1.概述◆

ansys WB 支持的单元类型有：点单元、 线单元 、平面单元、壳体单元、体单元。

与ansys经典界面相比，ansys WB操作更加智能，其中单元类型的选择不再由用户直接定义，程序会根据几何模型的类型自动匹配单元。

ansys WB 同样具有单元自定义的功能。

◆2.点单元（Point Mass）◆

point mass就是一个理想的质量点，用于增加结构的惯性质量或施加惯性载荷等。point mass在“Geometry”分支在模拟没有明确建模的重量。

– 只有面实体才能定义point mass

– 可以用以下方式定义point mass位置：

• 在任意用户定义坐标系中(x, y, z)坐标

• 选择点/边/面来定义位置

– 重量/质量大小在“Magnitude”中输入

– 在结构静力分析中，point mass只受“加速度”，“标准重力加速度” 和“旋转速度”的作用。

– 质量和所选面相连通时它们之间没有刚度，也 没有转动惯性。

◆3.线单元◆

ansys WB 线单元包括：杆单元和梁单元。

①：杆单元（link180）

LINK180单元是有着广泛工程应用的杆单元，它可以用来模拟桁架、缆索、连杆、弹簧等等。这种三维杆单元是杆轴方向的拉压单元，每个节点具有三个自由度：沿节点坐标系X、Y、Z方向的平动。就像铰接结构一样，本单元不承受弯矩。本单元具有塑性、蠕变、旋转、大变形、大应变等功能。默认情况下，无论进行何种分析，当使用命令

NLGEOM,ON时，LINK180单元的应力刚化效应开关打开。同时本单元还具有弹性、各向同性塑性硬化、动力塑性硬化、Hill（各向异性塑性）、Chaboche（非线性塑性硬化）以及蠕变等性能。

②：梁单元

ansys WB 常用梁单元有：beam188和beam189。Ansys Workbench结构分析默认的梁单元为具有两个节点的3D梁单元Beam188，每个节点有6个自由度。Beam188用于分析细长或中等粗细的梁结构，该单元基于Timoshenko梁理论，包含剪切变形的影响，适用于线性分析及大转动、大应变非线性分析。大变形分析中单元包含应力刚化，也支持弹性、塑性、蠕变及其他非线性材料。Beam188采用线性多项式作为形函数。

Beam189，为具有三个节点的3D梁单元，每个节点有6个自由度。Beam189采用二次多项式作为形函数。Beam189相较于188单元计算精度要高，但内存消耗也多。

Beam188和Beam189的转化

dropped为Beam188，Kept为Beam189。

◆4.平面单元◆

Ansys Workbench的平面单元为Plane182和Plane183。

Plane182采用线性多项式作为形函数，Plane183采用二次多项式作为形函数。

◆5.壳单元◆

Ansys Workbench的壳单元为shell181和shell281。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）。shell181采用线性多项式作为形函数，

shell281为高阶壳单元，shell281采用二次多项式作为形函数。

Shell181和Shell281的转化：dropped为Shell181，Kept为Shell281。

◆6.体单元◆

Ansys Workbench的实体单元为solid185、solid186、solid187和solid285。系统默认选取的单元为Solid186。

上述四种实体单元均只有三个方向的平动自由度。其中，solid185为六面体8节点线性单元；solid186为六面体20节点二次单元；solid187为四面体10节点二次单元；solid285为四面体4节点线性单元。

当需要修改单元类型时，如果是将二次单元修改为依次单元，比如186单元修改为185单元，那么可以直接在Model界面修改。如下图所示，Mesh的属性窗口的Advanced项下面有一个Element Midside Nodes ，通过该设置可以选择是否保留单元的中间节点，186单元如果不保留那么就变成了185单元。

当需要修改成其他单元类型时，则需要插入命令流，如下图所示，在Geometry下面的Component 处插入Commands(APDL)，然后即可在窗口输出单元类型。

Workbench有默认的单元类型和材料类型，材料类型先不说，单元类型实体默认的是Solid186（3D20N），划分完之后在Model界面无法直接看到单元类型，需要workbench的主界面进行相关操作，如图所示，在Component Systems 下面的Finite Element Modeler，拖曳一个并与Model连接，之后进入Finite Element Modeler。

◆7.单元类型与求解精度关系◆

Ansys Workbench中提供了丰富的单元类型，根据单元位移函数(形函数)的不同，可以分为一次单元和二次单元，这两种单元分别具有不同的特征。

对于一次单元，它存在以下特点：

– 解析负荷小，计算占用资源少；

– 在沿着变形的方向，如果网格数量少，精度会很差，网格质量差的话，精度也会降低；

– 一次四面体单元，在结构分析中的精度太差，一般不推荐使用。

对于二次单元，它存在以下特点：

– 解析负荷大，计算占用资源多；

– 与一次单元相比，很少的二次单元就可以得到精度高的结果；

– 中间节点的位置，对精度影响很显著。

另外，一般而言，单元节点越多，求解精度越高。