【2017年整理】ANSYS中SHELL181单元理解和参数详解

ANSYS中SHELL181单元参数详解

SHELL181单元说明:

SHELL181单元适合对薄的到具有一定厚度的壳体结构进行分析。它是一个4结点单元，每个结点具有6个自由度：x,y,z方向的位移自由度和绕X,Y,Z轴的转动自由度。(如果应用了薄膜选项的话，那该单元则只有移动自由度了)。简并三角形选项只在该单元做为充填单元进行网格划分时才会用到。

Shell181单元非常适用于分析线性的，大转动变形和非线性的大形变。壳体厚度的变化是为了适应非线性分析。在该单元的应用范围内，完全积分和降阶积分都是适用的。SHELL181单元阐明了以下(荷载刚度)分布压强的效果。

SHELL181单元可以应用在多层结构的材料，如复合层压壳体或者夹层结构的建模。在复合壳体的建模过程中，其精确度取决于第一剪切形变理论( 通常指明德林-雷斯那壳体理论)

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在解决许多有收敛困难的问题上，SHELL181单元可以用来替代SHELL43单元。参见ANSYS理论参考中的SHELL181单元介绍以了解有关该单元的更多细节问题。

?SHELL181?输入数据

其几何特性，节点的位置及坐标系参见图181.1 SHELL 181单元的几何图。 该单元由四个节点定义而成：I，J，K，L。该单元等式是基于对数应变和实际应力的测量的。从运动学来讲，该单元支持有限的薄膜应变(伸展)。但是，在一定时间内的曲线变化必须是小变化。你可以用实常数或者横截面定义来定义该单元的厚度或者其他的一些参数。用实常量来定义其参数只限于定义单层壳体。如果同时用实常数和一个有效的壳体横截面来定义SHELL181单元的话，实常数定义将被忽略。

SHELL181单元同样适用用预整合的壳体横截面类型。当该单元用GENS类型横截面来定义时，厚度或者材料的定义就都不需要了。如果想了解更多的信息，请参见 预整合通用壳体横截面的使用。

用实常数来定义厚度

壳体单元的厚度可以在其各个节点定义，在该单元内，其厚度的变化被认为是光滑的。如果该单元各处的厚度一样，是个常数，那么只需输入I节点的厚度就可以了。如果该单元的厚度不是一个常数，那么所有四个节点处的厚度都必须输入。

多层横截面定义

同样，壳体厚度和其他常规的参数的设定也可以在横截面的定义中来完成。SHELL181单元与壳体横截面有关连(参见横截面类型命令描述)。壳体横截面定义相对实常数定义来讲更为普遍。壳体横截面操作可以定义多层的复合壳体，并可以通过各层的厚度提供的输入选项来指定其厚度，材料，倾向性和积分点的个数。需要注意的是，单层壳体也可以用壳体横截面定义来设定，但是却提供了较多的有伸缩性的选项，如利用ANSYS的功能创建器来定义厚度作为世界坐标系的一项功能和所用到的积分点的个数等。

在横截面定义过程中，你可以在定义各层的厚度时指定积分点(1，3，5，7或者9)的位置。如果只有1个点，那么该点一般都在顶层和底层的中间；如果是3个或者更多，则有两个点分别位于顶层和底层的面上，剩下的点则均匀分布在这两点之间。当指定为5个点时，特殊情况就出现了，为了和用实常数输入选定的位置达成一致，四分之一点位置向距离他们最近层的表面移动了5个百分点。对每层来说，默认的输入点个数是3个。注意，当应用实常数定义时，ANSYS就用5个积分点。但是，当一个等厚度的单层结构用横截面定义十，默认的是3个积分点。为了得到相似的解，可以用SECDATA命令设定横截面点为5个。

该单元默认的方向使得S1(壳体表面坐标)轴和该单元第一个参数方向在该单元中心连成一条直线。该单元的中心将LI和JK的中间边连接起来。最普遍的情况下，该轴可以这样定义：

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对于无畸变的单元，默认的方向性和坐标系系统中的描述是一样的(第一个面的方向和IJ边在同一条直线上)。对于空间翘曲的或者有畸变的单元，默认的方向性可以更好的表明应力状态，这是由于在该单元的范围内，它只用一个积分点(默认)。

对与该单元来说，其第一表面S1的方向可以在THETA设定中被旋转一个指定的角度，同样，用SECDATE命令也可以达到同样的效果。对于一个单元来说，你可以在单元平面中指定一个单独的旋转角度值。如果用横截面定义的话，就可以用层的智能方向性了。

你也可以用ESYS来定义单元的方向性。

该单元支持简化为三角形形式。然而，除非被用做分网填充单元或有薄膜选项，建议不要用其三角形形式。其三角形式通常在薄膜选项中具有大挠度时才更为可靠。

SHELL181单元用补偿法标准来描述板内位移组件的独立旋转自由度，ANSYS程序默认选择一个合适的刚度补偿。但是，如果需要的话，您可以用第十个实常数来改变默认值。该实常数的值是系统默认补偿刚度的比例因子。用较高的值的话，有利于模型中的大的非物理能量内容。因此，在改变默认值的时候请务必小心。当用横截面定义SHEL