Ansys中文幫助-單元詳解-SOLID65

1、SOLID65單元性質(zhì)SOLID6彈元描述SOLID65單元用于含鋼筋或不含鋼筋的三維實(shí)體模型。該實(shí)體模型可具有拉裂與壓碎的性能。在混凝土的應(yīng)用方面，如用單元的實(shí)體性能來模擬混凝土，而用加筋性能來模擬鋼筋的作用。當(dāng)然該單元也可用于其它方面，如加筋復(fù)合材料（如玻璃纖維）及地質(zhì)材料（如巖石）。該單元具有八個(gè)節(jié)點(diǎn)，每個(gè)節(jié)點(diǎn)有三個(gè)自由度，即x,y,z三個(gè)方向的線位移；還可對三個(gè)方向的含筋情況進(jìn)行定義。本單元與SOLID45單元（三維結(jié)構(gòu)實(shí)體單元）的相似，只是增加了描述開裂與壓碎的性能。本單元最重要的方面在于其對材料非線性的處理。其可模擬混凝土的開裂（三個(gè)正交方向）、壓碎、塑性變形及徐變，還可模擬鋼筋的

2、拉伸、壓縮、塑性變形及蠕變，但不能模擬鋼筋的剪切性能。有關(guān)SOLID65單元的更細(xì)節(jié)的描述請參見ANSYS理論手冊。SOLID65的幾何模型圖SOLID65俞入數(shù)據(jù)關(guān)于單元幾何圖形、節(jié)點(diǎn)位置、單元坐標(biāo)系請見上圖。單元性質(zhì)為八節(jié)點(diǎn)各向同性材料，單元包括一種實(shí)體材料和三種鋼筋材料，用命令MAT輸入對混凝土材料的定義，而有關(guān)鋼筋的細(xì)則需在實(shí)常數(shù)中定義，包括材料號、體積率、方向角（THETA,PHI）,鋼筋的方向角可通過命令/Eshape以圖示方式校驗(yàn)。體積率是指鋼筋的體積與整個(gè)單元體積的比，鋼筋的方向通過單元坐標(biāo)系中的兩個(gè)角度（度制）來定義。當(dāng)鋼筋的材料號為0或等于單元的材料號時(shí)則不考慮它的作用。另

3、外，有關(guān)混凝土的材料定義，如剪切傳遞系數(shù)，拉應(yīng)力，壓應(yīng)力都應(yīng)在數(shù)據(jù)表中給出，詳細(xì)描述見表“SOLID65混凝土材料數(shù)據(jù)表”。通常剪力傳遞系數(shù)為01.0,0表示平滑的裂縫（完全喪失剪力傳遞作用），1表示粗糙的裂縫（幾乎沒有失去剪力傳遞作用）。這就有利于對裂縫開裂與閉合進(jìn)行描述。有關(guān)單元荷載的描述見“節(jié)點(diǎn)單元荷載"（ANSYS幫助中專有一節(jié)）。壓力作為面荷載作用在單元表面如“SOLID65的幾何模型圖”中帶圈數(shù)字所示。主動(dòng)力作用在單元內(nèi)。溫度和影響(fluences一詞不知如何譯好)可在節(jié)點(diǎn)上作為單元體荷載輸入。節(jié)點(diǎn)I的溫度T(I)默認(rèn)為TUNIF,如其它節(jié)點(diǎn)溫度沒有被指定，則它們默認(rèn)為

4、T(I)。對于其它的輸入模型未指定溫度時(shí)默認(rèn)值都為TUNIF。對影響(fluence)的設(shè)定除用0取代TUNIF外與溫度的設(shè)定是相同的。用命令TREF和BETAD分別用來設(shè)定整體的基準(zhǔn)溫度和阻尼值。用MAT命令指定與單元相關(guān)的基準(zhǔn)溫度值(MP,REFT)或阻尼值(MP,DAMP)，但不能對鋼筋的材料號進(jìn)行以上定義。KEYOPT(1)用于設(shè)定是否考慮大變形，KEYOPT(5)和KEYOPT(6)則提供是多種單元輸出選項(xiàng)(詳見單元解答)。KEYOPT(7)是與是否考慮應(yīng)力松弛相關(guān)的項(xiàng)，當(dāng)KEYOPT=1時(shí)表示考慮，目的是加速裂縫即將開裂時(shí)計(jì)算的收斂(在混凝土材料數(shù)據(jù)表的第9個(gè)系數(shù)中的輸入值即為拉伸

