SURF154.docx

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SURF154

SURF154

最后附153，154例子help，vm38

3-D结构表面效应单元

MPMEST<><>PR<><><>PPED

SURF154单元描述

SURF154可以用于各种变化载荷和表面效应。

可以覆盖在任意3D单元面上。

该单元用于3D结构分析，而且变载荷和表面效应可以同时存在。

关于此单元更详细的信息请参看ANSYS,Inc.TheoryReference的SURF154。

Figure 154.1  SURF154几何形状

SURF154输入数据

该单元几何形状，节点位置，坐标系如图Figure154.1:

"SURF154Geometry"。

该单元由4至8个节点和材料特性定义。

三角形单元可以通过把K，L定义到相同位置得到，在Triangle,PrismandTetrahedralElements中有详细描述。

该单元默认X轴与I-J边平行。

质量和体积计算要用到单元厚度（实常数TKI,TKJ,TKK,TKL）。

厚度TKJ,TKK,和TKL默认为TKI,值为1.0。

质量计算还用到密度（材料特性，单位体积质量）和实常数ADMSUA，附加单位面积质量。

刚度矩阵计算要用到平面内单位长度内力（以实常数SURT输入）和弹性地基刚度（以实常数EPS输入）。

地基刚度可以是衰减的，或者使用材料特性DAMP作为刚度的放大系数（usingthematerialpropertyDAMPasamultiplieronthestiffness）或者直接使用材料特性VISC。

关于单元载荷的描述请参看NodeandElementLoads。

压力可以作为面载荷作用在如图Figure154.2:

"Pressures"中带圈标记所示的faces上。

SURF154允许复杂压力载荷。

Faces1,2,and3[KEYOPT

（2）=0]. 前三个正压力沿单元坐标轴正方向（除了法向压力沿Z轴负方向）。

对于face1,由KEYOPT（6）决定是否取消正或负值，用来模拟在包含流体的自由面处的不连续性。

对于faces2和3,载荷方向由单元坐标系，因此需要用到ESYS命令。

Faces1,2,and3[KEYOPT

（2）=1]. 压力载荷按照局部坐标系加载在单元面上。

如下图，face1沿局部坐标系X轴方向，face2沿局部坐标系Y轴方向，face3沿局部坐标系Z轴方向。

局部坐标系必须被定义。

此时KEYOPT（6）不可用。

Figure 154.2  Pressures

Face4. 方向为单元法线方向，在每个积分点的压力大小为PI+XPJ+YPK+ZPL，从PI到PL按照从VAL1到VAL4输入，用SFE命令。

X,Y,Z为当前点位置的全局笛卡儿坐标值。

由KEYOPT（6）决定是否取消正或负值，用来模拟在包含流体的自由面处的不连续性。

Face5. 压力大小为PI,方向为节点i，j，k处单位矢量在全局笛卡儿坐标系中的方向。

载荷大小通过KEYOPT（11）和KEYOPT（12）调整。

当使用SFFUN或SFGRAD命令时，载荷方向不会被调整。

该单元自动包含压力载荷刚化效应。

如果压力载荷刚化效应需要非对称矩阵，用NROPT,UNSYM命令。

温度作为体载荷在节点处输入。

单元体载荷-温度，不会加载到其它相连接的单元。

T节点I温度为T（I），默认为TUNIF。

如果其它温度没有指定，都默认为T（I）。

如果所有角节点的温度都被输入，则每个中节点的温度为相邻角节点温度的平均值。

对于其它输入形式，没指定的均为TUNIF.温度只用于材料特性评估。

当KEYOPT（4）=0时,无中节点的边表明位移按线性变化，沿着边。

更多关于使用中节点的信息查看ANSYSModelingandMeshingGuide中的QuadraticElements（MidsideNodes）。

单元摘要在"SURF154InputSummary"中给出。

单元输入一般说明在ElementInput给出。

如果使用带SXGEOM参数的SURF153单元，参看ElementSupport。

SURF154输入摘要

节点

I,J,K,L当KEYOPT（4）=1

I,J,K,L,M,N,O,P当KEYOPT（4）=0

自由度

UX,UY,UZ

实常数

（Blank）,（Blank）,（Blank）,EFS,SURT,ADMSUA,

TKI,TKJ,TKK,TKL

关于实常数的描述参看Table154.1:

"SURF154RealConstants"

材料特性

DENS,VISC,DAMP

面载荷

压力 -- 

face1（I-J-K-L）（沿-z法线方向）

face2（I-J-K-L）（切向（+x））

face3（I-J-K-L）（切向（+y））

face4（I-J-K-L）（沿-z法线方向,globaltaper）

face5（I-J-K-L）（方向由输入矢量决定）

体载荷

温度 -- 

T（I）,T（J）,T（K）,T（L）;alsoT（M）,T（N）,T（O）,T（P）当KEYOPT（4）=0

特殊特性

应力刚化

大挠度

生死单元

KEYOPT

（2）

按坐标系施加压力faces1,2和3:

