复合材料SHELL181单元完全攻略

2.2开关—各种开关的用法

KEYOPT(1)

Element stiffness—单元刚度：

0 -- Bending and membrane stiffness (default)— 弯曲和薄膜刚度（默认）

1 -- Membrane stiffness only—只薄膜刚度

KEYOPT(3)

Integration option—积分点：

0 -- Reduced integration with hourglass control (default)—用计时控制的减缩积分（默认）

2 -- Full integration with incompatible modes—具有不相容模型的全积分

KEYOPT(8)

Specify layer data storage—指定层数储存：

0 -- Store data for bottom of bottom layer and top of top layer (multi-layer elements) (default)—储存底层的底面数据和顶层的顶面数据（多层单元）（默认）

1 -- Store data for TOP and BOTTOM, for all layers (multi-layer elements)—储存所有层的顶面数据和底面数据（多层单元）

Note-注：

Volume of data may be excessive—体积数据除外

2 -- Store data for TOP, BOTTOM, and MID for all layers; applies to single- and multi-layer

elements—储存顶面、底面数据以及所有层的MID；适用于单层和多层单元

KEYOPT(9)

User thickness option—用户厚度选项：

0 -- No user subroutine to provide initial thickness (default)—不用用户子程序提供初始厚度（默认）

1 -- Read initial thickness data from user subroutine UTHICK —使用用户子程序UTHICK输入初始厚度

Note-注：

See the Guide to ANSYS User Programmable Features for user written subroutines—关于用户子程序输出见ANSYS指南

KEYOPT(10)

User-defined initial stress—用户定义初始应力：

0 -- No user subroutine to provide initial stress (default)—没有用户子程序提供初始应力（默认）

1 -- Read initial stress data from user subroutine USTRESS —用户子程序读入初始应力

Note-注：

See the Guide to ANSYS User Programmable Features for user written subroutines—关于用户子程序输出见ANSYS指南。

Table 181.1 SHELL181 Real Constants—SHELL181实常数

No.

Name

1

2

3

TK(I)

TK(J)

TK(K)

Description

Thickness at node I节点厚度I

Thickness at node J节点厚度J

Thickness at node K节点厚度K

4

5

TK(L)

THETA

Thickness at node L节点厚度L

Angle of first surface direction, in degrees

第一表面方位角（用度）

6

7

8

9

ADMSUA

E11

E22

E12

Added mass per unit area

附加单位面质量

Transverse shear stiffness[2] 横向剪切刚度[2]

Transverse shear stiffness[2] 横向剪切刚度[2]

Transverse shear stiffness[2] 横向剪切刚度[2]

In-plane rotation stiffness[1,2] 平面转动刚度[1,2]

Membrane hourglass control factor[1,2]

膜片计时控制比例因子[1,2]

10

Drill Stiffness Factor

11

Membrane HG Factor

12

Bending HG Factor

Bending hourglass control factor[1,2]

弯曲计时控制比例因子[1,2]

（1）这些实常数的有效值是任意正数。然而，推荐使用1和10之间的数值。如果指定0.0，则默认值为1.0。

（2） ANSYS提供默认值。

* 如果截面定义使用命令，见SECCONTROLS。

3. SHELL181 Output Data

SHELL181单元输出数据

与单元有关的结果输出有两种形式：

·整个节点解中的节点位移；

·另外的单元输出参见Table 181.2: "SHELL181 Element Output Definitions"。

一些项在Figure 181.3: "SHELL181 Stress Output"中阐述。

KEYOPT(8)控制输出数据总和，通过层命令输到结果文件中。层间剪切应力用在层界面计算得到的SYZ和SXZ表示。要在POST1中输出这些应力，必须设置KEYOPT(8)=1或2。结果输出通用的描述在Solution Output中给出。查看结果的路径见ANSYS Basic Analysis Guide。

单元应力合成矢量(N11, M11, Q13, etc.)和单元的膜应变及曲率一样，平行于单元坐标系。如此广义应变可使用SMISC只在单元质心选择。横截面剪力Q13, Q23仅以合成矢量形式得到，可用SMISC,7 (or 8)。同样，横截面剪应变γ13和 γ23贯穿厚度为常数，而且只用SMISC项(分别使用SMISC,15 and SMISC,16,)得到。

SHELL181不支持广大的基本单元打印输出。POST1提供很多综合的输出处理工具。因此，我们推荐使用OUTRES，确保将需要的结果数据储存在数据文件中。

图181.3SHELL181壳单元应力输出

xo = Element x-axis if ESYS is not supplied.供

x = Element x-axis if ESYS is supplied.单元输出定义表使用的符号：

为单元坐标系的X轴不提为单元坐标系的X轴提供

在NAME—栏中，冒号（：）表示能用部件名路径进入的项[ETABLE，ESOL]。O—栏表示可从文件中获得的项。R—栏表示结果文件中获得的项。无论O或R栏，Y表示该项总可以获得，表脚注中的数字表示该项在某种条件下可获得，a 表示该项不可获得。

SHELL181壳单元输出定义见下表：

Table 181.2 SHELL181 Element Output Definitions

Name

EL

NODES

MAT

THICK

VOLU:

XC, YC, ZC

Definition

Element number and name单元号和名称

Nodes - I, J, K, L节点

Material number材料号

Average thickness平均厚度

Volume体积

Location where results are reported结果报告中的位置

O

R

-

Y

-

Y

-

Y

-

Y

-

Y

-

4

Pressures P1 at nodes I, J, K, L; P2 at I, J,

PRES

K, L; P3 at J,I; P4 at K,J; P5 at L,K; P6 at I,L

-

Y

节点压力

T1, T2, T3, T4 at bottom of layer 1, T5, T6,

T7, T8 between layers 1-2, similarly for

TEMP

between

maximum)

next layers, ending with -

Y

temperatures at top of layer NL(4*(NL+1)

层的温度

LOC

TOP, MID, BOT, or integration point location

顶，中，底，积分点位置

-

1

3

1

S:X, Y, Z, XY, YZ, XZ

Stresses应力

S:INT

S:EQV

EPEL:X, Y, Z, XY

EPEL:EQV

EPTH:X, Y, Z, XY

EPTH:EQV

EPPL:X, Y, Z, XY

EPPL:EQV

EPCR:X, Y, Z, XY

EPCR:EQV

EPTO:X, Y, Z, XY

EPTO:EQV

NL:EPEQ

NL:CREQ

NL:SRAT

NL:PLWK

NL:HPRES

SEND:ELASTIC,

PLASTIC, CREEPN11, N22, N12

M11, M22, M12

Q13, Q23

Stress intensity应力强度

-

1

Equivalent stress等效应力

-

1

Elastic strains弹性应变

3

1

Equivalent elastic strains [7]等效弹性应变

3

1

Thermal strains热应变

3

1

Equivalent thermal strains [7]等效热应变

3

1

Average plastic strains平均塑性应变

3

2

Equivalent plastic strains [7]等效塑性应变

3

2

Average creep strains平均蠕变应变

3

2

Equivalent creep strains [7]等效蠕变应变

3

2

Total mechanical strains (EPEL + EPPL +

EPCR)

Y

-

总机械应变

Total equivalent mechanical strains (EPEL +

EPPL + EPCR)

Y

-

总等效机械应变

Accumulated equivalent plastic strain累积等效塑性应变

-

2

Accumulated equivalent creep strain累积等效蠕变应变

-

2

Plastic yielding (1 = actively yielding, 0 = not

yielding)

-

2

塑性屈服

Plastic work塑性功

-

2

Hydrostatic pressure静水压力

-

2

Strain energy densities应变能密度

-

2

In-plane forces (per unit length)平面力（每单位长度）

-

Y

Out-of-plane moments (per unit length)

平面外力矩（每单位长度）

-

8

Transverse shear forces (per unit length)

横向剪切力（每单位长度）

-

8

ε11, ε22, ε12

k11, k22, k12

γ13, γ23

LOCI:X, Y, Z

SVAR:1, 2, ... , N

Membrane strains膜应变

Curvatures曲率

Transverse shear strains横向剪切应变

Integration point locations积分点位置

State variables状态变量

-

Y

-

8

-

8

-

5

-

6

1．下列应力解重现于顶部、中部和底部表面。

2．如果单元具有非线性材料，就可得到顶部、中部和底部表面的非线性解。

3．单元坐标系的应力、总应变、塑性应变、弹性应变、蠕变应变和热应变，可用输出得到（在通过厚度的所有五个截面的节点处）。

4．与a *GET项一样，只在质心处项获得。

5．只有使用OUTRES,LOCI获得。

6. 只有使用USERMAT子程序和TB,STATE获得。

7．等效应变使用有效的泊松比：对于弹性和热计算，泊松比由用户设置(MP,PRXY)；对于塑性和蠕变，其值用0.5。

8．对膜单元，选项(KEYOPT(1) = 1)不可使用。

Table 181.3: "SHELL181 Item and Sequence Numbers"列出了通过ETABLE命令利用序号途径可获得的输出。查看ANSYS Basic Analysis Guide里的Creating an Element Table和The Item and Sequence

Number Table中的更多信息。下列符号在Table 181.3: "SHELL181 Item and Sequence Numbers"中用到：

Name —在Table 181.2: "SHELL181 Element Output Definitions"中定义的输出量名

Item —为ETABLE命令预定义的标签

E —对于单值或常数型单元数据的序列号

I,J,K,L— 节点I, J, K, L处的序列号

Table 181.3 SHELL181 Item and Sequence Numbers

表181.3 SHELL181壳单元的项和序列号

Output Quantity Name

N11

N22

N12

M11

M22

M12

Q13

Q23

ε11

ε22

ε12

ETABLE and ESOL Command Input

Item

E

I

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

J

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

K

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

L

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

SMISC

1

SMISC

2

SMISC

3

SMISC

4

SMISC

5

SMISC

6

SMISC

7

SMISC

8

SMISC

9

SMISC

10

SMISC

11

k11

k22

k12

γ13

γ23

THICK

P1

P2

P3

P4

P5

P6

SMISC

12

SMISC

13

SMISC

14

SMISC

15

SMISC

16

SMISC

17

SMISC

-

SMISC

-

SMISC

-

SMISC

-

SMISC

-

SMISC

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

18

19

22

23

27

26

-

29

-

-

32

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

20

21

24

25

-

-

28

-

31

30

-

33