5、應(yīng)力松弛的折減系數(shù))。應(yīng)力松弛并不能反應(yīng)因?yàn)榇紊芽p的產(chǎn)生而引起的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系的變化。松弛系數(shù)在裂縫處為零，因此，相應(yīng)的開裂面上的剛度也是零。在幾何非線性分析時(shí)可用“SOLCONTROL,INCP”命令設(shè)定考慮抗壓剛度的影響?？箟簞偠鹊挠绊懺诰€性屈曲分析中會(huì)被自動(dòng)考慮。SOLD6彈元輸入總結(jié)節(jié)點(diǎn)：I,J,K,L,M,N,O,P自由度：UX,UY,UZ實(shí)常數(shù)：MAT1,VR1,THETA1,PHI1,MAT2,VR2,THETA2,PHI2,MAT3,VR3,THETA3,PHI3(這里的MATn是材料號，VRn是體積率，而THETAn和PHIn方向角，代表了三種鋼筋材料。)材料性質(zhì)：EX,AL

6、PX,PRXYorNUXY,DE忖混凝土)EX,ALPX,DENSI仔每種鋼筋)還可通過MAT命令設(shè)定阻尼與基準(zhǔn)溫度。表面荷載：壓力面1(J-I-L-K)，面2(I-J-N-M)，面3(J-K-O-N),面4(K-L-P-O)，面5(L-I-M-P)，面6(M-N-O-P)體荷載：溫度T(I),T(J),T(K),T(L),T(M),T(N),T(O),T(P)影響(Fluences)-FL(I),FL(J),FL(K),FL(L),FL(M),FL(N),FL(O),FL(P)特性：Plasticity(塑性)Creep(蠕變徐變)Cracking(開裂)Crushing(壓碎)Larged

7、eflection(大變形)Largestrain(大應(yīng)變)Stressstiffening(應(yīng)力強(qiáng)化)Birthanddeath(生死)(單元生死？)AdaptivedescentKEYOPT(1)大變形控制：0-考慮大變形1-不考慮KEYOPT(5)混凝土線性解的輸出控制：0-只打印質(zhì)心的線性解1-給出每個(gè)積分點(diǎn)的解2-輸出節(jié)點(diǎn)應(yīng)力KEYOPT(6)混凝土非線性解輸出控制0-只打印質(zhì)心的線性解3-同時(shí)還給出積分點(diǎn)的解KEYOPT(7)開裂后應(yīng)力松馳考慮選項(xiàng)0-不考慮拉伸應(yīng)力松馳1-考慮應(yīng)力松馳，有助于計(jì)算收斂SOLID6彈元信息列在“SOLID65混凝土材料數(shù)據(jù)表”中的數(shù)據(jù)項(xiàng)是通過TB命令

8、來建立的。表中未重新賦值的項(xiàng)默認(rèn)為0或其特定默認(rèn)值。數(shù)據(jù)表首先用TB(withLAB=CONC)命令生成，再用命令TBTEMP定義溫度，用命令TBDATA定義其余表項(xiàng)。最多可定義六種溫度，相應(yīng)與每種溫度都可用TBDATA建立C1C9各項(xiàng)的值。SOLID65混凝土材料數(shù)據(jù)表常數(shù)含義1裂縫張開剪力傳遞系數(shù).2裂縫閉合剪力傳遞系數(shù)3單軸抗拉強(qiáng)度4單軸抗壓強(qiáng)度5雙軸抗壓強(qiáng)度6圍壓大小7圍壓卜雙軸抗壓強(qiáng)度8圍壓卜單軸抗壓強(qiáng)度9拉應(yīng)力折減系數(shù)當(dāng)KEYOPT(7)=1時(shí)有效(默認(rèn)為0.6).注：當(dāng)變量3(4)被設(shè)為-1時(shí)表示混凝土無開裂(無壓碎)，如只輸入前14項(xiàng)，則58項(xiàng)取默認(rèn)值，如58項(xiàng)中給定了其中一項(xiàng)

