HyperWorks进阶教程：OptiStruct单元类型

2.2 单元类型

有限元方法将复杂的几何结构离散为一个个规则的单元，从而化繁为简，将复杂的问题简单化。OpiStruct提供了丰富的单元库，包括0D、1D、2D和3D单元，适用于不同的分析场景。

2.2.1 0D单元

CELASI、CELAS2、CELAS3和CELAS4用于定义弹簧单元。CELASI和 CELAS3 的属性是ELAS。CELAS2和CELAS4 自带属性。在HyperMesh 中可通过1D-springs 进行创建。CDAMP1、CDAMP2、CDAMP3和CDAMP4用于定义标量阻尼单元。CDAMPI和CDAMP3的性是PDAMP，CDAMP2和CDAMM自带性。

CMASS1、CMASS2、CMASS3和CMASS4用于定义质量点。CMASSI和CMASS3的属性是PMASS。CMASS2和CMASS4自带属性。

CONM1和CONM2是集中质量单元。CONMI在节点位置定义一个6x6质量矩阵。CONM2在节点位置定义质量和惯性属性，若不指定惯性矩则表示分析中不考虑质量单元性矩的影响。CVISC 用于定义猫性阻尼，CVISC的属性是PVISC。

2.2.2 1D单元

CBEAM为通用梁单元，能传递轴向力、横向剪切力、弯矩、扭矩等载荷，其属性卡片为PBEAMCBAR为简化版梁单元，相对CBEAM而言，不能考截面翘曲，其属性卡片为PBAR。

CBUSH为通用弹簧阻尼单元，对应的属性卡片为PBUSH。CBUSH弹单元有6个自由度，可分别指定6个方向的刚度和阻尼，功能更强大，若只使用1个方向的自由度，则相当于CELASI每个方向都可以设置非线性刚度和阻尼。

CBUSHID为单向弹簧阻尼单元，相当于只有一个方向上有刚度的CBUSH单元，可以设置非线性刚度和阻尼，其属性卡片为PBUSH1D。

CGAP为间隙单元，支持轴向和摩擦载荷，其属性卡片为PGAP。

CGAPG也为间隙单元，支持轴向和摩擦载荷，可用于连接曲面片(不需要点对点连接)，其属性卡片为PGAP。

CROD为杆单元，只能传递轴向力和扭矩，其属性卡片为PROD。

CWELD为简单轴向梁单元，支持力和力矩，不需要点对点连接，可用于连接曲面片，其属性卡片为 PWELD。

2.2.3 2D单元

当结构厚度方向的尺寸远小于另外两个方向的尺寸时，可对实体结构沿厚度抽取中面，采用二维单元来模拟三维结构的力学性能。OpliStruct 支持通用的2D壳单元，该单元可考虑薄膜应变、面外弯曲及剪切，其单元类型有一阶的三角形单元CTRIA3及四边形单元CQUAD4，二阶的三角形单元CTRIA6及四边形单元COUAD8，其相应的属性卡片为PSHELL。当结构形状、载荷及约束沿某个轴对称时，轴向相关参数为零，壳单元可进一步简化为轴对称单元。OptiStruct 的轴对称单元为一阶三角形单元 CTAXI、二阶三角形单元CTRIAX6、二阶四边形单元COAXI，对应属性卡片为PAXI。

当单元的法向应变为零时，通用壳单元可退化为平面应变单元，OptiStruct提供了一阶三角形单元CTPSTN及边形单元OPSTN，其属性卡片为PPLANE。

2.2.4 3D 单元

3D实体单元用于模拟厚板和实体结构。通常无法用1D单元和2D单元简化的模型都需要使用3D实体单元进行模拟。OptiStruct提供的一阶及二阶3D实体单元包括六面体单元(CHEXA)、三棱柱单元(CPENTA)、金字塔单元(CPYRA)和四面体单元(CTETRA)，属性都是PSOLID。

本篇内容取自HyperWorks进阶教程系列的《OptiStruct结构分析与工程应用》，版权归原作者所有，如有侵犯您的权益，请及时联系我们，我们将立即删除。