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1、PLANE182单元限制2维4节点结构单元有效产品 MP ME ST PP EDPLANE182单元说明PLANE182用于2维实体结构建模。本单元即可用作平面单元(平面应力、平面应变或广义平面应变)，也可作为轴对称单元。本单元有四个节点，每个节 点2个自由度：节点x和y方向的平移。本单元具有塑性、超弹性、应力刚度、大变形和大应变能力。并具有力-位移混合公式的能力，可以模拟接近不 可压缩的弹塑性材料和完全不可压缩超弹性材料的变形。关于本单元的更多细节见 ANSYS公司理论手册中的PLANE182PLANE182输入数据在图182.1: PLANE182单元几何中给出了本单元的几何形状，节点位置
2、和 坐标系。单元输入数据包括 4个节点，一个厚度(仅对平面应力选项)以及正 交异性材料特性。单元坐标系的默认方向与总体直角坐标系相同。 可以用ESYS 命令定义单元坐标系，它确定了正交异性材料的方向。单元载荷在节点和单元载荷中说明。压力可以作为单元边界上的面载荷 输入，如图182.1: PLANE182单元几何中带圆圈数字所示。正压力指向单元 内部。可以输入温度作为单元节点处的体载荷。节点I处的温度T(l)默认为TUNIF。如果不给出其它节点处的温度，则默认等于T(I)。对于任何其它的输入 方式，未给定的温度默认都等于 TUNIF。对平面问题，除了 KEY0PT(3) = 3 或KEY0PT(
3、3) = 5的情况外，本单元 如有节点力，应输入厚度方向每单位长度的力值； 对轴对称问题应输入整个圆周 (360 )的力值。KEYOPT(3)= 5用于确立广义应变能力。关于广义平面应变选项的更多信息 见 ANSYS单元手册中的18x实体单元的广义平面应变选项。KEYOPT(6)= 1设 置单元形状函数为位移-力混合公式。关于使用混合公式的更多细节，见ANSYS单元手册 中的 位移-力混合公式的应用。用ISTRESS或ISFILE命令可以对本单元施加一个初始应力状态。更多内 容见 ANSYS基本分析指南 中的 初始应力载荷。也可以设置 KEYOPT(10) = 1， 从用户子程序USTRESS
4、中读入初始应力。关于用户子程序的细节，见ANSYS用户程序特性指南。正如 坐标系中说明，可以用 ESYS确定材料性能和应力/应变输出的方向。用RSYS可以选择是在材料坐标系还是总体坐标系输出。对超弹性材料，应力、应变输出总是在总体坐标系，而不是材料/单元坐标系。本单元自动包括压力载荷刚度效应。如果要求非对称的压力载荷刚度效应矩阵，使用命令 NRORUNSYM在PLANE182输入汇总中给出了本单元输入数据的汇总。关于本单元输入 数据的一般说明，见单元输入。对于轴对称问题，见轴对称单元。PLANE182输入汇总节点I, J, K, L自由度UX, UY实常数THK -厚度(仅用于 KEYOPT(
5、3) = 3)HGSTF-沙漏刚度比例因子(仅用于KEYOPT(1) = 1);默认为1.0 (女口 果输入0.0,使用默认值)材料性能EX, EY, EZ, PRXY, PRYZ, PRXZ (或 NUXY, NUYZ, NUXZ),ALPX, ALPY, ALPZ (或 CTEX, CTEY, CTEZ 或 THSX, THSY, THSZ), DENS, GXY, GYZ, GXZ, DAMP面载荷压力-边 1 (J-I),边 2 (K-J),边 3 (L-K),边 4 (I-L)体载荷温度-T(I), T(J), T(K), T(L)求解能力塑性、超弹性、粘弹性、粘塑性、蠕变、应力刚度