9、的值，則其余3項(xiàng)也必需給出。SOLID65俞出數(shù)據(jù)與單元相關(guān)的解答輸出項(xiàng)有以下兩方面：所有節(jié)點(diǎn)的節(jié)點(diǎn)位移；其它輸出項(xiàng)見“SOLID65單元輸出數(shù)據(jù)說明表”一些細(xì)則的說明可見“SOLID65應(yīng)力輸出圖”。單元應(yīng)力的方向平行于單元坐標(biāo)系，只有當(dāng)非線性特性被考慮時(shí)才有相應(yīng)的輸出，當(dāng)然也只有對鋼筋參數(shù)進(jìn)行過定義，才有關(guān)于它的輸出。如可能發(fā)生開裂或壓碎，那具體情況也會(huì)在積分點(diǎn)上輸出，因?yàn)殚_裂和壓碎可能發(fā)生在任一積分點(diǎn)上。在POST1中用命令PLCRACK可顯示各積分點(diǎn)的狀態(tài)。對輸出結(jié)果更普便的說明可參見“結(jié)果輸出說明”，對各種結(jié)果數(shù)據(jù)(圖形)的查看方法請見ANSYS入門指南。SOLID65應(yīng)力輸出圖單元

10、輸出說明表的有關(guān)事項(xiàng)解釋如下：表中第一列給出了各輸出項(xiàng)的名稱，用命令ETABLE(POST1)及ESOL(POST26)可定義這些變量用于查詢。第三列表示某一變量值是否在輸出文件中給出，第四列某一變量值是否在結(jié)果文件中給出。無論是第三還是第四列，“Y”表示可以輸出，列中的具體數(shù)值則表示在滿足特定條件時(shí)才輸出，而“一”則表示不輸出。SOLID65單元輸出數(shù)據(jù)說明表NameDefinitionOREL單元號YYNODES節(jié)點(diǎn)：I,J,K,L,M,N,O,PYYMAT材料號YYNREINF鋼筋數(shù)量Y-VOLU:體積YYPRES壓力作用面P1由節(jié)點(diǎn)J,I,L,K圍成;P2由I,J,N,M圍成；P3由J

11、,K,O,N圍成;P4由K,L,P,O圍成;P5由L,I,M,P圍YY成;P6由M,N,O,P圍成。TEMP作用在各節(jié)點(diǎn)上的溫度T(I),T(J),T(K),T(L),T(M),T(N),T(O),T(P)YYFLUEN作用在各節(jié)點(diǎn)上的影響FL(I),FL(J),FL(K),FL(L),FL(M),FL(N),FL(O),FL(P)YYXC,YC,ZCLocationwhereresultsarereportedY6S:X,Y,Z,XY,YZ,XZ應(yīng)力11S:1,2,3主應(yīng)力11S:INT應(yīng)力強(qiáng)度11S:EQV等效應(yīng)力11EPEL:X,Y,Z,XY,YZ,XZ彈性應(yīng)變11EPEL:1,2,3彈

12、性主應(yīng)變1-EPEL:EQV等效彈性應(yīng)變711EPTH:X,Y,Z,XY,YZ,XZ平均熱應(yīng)變11EPTH:EQV等效熱應(yīng)變711EPPL:X,Y,Z,XY,YZ,XZ塑性應(yīng)變均值44EPPL:EQV等效塑性應(yīng)變744EPCR:X,Y,Z,XY,YZ,XZ蠕變均值44EPCR:EQV等效蠕變744NL:EPEQ等效塑性應(yīng)變均值44NL:SRATRatiooftrialstresstostressonyieldsurface44NL:SEPL應(yīng)力應(yīng)變曲線上的平均等效應(yīng)力（混凝土的）44NL:HPRES靜水壓力-4THETCR,PHICR裂縫的方向角THETA和PHI11STATUS單元狀態(tài)22I

13、RF鋼筋號3-MAT材料號3-VR體積率3-THETAX-Y平囿內(nèi)的方向角3-PHIX-Y平囿外的方向角3-EPEL單軸彈性應(yīng)變3-S單軸彈性應(yīng)力3-EPEL單軸彈性應(yīng)變均值55EPPL單軸塑性應(yīng)變均值55SEPL應(yīng)力應(yīng)變曲線上的平均等效應(yīng)力（鋼筋的）55EPCR單軸蠕變均值（鋼筋）55混凝土求解項(xiàng)目（輸出每個(gè)積分點(diǎn)（如KEYOPT（5）=1）和質(zhì)心）單元狀態(tài)表（SOLID65單元狀態(tài)表）對應(yīng)項(xiàng)含意：Crushed:混凝土被壓碎Opend：混凝土開裂，裂縫張開Colesed：混凝土開裂，但裂縫閉合Neither：混凝土即未開裂也未壓碎鋼筋求解項(xiàng)給出每種鋼筋情況混凝土非線性積分點(diǎn)解（如KEYOP

