2024年3月9日发(作者：联想a6000)

单元详解——PLANE82

单元性质：2维8节点结构实体单元

有效产品：MPMEST<><>PR<><><>PPED

PLANE82单元说明

PLANE82是2维4节点单元(PLANE42)的高阶版本。对于四边形和三角形混合网格，它有较高的结果精度；可以适应不规则形状而较少损失精度。本8节点单元具有一致位移形状函数，能很好地适应曲线边界。

本单元有8个节点，每个节点有2个自由度，分别为x和y方向的平移，既可用作平面单元，也可以用作轴对称单元。本单元具有塑性、蠕变、辐射膨胀、应力刚度、大变形以及大应变的能力。有多种打印输出选型可用。关于本单元的更多细节见ANSYS公司理论手册中的PLANE82。关于能承受非轴对称载荷的轴对称单元的说明见PLANE83。

图82.1PLANE82单元几何

PLANE82输入数据

在图82.1:"PLANE82单元几何"中给出了本单元的几何形状，节点位置和坐标系。

将节点K,L和O定义为同一节点可以形成三角形单元。类似的，但只有6个

节点的单元是PLANE2。

除了节点外。单元输入数据还包括一个厚度(TK)(仅对平面应力问题)以及正交异性材料特性。正交异性材料的方向与单元坐标系方向一致，单元坐标系的方向在"坐标系"中说明。

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82.1:"PLANE82单元几何"中带圆圈数字所示。正压力指向单元内部。可以输入温度和流量作为单元节点处的体载荷。节点I处的温度T(I)默认为TUNIF。如果不给出其它节点处的温度，则默认等于T(I)。如果给出了所有角节点的温度，各中间节点的温度默认为其相邻角节点温度的平均值。对于任何其它的温度输入方式，未给定的温度默认为TUNIF。对于流量的输入与此类似，只是默认值用零代替了TUNIF。

对平面问题，除了KEYOPT(3)=3的情况外，本单元如有节点力，应输入每单位厚度的力值；对轴对称问题应输入整个圆周(360°)的力值。KEYOPT(5)和KEYOPT(6)参数提供了不同的打印输出选项(见单元解)。

通过ISTRESS或ISFILE命令可以对本单元施加初始应力。进一步的信息见"ANSYS基本分析指南"中的初始应力载荷。另外，将KEYOPT(9)设置为1，可以通过用户子程序USTRESS来读取初始应力。关于用户子程序的细节见"ANSYS用户程序特性指南"。

在进行几何非线性分析时，可以使用SOLCONTROL,,,INCP命令来包含压力载荷刚度的影响。在线性特征值屈曲分析中自动包括压力载荷刚度效应。如果需要非对称的压力载荷刚度效应矩阵，使用NROPT,UNSYM命令。

在"PLANE82输入汇总"中给出了本单元输入数据的一个汇总。在"单元输入"中给出了本单元输入数据的一般说明。对于轴对称问题，见"轴对称单元"。

PLANE82输入汇总

节点：

I,J,K,L,M,N,O,P

自由度

UX,UY

实常数

如果KEYOPT(3)=0,1,或2-无

如果KEYOPT(3)=3-输入厚度THK

材料特性

EX,EY,EZ,PRXY,PRYZ,PRXZ(或NUXY,NUYZ,NUXZ),

ALPX,ALPY,ALPZ(或CTEX,CTEY,CTEZ或THSX,THSY,THSZ),DENS,GXY,DAMP

面载荷

压力--

边1(J-I),边2(K-J),边3(I-K),边4(I-L)

体载荷

温度–

T(I),T(J),T(K),T(L),T(M),T(N),T(O),T(P)

流量–

FL(I),FL(J),FL(K),FL(L),FL(M),FL(N),FL(O),FL(P)

求解能力

塑性、蠕变、辐射膨胀、应力刚度、大变形、大应变、生死单元、自适应下降、初应力输入

关键选项：

KEYOPT(3)-单元行为:

0-平面应力

1-轴对称

2-平面应变(Z向应变=0.0)

3-带有厚度实常数(TK)输入的平面应力

KEYOPT(5)-额外单元输出

0-输出基本单元解

1-输出各积分点的基本单元解

2-输出节点应力

KEYOPT(6)-额外表面结果输出

0-输出基本单元解

1–同时输出I-J边的表面解

2-同时输出I-J边和K-L边的表面解(仅对线性材料有效)

3-同时输出各积分点处的非线性结果

4-对有非零压力的各边输出表面结果

KEYOPT(9)-初应力子程序选项(只有直接输入KEYOPT命令才可用)

0-不使用用户子程序提供初应力(默认)

1-从用户子程序USTRESS读入初应力数据(如何写用户子程序见ANSYS用户程序特性指南)

PLANE82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82.1"PLANE82单元输出定义"。

在图82.2"PLANE82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。对单元任意边，可以输出表面应力；表面应力定义为平行或垂直于边界线，例如IJ边的表面应力定义为平行和垂直IJ线，对于平面问题沿Z轴方向，对于轴对称问题沿环向。

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82.2PLANE82应力输出

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,ESOL]处理；O列表示该项可用于文件；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，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82.1PLANE82单元输出定义