6、、大变形、大应变、初应 力输入、单元技术自动选择、生死单元支持用TB命令输入下列类型的数据表：ANEL,BISO, MISO, NLISO, BKIN, MKIN, KINH, CHABOCHIH,ILL, RATE,CREEP,HYPER, PRONY, SHIFT, CAST, SMA和 USER附注：关于材料模型的细节见 ANSYS理论手册。关于单元技术选择的更多细节见单元技术自动选择 和ETCONTROL关键选项KEYOPT(1)-单元技术0 -使用B-bar方法的全积分；1 -由沙漏控制的均匀减缩积分；2 -增强的应变公式；3 -简化的增强应变公式。KEYOPT(3)-单元特性0 -
7、平面应力1 -轴对称2 -平面应变(Z向应变为0.0)3 -有厚度输入的平面应力5 -广义平面应变KEYOPT(6)-单元公式0 -纯位移公式(默认)1 -使用位移/力(U/P)混合公式(对平面应力无效)KEYOPT(10)-用户定义初始应力0 -不使用子程序提供初始应力(默认)1 -由USTRESS子程序读入初始应力附注：关于如何写用户子程序见 ANSYS用户程序特性指南。PLANE182单元技术PLANE182使用方法（亦称选择性简化积分方法）,均匀简化积分方法或增强应变公式方法，说明如下：方法（选择性简化积分）对于近似不可压缩情况有助于防止体网格被锁死。这一选项将高斯积分点的 体应变替换
8、为单元的平均体应变。 然而，对于以弯曲为主的问题，这一方法不能 防止任何剪切锁死。对这种情况应使用增强的应变公式。 如果不清楚变形是否以弯曲为主，推荐使用增强的应变公式。更多信息见ANSYS公司理论手册。均匀简化积分也有助于在近似不可压缩情况 防止体网格被锁死。由于只有一个积分点，这个选项比方法（选择性简化积分）效率更高。但是沙漏作用造成的假能量可能会影响计算精度。在使用这一选项时，应对总能量（ETABLE命令中,SENE标识符）和沙漏造 成的假能量（ETABLE命令中,AENE标识符）进行比较以检查结果的精度。如果 沙漏能与总能量之比小于5%,结果一般是可以接受的。如果该比值超过了 5%,
9、需要细化网格。也可以在求解阶段用 OUTPJVENG命令控制总能量和沙漏能。关于均匀简化积分的更多说明见 ANSYS公司理论手册。增强应变公式可以在弯曲为主的问题中防止剪切锁死和在近似不可压缩情况防止体积锁死。该公式引入4个内部自由度（对ANSYS不可见）以克服在平面应变、轴对 称、广义平面应变问题（使用位移-力混合公式时），和平面应力问题时的剪切锁 死。对于平面应变、轴对称、广义平面应变问题（使用纯位移公式时），再引入一个内部自由度以防止体积锁死（总共5个内部自由度）。所有内部自由度都在 单元级引入和凝聚掉。由于额外的内部自由度是静力 凝聚的，与 方法（选择性简化积分）或均匀简化积分选项相比
10、，这一选项效 率较差。关于增强应变公式的更多说明见 ANSYS公司理论手册。简化的增强应变公式在弯曲为主的问题中防止剪切锁死。 这是增强应变公式的一个特殊情况，并 总是引入4个内部自由度（对ANSYS不可见）。对于平面应力问题，其公式与 增强应变公式相同，因此只允许 KEYOPT=2。由于对体积锁死没有增加内部 自由度，对于近似不可压缩材料不要使用本方法，除非和位移-力混合公式一起使用。在和位移-力混合公式一起使用时，简化的增强应变公式给出与增强应变 公式相同的结果。所有内部自由度都在单元级引入和凝聚掉。由于额外的内部自由度是静力凝聚的，与 方法（选择性简化积分）或均匀简化积分选项相比，这一选
11、项效率较差。但由于内部自由度较少，其效率高于增强应变公式关于简化的增强应变公式的更多说明见ANSYS公司理论手册。PLANE182输出数据与单元有关的结果输出有两种形式：?包括在整个节点解中的节点位移。?附加的单元输出，见表 182.1 PLANE182单元输出定义。在图182.2 PLANE182应力输出中显示了几个输出项。单元应力的方向 平行于单元坐标系。在结果输出中给出了对于结果输出的一般说明。查看的 方法见ANSYS基本分析指南。图 182.2PLANE182应力输出所显示的应力方向为总体方向。单元输出定义表使用如下标记：在名称列中的冒号（：）表示该项可以用分量名方法ETABLE ,
