ANSYS 15.0有限元分析从入门到精通 (清华社视频大讲堂大系)
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3.2 设定单元属性

在生成节点和单元网格之前，必须定义合适的单元属性，包括如下几项。

单元类型。

实常数（例如厚度和横截面积）。

材料性质（例如杨氏模量、热传导系数等）。

单元坐标系。

截面号（只对BEAM161、BEAM188和BEAM189等单元有效）。

注意：对于梁单元网格的划分，用户有时需要指定方向关键点。

3.2.1 生成单元属性表

为了定义单元属性，首先必须建立一些单元属性表。典型的包括单元类型（命令ET或者GUI路径：Main Menu > Preprocessor > Element Type > Add/Edit/Delete）、实常数（命令R或者GUI路径：Main Menu > Preprocessor > Real Constants）、材料性质（命令MP和TB或者GUI路径：Main Menu >Preprocessor > Material Props > Material Option）。

利用LOCAL、CLOCAL等命令可以组集坐标系表（GUI路径：Utility Menu > Work Plane > Local Coordinate Systems > Create Local CS > Option），该表用来给单元分配单元坐标系。

注意：并非所有的单元类型都可用这种方式来分配单元坐标系。

对于用BEAM188、BEAM189单元划分的梁网格，可利用命令SECTYPE和SECDATA（GUI路径：Main Menu > Preprocessor > Sections）创建截面号表格。

注意：方向关键点是线的属性而不是单元的属性，用户不能创建方向关键点表格。

用户可以用命令ETLIST来显示单元类型，命令RLIST来显示实常数，MPLIST来显示材料属性。上述操作对应的GUI路径是：Utility Menu > List > Properties > Property Type。另外，用户还可以用命令CSLIST（GUI路径：Utility Menu > List > Other > Local Coord Sys）来显示坐标系，用命令SLIST（GUI路径：Main Menu > Preprocessor > Sections > List Sections）来显示截面号。

3.2.2 在划分网格之前分配单元属性

一旦建立了单元属性表，通过指向表中合适的条目即可对模型的不同部分分配单元属性。指针就是参考号码集，包括材料号（MAT）、实常数号（TEAL）、单元类型号（TYPE）、坐标系号（ESYS），以及使用BEAM188和BEAM189单元时的截面号（SECNUM）。可以直接给所选的实体模型图元分配单元属性，或者定义默认的属性在生成单元的网格划分中使用。

注意：如前面所提到的，在给梁划分网格时给线分配的方向关键点是线的属性而不是单元属性，所以必须是直接分配给所选线，而不能定义默认的方向关键点以备后面划分网格时直接使用。

1．直接给实体模型图元分配单元属性

给实体模型分配单元属性时，允许对模型的每个区域预置单元属性，从而避免在网格划分过程中重置单元属性。清除实体模型的节点和单元不会删除直接分配给图元的属性。

利用下列命令和相应的GUI路径可直接给实体模型分配单元属性。

（1）给关键点分配属性。

        命令：KATT。
        GUI:Main Menu > Preprocessor > Meshing > Mesh Attributes > All Keypoints。
            Main Menu > Preprocessor > Meshing > Mesh Attributes > Picked KPs。

（2）给线分配属性。

        命令：LATT。
        GUI:Main Menu > Preprocessor > Meshing > Mesh Attributes > All Lines。
            Main Menu > Preprocessor > Meshing > Mesh Attributes > Picked Lines。

（3）给面分配属性。

        命令：AATT。
        GUI:Main Menu > Preprocessor > Meshing > Mesh Attributes > All Areas。
            Main Menu > Preprocessor > Meshing > Mesh Attributes > Picked Areas。

（4）给体分配属性。

        命令：VATT。
        GUI:Main Menu > Preprocessor > Meshing > Mesh Attributes > All Volumes。
            Main Menu > Preprocessor > Meshing > Mesh Attributes > Picked Volumes。

2．分配默认属性

用户可以通过指向属性表的不同条目来分配默认的属性，在开始划分网格时，ANSYS程序会自动将默认属性分配给模型。直接分配给模型的单元属性将取代上述默认属性，而且，当清除实体模型图元的节点和单元时，其默认的单元属性也将被删除。

用户可利用如下方式分配默认的单元属性。

        命令：TYPE, REAL, MAT, ESYS, SECNUM。
        GUI:Main Menu > Preprocessor > Meshing > Mesh Attributes > Default Attribs。
            Main Menu > Preprocessor > Modeling > Create > Elements > Elem Attributes。

3．自动选择维数正确的单元类型

有些情况下，ANSYS程序能对网格划分或拖拉操作选择正确的单元类型，当选择明显正确时，用户不必人为地转换单元类型。

特殊的情况是，当未将单元属性（xATT）直接分配给实体模型时，或者默认的单元属性（TYPE）对于要执行的操作维数不对时，而且已定义的单元属性表中只有一个维数正确的单元，ANSYS程序会自动利用该种单元类型执行这个操作。

受此影响的网格划分和拖拉操作命令有KMESH、LMESH、AMESH、VMESH、FVMESH、VOFFST、VEXT、VDRAG、VROTAT、VSWEEP。

4．在节点处定义不同的厚度

用户可以利用下列方式对壳单元在节点处定义不同的厚度。

        命令：RTHICK。
        GUI:Main Menu > Preprocessor > Real Constants > Thickness Func。

壳单元可以模拟复杂的厚度分布，以SHELL181为例，允许给每个单元的四个角点指定不同的厚度，单元内部的厚度假定是在四个角点厚度之间光滑变化。给一组单元指定复杂的厚度变化是有一定难度的，特别是每一个单元都需要单独指定其角点厚度时，在这种情况下，利用RTHICH命令能大大简化模型定义。

下面用一个实例来详细说明该过程，该实例的模型为10×10的矩形板，用0.5×0.5的方形SHELL181单元划分网格。在ANSYS程序中输入如下命令流。

        /TITLE, RTHICK Example
        /PREP7
        ET,1,181, , ,2
        RECT, ,10, ,10
        ESHAPE,2
        ESIZE, ,20
        AMESH,1
        EPLO

得到初始的网格图如图3-2所示。

图3-2 初始的网格图

假定板厚按h= 0.5 + 0.2x + 0.02y2公式变化，为了模拟该厚度变化，我们创建一组参数给节点设定相应的厚度值。换句话说，数组里的第N个数对应于第N个节点的厚度，命令流如下。

        MXNODE = NDINQR(0,14)
        ＊DIM, THICK, , MXNODE
        ＊DO, NODE,1, MXNODE
          ＊IF, NSEL(NODE), EQ,1, THEN
              THICK(node) = 0.5 + 0.2＊NX(NODE) + 0.02＊NY(NODE)＊＊2
          ＊ENDIF
        ＊ENDDO
        NODE = $MXNODE

最后，利用RTHICK函数将这组表示厚度的参数分配到单元上，结果如图3-3所示。

图3-3 不同厚度的壳单元

        RTHICK, THICK(1),1,2,3,4
        /ESHAPE,1.0  $ /USER,1  $ /DIST,1,7
        /VIEW,1, -0.75, -0.28,0.6  $ /ANG,1, -1
        /FOC,1,5.3,5.3,0.27  $ EPLO
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