solid185单元.docx

Solid185
3维8节点固体结构单元

Solid185单元描述
solid185单元用于构造三维固体结构.单元通过8个节点来定义,每个节点有3个沿着xyz方向平移的自由度.单元具有超弹性,应力钢化，蠕变,，大变形和大应变能力.还可采用混合模式模拟几乎不可压缩弹塑材料和完全不可压缩超弹性材料。
可以查看ANSYS, Inc. Theory Reference了解SOLID185的更多细节，Solid185单元的更高阶单元是186。
图 185.1  Solid185 单元

SOLID185 输入数据
单元的几何和节点的位置见Figure 185.1: "SOLID185 Geometry". 单元由8个节点组成，定义为各向异性材料。默认的单元坐标系为全局坐标系，可以通过ESYS定义单元坐标系，既而可定义各向异性材料的方向。
关于单元加载的描述见Node and Element Loads，压力可作为面力加载在如Figure 185.1: "SOLID185 Geometry"带圆圈的数字所指的单元面上，正的压力指向单元内部， 温度可作为单元体力作用在节点上，节点 I 的温度 默认为 TUNIF 指定的温度，如果其他节点的温度没有指定，默认和 I 节点温度相同。一般情况下，如果没有其他的温度被指定，都默认为TUNIF 指定的温度。 
KEYOPT(6) = 1则单元采用混合模式，要了解关于混合模式使用的更多信息，可以访问ANSYS Elements Reference里面的Applications of Mixed u-P Formulations。
你可以通过ISTRESS 或 ISFILE 命令给单元施加初始应力，可以通过ANSYS Basic Analysis Guide里的Initial Stress Loading访问更多的信息。同样的，你可以设置KEYOPT(10) = 1通过子程序USTRESS来读入初始应力，可以通过ANSYS User Programmable Features 了解子程序的更多信息。
如同Coordinate Systems里面的描述一样，你可以使用ESYS 定义材料的方向和应力应变输出的方向，使用RSYS来选择输出是在材料坐标系还是在全局坐标系。对于超弹性材料，应力应变的输出总是在全局坐标系方向而不是材料或单元坐标系。
solid185单元自动包括应力刚化的影响，如果要考虑应力刚化引起的刚度矩阵的不对称，可以使用NROPT,UNSYM。
"SOLID185 Input Summary" 包括了单元输入的摘要，要了解单元输入的一般描述，查看Element Input.。
SOLID185 单元输入摘要
节点 ：       I，J，K，L，M，N，O，P
节点自由度：     UX，UY，UZ
实常数 ：  如果KEYOPT(2) = 0,没有实常数。
          HGSTF-如果KEYOPT(2) = 1沙漏刚度缩减因子（默认为1.0，任何正数都是合
法的，如果设为0.0，则自动取1.0。
材料参数       EX，EY，EZ，（PRXY，PRYZ，PRXZ or NUXY，NUYZ，NUXZ），
ALPX，ALPY，ALPZ(或者CTEX, CTEY, CTEZ 或 THSX, THSY, THSZ)，
DENS，GXY，GYZ，GXZ，DAMP
表面载荷       压力s——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）
体载荷         温度——T（I），T（J），T（K），T（L），T（M），T（N），T（O），T（P）；
特殊功能       塑性,超弹性，粘弹性，粘塑性，蠕变应力强化,大变形,大应变,初始应力导入，自动单元选择技术，单元死活。
  支持用 TB 命令下列的下列类型的表格：ANEL, BISO, MISO, NLISO, BKIN, MKIN, KINH, CHABOCHE, HILL, RATE, CREEP, HYPER, PRONY, SHIFT, CAST, SMA, and USER.
注意：可以查看 ANSYS, Inc. Theory Reference 获得关于单元材料的更多信息。查看 Automatic Selection of Element Technologies 和 ETCONTROL 获得更多关于单元选择的信息。
KEYOPT(2)
单元技术:
0 --  使用方法全积分
1 – 带沙漏控制的一致缩减积分
2 --  增强应变公式
3 --  简单增强应变公式
KEYOPT(6)
单元公式:
0 --  使用纯位移模式（默认）
1 --  使用混合模式
KEYOPT(10)
用户定义初始应力:
0 --  没有用户子程序提供初始应力（默认）
1 --  通过用户子程序读取初始应力
注意 ：参见Guide to ANSYS User Programmable Features得到关于子程序编写的细节。
SOLID185 单元技术
  SOLID185使用方法(选择缩减积分方法)，一致缩减积分方法，或者增强应变方法，如下所述：
 方法(选择缩减积分方法)
  这种方法有助于在几乎不可压缩情况下预防体积锁定，这种方法在单元
的高斯积分点上用体积应变代替平均体积应变。然而，此种方法不能预防任何在弯曲问题时的剪切锁定，在这种情况下，应该采用应变增强模式。如果不能十分确定弯曲行为是否发生，推荐使用应变增强模式。可以参看ANSYS, Inc. Theory Reference. 了解更多信息。
一致缩减积分
   因为只有一个积分点，所以此种方法也可预防在几乎不可压缩情况下的体积锁定。而且比方法(选择缩减积分方法)更有效。然而，为了控制沙漏而引入的人工应变能可能会对结果精度产生影响。
   当使用这种方法时，通过比较总应变能(ETABLE 中的SENE)和控制沙漏引入的人工应变能(ETABLE 中的SENE)来检查求解是否正确，如果人工应变能和总应变能的比值小于5%，结果一般可以接受，如果比值大于5%，重新细划网格。你可以通过在求解阶段使用命令OUTPR,VENG来监控总应变能和人工应变能。可以参看ANSYS, Inc. Theory Reference. 了解更多关于一致缩减积分的信息。
 增强应变公式
   为了预防弯曲变形时的剪切锁定和几乎不可压缩时的体积锁定，此种方法引入了13个内部自由度（用户不可见），如果混合应变模式和增强应变公式同时使用，仅9个为克服剪切锁定的自由度被引入，所有的内部自由度自动在内部被凝聚。
 因为额外的内部自由度和静态凝聚，这种方法没有方法(选择缩减积分方法)和一致缩减积分方法有效。
可以参看ANSYS, Inc. Theory Reference. 了解更多关于增强应变公式的信息