14、T（6）=3andtheelementhasanonlinearmaterial）鋼筋非線性積分點(diǎn)解（如KEYOPT（6）=3andtherebarhasanonlinearmaterial）僅在質(zhì)心利用*GET命令可得的選項(xiàng)。等效應(yīng)變用一個(gè)有效的泊松比：對于彈性和熱量問題這個(gè)值通過“MP,PRXY”命令設(shè)定，對于塑性和蠕變問題這個(gè)值被設(shè)為0.5。SOLID65混合單元輸出項(xiàng)DescriptionNamesofItemsOutputONodalStressSolutionTEMP,S(X,Y,Z,XY,YZ,XZ),SINT,SEQV11、如果KEYOPT（5）=2,則輸出每個(gè)節(jié)點(diǎn)的值。SOL

15、ID65單元狀態(tài)對應(yīng)表狀態(tài)方向1的狀態(tài)方向2的狀態(tài)方向3的狀態(tài)1CrushedCrushedCrushed2OpenNeitherNeither3ClosedNeitherNeither4OpenOpenNeither5OpenOpenOpen6ClosedOpenOpen7ClosedOpenNeither8OpenClosedOpen9ClosedClosedOpen10OpenClosedNeither11OpenOpenClosed12ClosedOpenClosed13ClosedClosedNeither14OpenClosedClosed15ClosedClosedClosed1

16、6NeitherNeitherNeither“SOLID65項(xiàng)目和序號表”中列出了在后處理中可通過ETABLE命令加參數(shù)及數(shù)字序號的方法定義可列表察看的有關(guān)變量的細(xì)則。詳細(xì)參見ANSYS基本分析指南中有關(guān)“TheGeneralPostprocessor(POST1)"和"TheItemandSequenceNumberTable”部分。下面是表格的一些使用說明：Name指在“SOLID65單元輸出數(shù)據(jù)說明表”中的有關(guān)變量。Item命令ETABLE中使用的參數(shù)。I,J,.,P節(jié)點(diǎn)I,J,.,P所對應(yīng)的數(shù)字序號。IP積分點(diǎn)對應(yīng)的數(shù)字序號SOLID65項(xiàng)目和序號表OutputQu

17、antityName（變量名）ETABLE®ESOL命令輸入項(xiàng)Item(參數(shù))Rebar1Rebar2Rebar3EPEl軸彈性應(yīng)變均值SMISC135SIGSMISC246EPPl軸塑性應(yīng)變均值NMISC414549EPCR單軸蠕變均值NMISC424650SEPLZ力應(yīng)變曲線上的平均等效應(yīng)力NMISC434751SRATNMISC444852OutputQuantityName（變量名）ETABLEffiESOL#令輸入項(xiàng)Item（參數(shù)）IJKLMNOPP1（壓力作用面1）SMISC87109P2（壓力作用面2）SMISC11121413P3（壓力作用面3）SMISC一1516一

18、一1817一P4（壓力作用面4）SMISC19202221P5（壓力作用面5）SMISC24232526P6（壓力作用囿6）SMISC一一一一27282930S:1主應(yīng)力1NMISC1611r16121263136S:2主應(yīng)力2NMISC27121722273237S:3主應(yīng)力3NMISC3813:INT應(yīng)力強(qiáng)度NMISC4914r1924293439S:EQV等效應(yīng)力NMISC510152025303540FLUEN乍用在各節(jié)點(diǎn)上的影響NMISC109110111112113114115116OutputQuantityName（變量名）ETABLE和ESOL#令輸入項(xiàng)ItemIntegrationPoint12345678STATUS單元狀態(tài)NMISC53606774818895102Dir1THETCR平面內(nèi)的方向角NMISC54616875828996103PHICR平面外的方向角NMISC55626976839097104Dir2THETCR平面內(nèi)的方向