ANSYS中單元類型的選擇

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作者：安氏

初學ANSYS的人，通常會被ANSYS所提供的眾多紛繁複雜的單元類型弄花了眼，如何選擇正確的單元類型，也是新手學習時很頭疼的問題。

單元類型的選擇，跟你要解決的問題本身密切相關。在選擇單元類型前，首先你要對問題本身有非常明確的認識，然後，對於每一種單元類型，每個節點有多少個自由度，它包含哪些特性，能夠在哪些條件下使用，在ANSYS的幫助文檔中都有非常詳細的描述，要結合自己的問題，對照幫助文檔裡面的單元描述來選擇恰當的單元類型。

1.該選桿單元（Link）還是梁單元(Beam)？

這個比較容易理解。桿單元只能承受沿著桿件方向的拉力或者壓力，桿單元不能承受彎矩，這是桿單元的基本特點。

梁單元則既可以承受拉，壓，還可以承受彎矩。如果你的結構中要承受彎矩，肯定不能選桿單元。

對於梁單元，常用的有beam3,beam4,beam188這三種，他們的區別在於：

1)beam3是2D的梁單元，只能解決2維的問題。

2)beam4是3D的梁單元，可以解決3維的空間梁問題。

3)beam188是3D梁單元，可以根據需要自定義梁的截面形狀。

2.對於薄壁結構，是選實體單元還是殼單元？

對於薄壁結構，最好是選用shell單元，shell單元可以減少計算量，如果你非要用實體單元，也是可以的，但是這樣計算量就大大增加了。而且，如果選實體單元，薄壁結構承受彎矩的時候，如果在厚度方向的單元層數太少，有時候計算結果誤差比較大，反而不如shell單元計算準確。

實際工程中常用的shell單元有shell63,shell93。shell63是四節點的shell單元(可以退化為三角形)，shell93是帶中間節點的四邊形shell單元(可以退化為三角形),shell93單元由於帶有中間節點，計算精度比shell63更高，但是由於節點數目比shell63多，計算量會增大。

對於一般的問題，選用shell63就足夠了。

除了shell63,shell93之外，還有很多其他的shell單元，譬如shell91,shell131，shell163等等，這些單元有的是用於多層鋪層材料的，有的是用於結構顯示動力學分析的，一般新手很少涉及到。通常情況下，shell63單元就夠用了。

3.實體單元的選擇

實體單元類型也比較多，實體單元也是實際工程中使用最多的單元類型。常用的實體單元類型有solid45, solid92,solid185,solid187這幾種。其中把solid45,solid185可以歸為第一類，他們都是六面體單元，都可以退化為四面體和稜柱體，單元的主要功能基本相同,(SOLID185還可以用於不可壓縮超彈性材料)。

Solid92, solid187可以歸為第二類，他們都是帶中間節點的四面體單元，單元的主要功能基本相同。

實際選用單元類型的時候，到底是選擇第一類還是選擇第二類呢？也就是到底是選用六面體還是帶中間節點的四面體呢？

如果所分析的結構比較簡單，可以很方便的全部劃分為六面體單元，或者絕大部分是六面體，只含有少量四面體和稜柱體，此時，應該選用第一類單元，也就是選用六面體單元；如果所分析的結構比較複雜，難以劃分出六面體，應該選用第二類單元，也就是帶中間節點的四面體單元。

新手最容易犯的一個錯誤就是選用了第一類單元類型(六面體單元)，但是，在劃分網格的時候，由於結構比較複雜，六面體劃分不出來，單元全部被劃分成了四面體，也就是退化的六面體單元，這種情況，計算出來的結果的精度是非常糟糕的，有時候即使你把單元劃分的很細，計算精度也很差，這種情況是絕對要避免的。

六面體單元和帶中間節點的四面體單元的計算精度都是很高的，他們的區別在於：一個六面體單元只有8個節點，計算規模小，但是複雜的結構很難劃分出好的六面體單元，帶中間節點的四面體單元恰好相反，不管結構多麼複雜，總能輕易地劃分出四面體，但是，由於每個單元有10個節點，總節點數比較多，計算量會增大很多。

前面把常用的實體單元類型歸為2類了，對於同一類型中的單元，應該選哪一種呢？通常情況下，同一個類型中，各種不同的單元，計算精度幾乎沒有什麼明顯的差別。選取的基本原則是優先選用編號高的單元。比如第一類中，應該優先選用solid185。第二類裡面應該優先選用solid187。ANSYS的單元類型是在不斷發展和改進的，同樣功能的單元，編號大的往往意味著在某些方面有優化或者增強。

對於實體單元，總結起來就一句話：複雜的結構用帶中間節點的四面體，優選solid187，簡單的結構用六面體單元，優選solid185。

結構靜力學中常用的單元類型

源自技術鄰；轉載自360doc--閑人好客。