名称

EL

NODES

MAT

THICK

VOLU:

XC,YC

PRES

定义

单元号

角节点-I,J,K,L

材料号

平均厚度

体积

结果输出点位置

压力，P1在节点J,I；P2在K,J；P3在L,K；P4atI,L

温度T(I),T(J),T(K),T(L),T(M),T(N),T(O),T(P)

流FL(I),FL(J),FL(K),FL(L),FL(M),FL(N),FL(O),FL(P)

应力(对平面应力单元SZ=0.0)

主应力

应力强度

当量应力

弹性应变

弹性主应变

量O

Y

Y

Y

Y

Y

Y

Y

R

Y

Y

Y

Y

Y

3

Y

TEMP

Y

Y

FLUEN

S:X,Y,Z,XY

S:1,2,3

S:INT

S:EQV

EPEL:X,Y,Z,XY

EPEL:1,2,3

Y

Y

Y

Y

Y

Y

Y

Y

Y

-

-

Y

Y

-

EPEL:EQV

EPTH:X,Y,Z,XY

EPTH:EQV

EPPL:X,Y,Z,XY

EPPL:EQV

EPCR:X,Y,Z,XY

EPCR:EQV

EPSW

NL:EPEQ

NL:SRAT

NL:SEPL

NL:HPRES

FACE

EPEL(PAR,PER,Z)

TEMP

S(PAR,PER,Z)

SINT

SEQV

LOCI:X,Y,Z

注解:

当量弹性应变[4]

平均热应变

当量热应变[4]

平均塑性应变

当量塑性应变[4]

平均蠕变应变

当量蠕变应变[4]

辐射膨胀应变

节点的当量塑性应变

节点的真实应力与屈服面应力之比

节点在应力-应变曲线上的当量应力

节点静水压力

侧边标号

侧边弹性应变(平行,垂直,Z向或环向)

表面平均温度

表面应力(平行,垂直,Z向或环向)

表面应力强度

表面当量应力

积分点位置

-

Y

-

2

-

2

-

2

2

2

2

-

1

1

1

1

1

1

-

Y

Y

Y

2

2

2

2

2

2

2

2

2

1

1

1

1

1

1

Y

1表面解输出(如果KEYOPT(6)=1，2，4)；

2非线性结果(如果单元为非线性材料特性)；

3仅用于*GET命令，给出单元中心处结果；

4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(MP,PRXY

命令)；对于塑性和蠕变问题，该值设为0.5。

表82.2PLANE82其它单元输出

说明

积分点非线性结果

积分点应力

节点应力

注解

1当单元材料为非线性且KEYOPT(6)=3时在各积分点处输出；

2当KEYOPT(5)=1时在各积分点处输出；

3当KEYOPT(5)=2时在各角点处输出。

附注：

对于轴对称问题，X,Y,XY和Z向应力和应变输出分别对应径向、轴向、面内剪切和环向应力和应变。

表82.3:"PLANE82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"中关于一般后处理(POST1)部分和本手册中关于"输出项和序列号表"部分。在表82.3:"PLANE82输出项和序列号"中使用以下标记：

NAME

与表82.1:"PLANE82单元输出定义"中相同定义的输出量；

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,...,P

节点I,J,...,P处数据的序列号；

输出项名称

EPPL,EPEQ,SRAT,SEPL,HPRES,EPCR,EPSW

O

1

R

-

LOCATION,TEMP,SINT,SEQV,EPEL,S

2

-

LOCATION,TEMP,S,SINT,SEQV

3

-

表82.3PLANE82输出项和序列号

输出量

名称

P1

P2

P3

P4

S:1

S:2

S:3

S:INT

S:EQV

FLUEN

THICK

ETABLE和ESOL命令输入

Item

SMISC

SMISC

SMISC

SMISC

NMISC

NMISC

NMISC

NMISC

NMISC

NMISC

NMISC

E

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

29

I

2

-

-

7

1

2

3

4

5

21

-

J

1

4

-

-

6

7

8

9

10

22

-

K

-

3

6

-

11

12

13

14

15

23

-

L

-

-

5

8

16

17

18

19

20

24

-

M

-

-

-

-

-

-

-

-

-

25

-

N

-

-

-

-

-

-

-

-

-

26

-

O

-

-

-

-

-

-

-

-

-

27

-

P

-

-

-

-

-

-

-

-

-

28

-

使用ETABLE命令的表面解的输出项和序列号见本手册中的表面解。

PLANE82假设和限制

·单元面积必须是正的。

·如图82.1"PLANE82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Y轴必须是对称轴，轴对称结构建模必须满足X≥0。

·删除一条边上的中间节点，则意味着沿该边的位移变化为线性的，而不再是抛物线的。关于使用有中间节点的单元的更多信息参见"ANSYS建模和分网指南"中的"二次单元(中间节点)"。

PLANE82产品限制

对于以下产品，本单元在上述一般假设和限制的基础上再增加一定的限制：

ANSYSProfessional:

·材料的阻尼(DAMP)特性不能用；

·流体体载荷不能用；

·特定求解功能中只有应力刚度可以使用;

·KEYOPT(6)=3不能用。