实体单元、壳单元、梁单元的适用场景与连接定义
同一个零件,可用实体单元、壳单元或梁单元来离散。选单元不是几何偏好,而是物理假设的选择。 一)实体单元
无任何几何简化,实体单元节点一般具有三个自由度。最直观,最常用。 适用:块体、厚壁容器、局部应力集中区、连接细节。当三个方向尺度相当,或厚度方向应力梯度不可忽略时,应选实体单元。 误用:薄壁结构,若厚度方向仅一层一阶实体单元,结果会严重失真。厚度方向至少划分 3~6 层的二阶单元,单元规模往往会剧增,推荐改用壳单元。 二)壳单元
壳单元将三维问题降至中面。节点位于中面,一般具有六个自由度。 Kirchhoff‑Love壳:无横向剪切,仅适用于薄壳。 Mindlin‑Reissner壳:有横向剪切,适用于薄到中厚壳。 在ANSYS中,默认推荐使用Shell181单元(4 节点壳,Mindlin‑Reissner, 一阶剪切壳)。不推荐使用Shell63(4 节点壳,Kirchhoff‑Love,无横向剪切)。 三)梁单元
壳单元将三维问题降至中线。节点位于轴线,一般具有六个自由度。
Euler–Bernoulli梁:无横向剪切,适用于细长梁。 Timoshenko梁:有横向剪切,适用于细长到短粗梁。 在ANSYS中,默认推荐使用Beam188单元(2 节点梁,Timoshenko, 一阶剪切梁)。不推荐使用Beam4(2 节点梁,Euler–Bernoulli,无横向剪切)。 四)单元连接