简单增强应变公式
 这是一个特殊的增强应变公式，为了预防弯曲变形时的剪切锁定，总是有9个内部自由度被引入（用户不可见）。因为没有内部自由度处理体积锁定，当材料是几乎不可压缩时，此种方法不可用。当和混合u-P模式一起使用时，简单增强应变公式 和增强应变公式得到了一样的结果。所有的内部自由度自动在内部被凝聚。
  因为额外的内部自由度和静态凝聚，这种方法没有方法(选择缩减积分方法)和一致缩减积分方法有效。但由于使用了较少的内部自由度，比增强应变公式有效。
   SOLID185单元的输出包括两种：
      节点位移和全部的节点解答
   如表Table 185.1: "SOLID185 Element Output Definitions"所示的额外单元输出。
   不同的项目在Figure 185.2: "SOLID185 Stress Output".描述，可以查看ANSYS Basic Analysis Guide里面的Element Table for Variables Identified By Sequence Number和手册里面的The Item and Sequence Number Table获得更多信息。

图 185.2  SOLID185 应力输出

上述应力方向是全局坐标系方向。
 单元输出表使用下列符号：
 名称栏内冒号（:）表示此条可用组件名的方法访问[ETABLE, ESOL]。0 栏指示此条在Jobname.OUT文件是否可用，R 栏指示此条在结果文件中是否可用。
 无论在0 栏还是在R 栏，Y 表示此条目一直有效，如果是一个数字并且在表后有说明，则是条件有效的，-- 表示此条目无效。
表 185.1  SOLID185单元输出定义表
名称
定义
O
R
EL
单元号
-
Y
NODES
节点 - I, J, K, L, M, N, O, P
-
Y
MAT
材料号
-
Y
VOLU:
体积
-
Y
XC, YC, ZC
结果输出的位置
Y
3
PRES
压力 P1 在节点 nodes J, I, L, K; P2 在 I, J, N, M; P3在 J, K, O, N; P4 在 K, L, P, O; P5 at L, I, M, P; P6 在 M, N, O, P
-
Y
TEMP
温度 T(I), T(J), T(K), T(L), T(M), T(N), T(O), T(P)
-
Y
S:X, Y, Z, XY, YZ, XZ
应力
Y
Y
S:1, 2, 3
主应力
-
Y
S:INT
应力强度
-
Y
S:EQV
等效应力
-
Y
EPEL:X, Y, Z, XY, YZ, XZ
弹性应变
Y
Y
EPEL:1, 2, 3
主弹性应变
-
Y
EPEL:EQV
等效弹性应变 [6]
-
Y
EPTH:X, Y, Z, XY, YZ, XZ
热应变
2
2
EPTH:EQV
等效 应变[6]
2
2
EPPL:X, Y, Z, XY, YZ, XZ
塑性应变 [7]
1
1
EPPL:EQV
等效塑性应变[6]
1
1
EPCR:X, Y, Z, XY, YZ, XZ
蠕变应变
1
1
EPCR:EQV
等效蠕变应变[6]
1
1
EPTO:X, Y, Z, XY, YZ, XZ
总机械应变 (EPEL + EPPL + EPCR)
Y
-
EPTO:EQV
总等效机械应变(EPEL + EPPL + EPCR)
Y
-
NL:EPEQ
累积等效塑性应变
1
1