12、ESOL处 理；O列表示该项可用于 Jobname.OUT文件；R列表示该项可用于结果文件。 无论O列或R列，Y表示该项总是可用的，一个数字表示表的一个注解 ，其中 说明了使用该项的条件；而减号 -表示该项不可用。表182.1 PLANE182单元输出定义名称定义OREL单元号-YNODES节点-I, J, K, L-YMAT材料号-YTHICK平均厚度-YVOLU体积-YXC,YC结果输出点位置Y3PRES压力，P1在节点J,I ;P2在K,J;P3在L,K;P4 在 I,L-YTEMP温度 T(I), T(J), T(K), T(L)-YS: X,Y,Z,XY应力（对平面应力单元 SZ =
13、 0.0）YYS: 1,2,3主应力-YS: INT应力强度-YS: EQV当量应力YYEPEL: X,Y,Z,XY弹性应变YYEPEL: 1,2,3弹性主应变-YEPEL: EQV当量弹性应变6YYEPTH: X,Y,Z,XY热应变22EPTH: EQV当量热应变622EPPL: X,Y,Z,XY塑性应变711EPPL: EQV当量塑性应变611EPCR: X,Y,Z,XY蠕变应变11EPCR: EQV当量蠕变应变611EPTO:X, Y,乙 XY总工程应变(EPEL + EPPL + EPCR)Y-EPTO:EQV总当量工程应变(EPEL + EPPL + EPCR)Y-NL: EPEQ累
14、积的当量塑性应变11NL: CREQ累积的当量蠕变应变11NL: SRAT塑性屈服（1 = 进入屈服,0 = 未屈服）11NL: PLWK塑性功11NL: HPRES静水压力11SEND:ELASTIC, PLASTIC, CREEP应变能密度-1LOCI: X,Y ,Z积分点位置-4SVAR:1,2, . , N状态变量-5注解：1非线性结果，只有在单元材料为非线性时输出；2仅当单元有热载荷时输出；3仅用于*GET命令，给出单元中心处结果；4仅在使用OUTRESOCI时可用；5仅在使用USERMA子程序和 TBSTATE命令时可用；6当量应变使用有效泊松比：对于弹性和热问题，该值由用户给出（
15、MPPRXY命令）;对于塑性和蠕变问题，该值为 0.5 ；7对于形状记忆合金材料模型，转换应变作为塑性应变EPPL输出。附注：对于总体坐标系中的轴对称问题，X, Y, Z 和XY方向的应力和应变输 出分别对应径向、轴向、面内剪切和环向（周向）应力和应变。表182.2 PLANE182输出项和序列号列出了可以通过 ETABLE 命令, 采用序列号方法输出的内容列表。更多信息见 ANSYS基本分析指南中一般 后处理（POST1）部分和本手册中关于输出项和序列号表部分。在表182.2 PLANE182输出项和序列号中使用如下标识符：Name与表182.1: PLANE182单元输出定义中相同定义的输
16、出量；Item用于ETABLE命令的预先定义的输出项；E对于单值或常数型单元数据的序列号；I,J,K ,L节点I,J,K,L处数据的序列号；表182.2 PLANE182 输出项和序列号输出量名称ETABLE和ESOL命令输入ItemEIJKLP1SMISC-21-P2SMISC-43-P3SMISC-65P4SMISC-7-8THICKNMISC1-PLANE182假设和限制单元的面积必须大于零；如图182.1 PLANE182单元几何所示，本单元必须位于总体坐标的 X-Y 平面中，对于轴对称分析丫轴必须是对称轴，轴对称结构建模必须满足X 0;如果定义节点号K和L相同， 可以形成三角形单元(见三角形、金字塔形和四面体单元);对于三角形单元， 可以指定 方法或增强应变公式，并使用退化的形状函数和常规的积分模式；如果使用混合公式(KEY0PT(6) = 1)，必须使用稀疏矩阵求解器(默认)或 波前法求解器对于循环对称结构模型，ANSYS推荐使用增强应变公式；几何非线性分析 (NLGEOM,ON)总是包含应力刚度。在几何线性分析 (NLGEOM0FF)中如果指定SSTIF,ON,总是被忽略。预应力影响可以用 PSTRES 命令激活。