有限元分析的單元類型 |
有限元分析前必須對分析對象進行建模,選擇合適的單元類型是合理建模的前提條件。結(jié)構(gòu)有限元分析涉及到的單元類型很多:桿單元、梁單元、殼單元、板單元;平面應(yīng)力單元、平面應(yīng)變單元;軸對稱殼單元、軸對稱實體單元、空間實體單元;摩擦單元、間隙單元、彈簧單元、質(zhì)量單元、剛體單元等等。 一.如果按照維度對單元進行劃分,我們可以把它們分別歸類為一維單元、二維單元和三維單元。 1.一維單元: 如桿單元、梁單元、軸對稱單元等。形式為一條直線或一條曲線,或者具有確定形狀的線性單元。 2.二維單元: 如殼單元、板單元、平面單元、軸對稱實體單元、復(fù)合材料殼單元等。形式為一個平面或者曲面。通常所說的三角形或四邊形就是二維單元,一般在做網(wǎng)格時,二維單元模擬表面模型或者實體模型的邊界面計算效率很高。 3.三維單元: 如實體單元、厚殼單元等。形式為四面體、五面體或六面體。特點是具有空間三個方面尺寸,在做網(wǎng)格時一般模擬實體模型。
二.如果按照插值函數(shù)多項式最高階數(shù)多少分,我們可以把它們分為線性單元、二次單元、三次單元和更高次單元。 1.線性單元: 插值函數(shù)是線性形式,只有角節(jié)點沒有邊節(jié)點,網(wǎng)格邊界為直線或者平面,單元內(nèi)位移為線性變化。單元因為節(jié)點數(shù)量比較少,存在應(yīng)力不連續(xù)的特點,邊界有可能發(fā)生應(yīng)力突變。 2.二次單元: 插值函數(shù)是二次多項式,有角節(jié)點和邊界點,網(wǎng)格邊界為二次曲面或曲面,單元內(nèi)位移為二次變化,應(yīng)力為線性變化。因為節(jié)點數(shù)量較多,離散精度比線性單元高很多,單元邊界應(yīng)力連續(xù),所以計算精度大大提高,相對來說計算時間也較長。 3.三次單元以及更高次單元: 二次單元和三次單元以及更高次單元均為高階單元,階次越高計算精度越高,模型規(guī)模也越大,計算耗時也越長。 |