ANSYS Mechanical 2020 R1 版本新特性-CABLE 280单元分析索结构

news2024/11/25 0:35:05

一、CABLE 280 单元概述

CABLE280适用于分析中等至极细的缆索结构(如海底电缆)。该单元是三维三节点二次线单元。每个节点有x , y , z三个平动自由度。

CABLE280单元支持的材料属性包括：弹性，等向硬化塑性，随动硬化塑性，Hill 各向异性硬化，Chaboche 硬化和蠕变。该单元支持附加质量，附加阻尼，抗压刚度折减，粘性正则化和初始应变。

更多信息可以参考《ANSYS_Mechanical_APDL_Theory_Reference》

图 1[1] CABLE 280 单元的几何构成

二、CABLE 280 单元的技术和使用建议

CABLE 280 单元使用了混合轴力-位移函数，单元的位移采用二次函数描述，而轴力采用线性形式。轴力函数为非协调形式，因此相邻单元的轴力可能不相等。

当求解高度非线性的静力或动力问题时，需要使用迭代求解（NLGEOM,ON）。CABLE 280 单元的横向刚度依赖轴向拉力，因此当单元受到轴向压力时，求解可能变得不稳定。

与其他线单元，如LINK 180 , BEAM 188 , BEAM 189 等单元相比，CABLE 280 因为采用了高阶形式的形函数，能实现良好的网格收敛性和较粗单元下良好的计算精度。

三、CABLE 280 单元的输入数据

CABLE 280 单元的几何形状，节点位置，单元坐标系如图所示。CABLE 280 单元拥有四个节点，I , J , K , L 。

单元截面（即单元坐标系的Y-Z平面）只能施加分布荷载。L节点用于定于截面的方向，其定义方法与梁单元相同。关于自动生成L节点的方法，可以参考LATT 和 LMESH 命令的帮助文件。

对CABLE 280 单元也可以不定义L节点，在没有定义L节点的情况下，单元的Z轴从I 节点指向J 节点，Y轴与全局坐标系的X-Y平面平行。

如果该单元与全局Z轴平行（或者与Z轴夹角的斜率小于0.01%），则Y轴平行于全局Y轴。若要控制元素X轴的单元方位，请使用节点L。如果两者都定义，则节点L优先。如果定义了L节点，则L节点和I,J节点共同构成的平面将包含单元的X轴和Z轴。

如果在大变形分析中使用此单元，则节点L的位置仅用于单元的初始方向。
默认情况下，CABLE 280单元允许横截面面积作为轴向伸长率的函数而变化；因此，即使在变形后，单元的体积也保持不变。默认的单元行为适用于弹塑性分析（也可以通过KEYOPT（2）=1定义刚性横截面，即截面的面积不随轴向力改变）。

CABLE 280 是线单元，可以使用LINK单元的截面。截面的详细信息可以使用SECTYPE和SECDATA命令。通过SECNUM为单元定义截面。

单元荷载的定义可以参考一般单元荷载的定义。温度可以作为节点处的单元体荷载输入。节点I温度T（I）默认为TUNIF。节点J的温度T（J）默认为T（I））[2]。

CABLE 280 不支持实常数。

四、质量矩阵

对于质量矩阵和一致载荷矢量的计算，单元采用比刚度矩阵更高阶的积分规则。该单元同时支持一致质量矩阵和集中质量矩阵。（不要指定集中质量矩阵公式[LUMPM，ON]，因为CABLE280是一个高阶单元。）默认情况下使用一致质量矩阵。可以对CABLE 280单元添加单位长度的质量（SECCONTROL，ADDMAS）。