NL:CREQ
累积等效蠕变应变
1
1
NL:SRAT
塑性屈服 (1 = 已经屈服, 0 = 没有屈服)
1
1
NL:HPRES
静水压力
1
1
SEND:ELASTIC, PLASTIC, CREEP
应变能密度
-
1
LOCI:X, Y, Z
积分点坐标
-
4
SVAR:1, 2, ... , N
静态变量
-
5
1.    非线形求解，仅仅当单元为非线形材料时输出。
2.    仅仅当单元存在热载荷时输出。
3.    仅仅在命令*GET中有效。
4.    仅仅当OUTRES,LOCI使用时有效。
5.    仅仅当USERMAT用户子程序和TB,STATE使用有效
6.    等效应变使用有效泊松比：对于弹性和热分析，有效泊松比由用户指定 (MP,PRXY)；对于塑性和蠕变分析，有效泊松比为0.5。
7.    对于形状记忆合金材料，转化应变作为塑性应变输出。
Table 185.2: "SOLID185 Item and Sequence Numbers" 列出了可通过ETABLE使用顺序号输出的方法。参见ANSYS Basic Analysis Guide里的 Element Table for Variables Identified By Sequence Number 和手册里面的The Item and Sequence Number Table 获得更多信息. 在表Table 185.2: "SOLID185 Item and Sequence Numbers"使用了下列符号：
名字：
定义在Table 185.1: "SOLID185 Element Output Definitions"中输出
量
项：
为ETABLE 命令预先指定的项名称。
I,J,...,P
在节点 I, J, ..., P的顺序号。
表 185.2  SOLID185 项 和顺序号
输出量名字
ETABLE 和 ESOL 命令输入
项
I
J
K
L
M
N
O
P
P1
SMISC
2
1
4
3
-
-
-
-
P2
SMISC
5
6
-
-
8
7
-
-
P3
SMISC
-
9
10
-
-
12
11
-
P4
SMISC
-
-
13
14
-
-
16
15
P5
SMISC
18
-
-
17
19
-
-
20
P6
SMISC
-
-
-
-
21
22
23
24

SOLID185 假设和限制
零体积单元是不允许的。
  单元可以有如图185.1 Figure 185.1: "SOLID185 Geometry"所示的编号，或者有平面IJKL和MNOP交叉，单元不能扭曲以至于单元有两个分离的体（这在单元编号错误时常会发生）。
   所有的单元必须有8个节点，你可以通过使节点K 和L 重合或O and P重合来得到棱柱体（见Triangle, Prism and Tetrahedral Elements），四面体形状也是允许的。
   对于退化单元，方法和增强应变方法被指定，退化形状函数和常规的积分方法被使用。
   如果你使用混合模式(KEYOPT(6) = 1),你必须使用或者稀疏求解器（默认）或者波前求解器。
对于循环对称模态分析，ANSYS推荐使用增强应变模式。
应力刚化效应在几何非线性分析时总是打开的，在几何线性分析(NLGEOM,OFF)当指定SSTIF,ON时忽略，预应力影响可以通过PSTRES命令激活。
SOLID185 产品限制
这个单元没有任何指定产品的限制。