0 -- 

按照单元坐标系

1 -- 

按照局部坐标系

KEYOPT（4）

中节点:

0 -- 

有（和附近的实体单元匹配）

1 -- 

无

KEYOPT（6）

只对法线方向压力有效（faces1and4）:

0 -- 

使用压力计算（正负都用于计算）

1 -- 

只使用正压力（负值设为0）

2 -- 

只使用负压力（正值设为0）

注意

如果用KEYOPT（6）,则KEYOPT

（2）必须等于0。

KEYOPT（11）

按照矢量方向加载（face5）:

0 -- 

在投影平面，包含切向分量

1 -- 

在投影平面，不包含切向分量

2 -- 

在整个平面，包含切向分量

KEYOPT（12）

单元法线（单元坐标系Z轴）方向对以矢量定向的压力的影响：

0 -- 

压力载荷加载与单元法线方向无关

1 -- 

如果单元法线方向和压力矢量方向相同，则压力载荷不被使用

Table 154.1  SURF154实常数

序号

名称

描述

1...3

（Blank）

--

4

EFS

地基刚度

5

SURT

表面张力

6

ADMSUA

附加的单位面积质量

7

TKI

节点I处厚度（默认为1.0）

8

TKJ

节点J处厚度（默认为TKI）

9

TKK

节点K处厚度（默认为TKI）

10

TKL

节点L处厚度（默认为TKI）

SURF154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自由度解

∙另外的元素输出参看Table154.2:

"SURF154ElementOutputDefinitions"

认为热流出单元为正。

关于解的输出的一般说明在SolutionOutput中查看.参看ANSYSBasicAnalysisGuide获得更多观察解的方式。

元素输出定义表使用以下符号：

在NAME一栏中冒号表示能用部件名路径进入的项[ETABLE,ESOL]。

O一栏表示可从文件Jobname.OUT中获得的项。

R一栏表示结果文件中可获得的项。

无论在O或者R栏，Y表示该项总是可获得，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。

Table 154.2  SURF154单元输出数据定义

名称

定义

O

R

EL

元素号

Y

Y

SURFACENODES

节点-I,J,K,L

Y

Y

EXTRANODE

额外的节点（如果存在）

Y

Y

MAT

材料号

Y

Y

AREA

表面面积

Y

Y

VOLU:

体积

Y

Y

XC,YC

报告结果的位置

Y

6

VN（X,Y,Z）

到单元中心的单位法向矢量的分量（Componentsofunitvectornormaltocenterofelement）

-

Y

PRES

节点I,J,K,L处的压力P1,P2,P3,P4,P5

1

-

PZ,PX,PY

单元坐标系下节点处压力（P5使用平均单元坐标系）

-

1

DVX,DVY,DVZ

压力P5矢量方向

1

1

AVG.FACEPRESSURE

平均法向压力（P1AVG），X方向分量平均压力（P2AVG）,Y方向分量平均压力（P3AVG）,Z方向分量平均压力（P4AVG）,矢量定向压力的有效值（P5EFF）

1

1

TEMP

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

2

2

DENSITY

密度

3

3

MASS

单元质量

3

3

FOUNDATIONSTIFFNESS

地基刚度（以EFS输入）

4

4

FOUNDATIONPRESSURE

基地压力

4

4

SURFACETENSION

表面张力（以SURT输入）

5

5

1.当为压力载荷时

2.当为温度载荷时

3.当dens>0

4.当EFS>0

5.当SURT>0

6.只能在质心作为一个*GET项获得。

Table154.3:

"SURF154ItemandSequenceNumbers"列出了通过ETABLE命令利用序号途径可获得的输出。

查看ANSYSBasicAnalysisGuideandTheItemandSequenceNumberTable里的TheGeneralPostprocessor（POST1）获得更多信息。

下列符号在Table154.3:

"SURF154ItemandSequenceNumbers"中用到:

Name

在Table154.2:

"SURF154ElementOutputDefinitions"中定义的输出量名

Item

为ETABLE命令预定的标签

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处数据的序列号

Table 154.3  SURF154项和序列号

输出量名

ETABLEandESOLCommandInput

Item

E

I

J

K

L

PZ（real）

SMISC

-

1

2

3

4

PX（real）

SMISC

-

5

6

7

8

PY（real）

SMISC

-

9

10

11

12

PZ（imaginary）

SMISC

-

27

28

29

30

PX（imaginary）

SMISC

-

31

32

33

34

PY（imaginary）

SMISC

-

35

36

37

38

P1AVG（real）

SMISC

13

-

-

-