M-N-O-P）

體載荷

溫度—

T（I），T（J），T（K），T（L），T（M），T（N），T（O），T（P）；

流量—

FL（I），FL（J），FL（K），FL（L），FL（M），FL（N），FL（O）FL（P）

特殊功能

塑性

蠕變

膨脹

應力剛化

大變形

大應變

單元死活

自適應下降

初始應力輸入

KEYOPT (1)

0 —包括附加的位移形函數

1 —不包括附加的位移形函數

KEYOPT (2)

積分選項

0 —依據KEYOPT(1)帶或者不帶附加位移形函數，執行完全積分

1 —帶砂漏控制的均勻縮減積分,不帶附加的位移形函數(KEYOPT(1)自動設置為1)

KEYOPT(4)

單元坐標系

0—單元坐標系平行于整體坐標系

1—單元坐標系基于單元I－J邊

KEYOPT(5)

額外單元輸出

0 ——基本單元解

1 ——在所有積分點上重復基本解

2——節點應力解

KEYOPT(6)

額外表面輸出

0—基本單元解

1—附帶表面I-J-N-M的表面解

2—表面I-J-N-M和表面K-L-P-O的表面解(表面解只對線性材料可用)

3—附帶每個積分點的非線性解

4—非零壓力表面的表面解

KEYOPT(9)

初始應力子程序選項（僅適用于直接用KEYOPT命令輸入時）

0—沒有用戶子程序提供初應力(默認)

1—從用戶子程序USTRESS中讀入初始應力數據(有關用戶子程序參見《ANSYS UPF指南》)

SOLID45輸出數據

與單元結果相聯系的結果輸出主要有兩種方式：

l 節點位移和所有節點結果。

l 附加的單元輸出，如表45.1: "SOLID45 單元輸出定義"所示。

圖 45.2: "SOLID45應力輸出"顯示了幾項結果。單元應力方向平行于單元坐標系。表面應力輸出在表面坐標系上，各面上的結果都可得到（KEYOPT(6)）。面IJNM和KLPO的坐標系如圖45.1: "SOLID45幾何描述"所示。其他的表面坐標系遵從類似的定位，即由受壓面結點關系確定。表面應力輸出僅當滿足單元輸出的條件時可用。一般性的描述參見結果輸出。關于如何查看結果，參見ANSYS 基礎分析指南。

圖45.2: "SOLID45應力輸出"

(這里顯示的應力方向相應于 KEYOPT(4) = 0)

當KEYOPT(2)=1（單元采用均勻縮減積分），單元積分點上所有的輸出和完全積分方法的輸出形式相同。為保證輸出的一致性，在相同單元類型中完全積分方法的點號。

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，一個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45.1 SOLID45單元的結果輸出定義

名稱

定義

O

R

EI

單元號

Y

Y

NODES

節點-I,J,K,L,M,N,O,P

Y

Y

MAT

材料編號

Y

Y

VOLU

體積

Y

Y

XC,YC,ZC

結果輸出位置

Y

3

PRES

節點J,I,L,K的P2;JKON的P3;KLPO的P4;LIMP的P5;MNOP的P6

Y

Y

TEMP

溫度

T(I) ,T(J),T(K),T(L),T(M),T(N),T(O),T(P)

Y

Y

FLUEN

流量FL(I) FL(J) FL(K) FL(L) FL(M) FL(N) FL(O) FL(P)

Y

Y

S:X,Y,Z,XY,YZ,XZ

應力

Y

Y

S;1,2,3

主應力

Y

Y

S:INT

應力強度

Y

Y

S:EQV

等效MISES應力

Y

Y

EPEL:X,Y,Z,XY,YZ,XZ

彈性應變

Y

Y

EPEL:1,2,3

主彈性應變

Y

-

EPEL:EQV

等效彈性應變

Y

Y

EPTH:X,Y,Z,XY,YZ,XZ

平均熱應變

1

1

EPTH:EQV

等效熱應變

1

1

EPPL:X,Y,Z,XY,YZ,XZ

平均塑性應變

1

1

EPPL:EQV

等效塑性應變

1

1

EPCR:X,Y,Z,XY,YZ,XZ

平均蠕變應變

1

1

EPCR:EQV

等效蠕變應變

1

1

EPSW:

平均膨脹應變

1

1

NL:EPEQ

平均等效塑性應變

1

1

NL:SRAT

屈服表面上的跡應力和應力之比

1

1

NL:SEPL

從應力-應變曲線平均等效mises應力

1

1

NL:HPRES

靜水壓力

1

FACE

表面lable

2

2

AREA

表面面積

2

2

TEMP

表面平均溫度

2

2

EPEL

表面彈性應變(X,Y,XY)

2

2

PRESS

表面壓力

2

2

S(X,Y,XY)

表面應力(X軸平行于定義該表面的前面兩個結點連接)

2

2

S(1,2,3)

表面主應力

2

2

SINT

表面應力強度

2

2

SEQV

表面等效mises應力

2

2

LOCI:X,Y,Z

積分點位置

-

Y

1 僅當單元具有非線性材料時，有非線性解輸出。

2 表面輸出(如果KEYPOINT(6)是1、2或者4) 。

3 用*GET可以獲得質心位置的結果.。

4等效應變用一個等效泊松比來計算：對于彈性和熱問題，這個值由(MP,PRXY)輸入；對于塑性和蠕變問題，這個值取0.5

表45.2 SOLID45綜合單元輸出

描述

輸出項名

O

R

非線性積分點結果

EPPL, EPEQ, SRAT, SEPL, HPRES, EPCR, EPSW

1

-

積分點應力結果

TEMP, S(X, Y, Z, XY, YZ, XZ), SINT, SEQV, EPEL

2

-

結點應力結果

TEMP, S(X, Y, Z, XY, YZ, XZ), SINT, SEQV, EPEL

3

-

1. 若單元有非線性材料且KEYOPT(6)=3，在8個積分點處輸出結果。

2. 若KEYOPT(5)=1，在每個積分點輸出結果。

3. 若KEYOPT(5)=2，在每個結點輸出結果。

表 45.3 "SOLID45 輸出項和序列號" 列出了可以通過 ETABLE 命令，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 一般后處理 (POST1) 部分和本手冊中 "輸出項和序列號表" 部分。在 表 45.3 "SOLID45 輸出項和序列號" 中使用如下標識符：

Name

與表 45.1: "SOLID45 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；