静设备
石油化工设备技术，2017，38（1）·12· Petro-Chemical Equipment Technology
单元与网格密度对有限元分析
结果的影响
邓记松
（海洋石油工程股份有限公司，天津300451）
摘要：利用ANSYS进行压力容器应力分析设计，单元类型、单元技术和网格密度直接影响有限元结果的准确性。以简体开孔接管的有限元分析为例，采用8节点Solid185单元和20节点Solid186单元，对不同单元技术和网格密度的计算结果进行对比和分析，讨论了这两种六面体单元的适用性。在利用有限元 ANSYS进行压力容器应力分析设计时，可优先采用Solid185单元的增强应变单元技术和Solidl86单元的缩减积分单元技术。单元类型和单元技术对应力线性化结果中的薄膜和弯曲应力影响较小，而对线性化结果中的非线性部分即峰值应力的影响较大，在进行疲劳分析时需慎重选择。
关键词：有限元法单元类型单元技术网格密度 doi:10.3969/j.issn.1006—8805.2017.01.012
随着化工工艺技术的发展，与之配套的许多化工设备也要求向大型化、复杂化、高参数化方向发展，要求采用应力分析方法进行设备设计的案例越来越多。对于许多复杂几何结构以及（或)存在多种载荷作用的场合，有限元方法往往成为唯一在工程设计中可行的分析计算方法，越来越多的设计人员会借助商业有限元分析软件来完成应力分析设计。常平江等1以承受外载荷的筒体开孔接管为例，根据有限元解的误差估计方法分别选择8节点和20节点的单元进行对比分析，得出有限元方法计算结果的误差取决于所用单元的性质和大小的结论。本文以筒体开孔接管为例，进一步针对总应力强度和应力线性化结果，分析单元类型、单元技术和网格密度对有限元计算结果的影响。
1单元类型及单元技术
单元类型与单元技术的选择直接影响有限元
计算结果的准确性，采用有限元进行压力容器分析设计中，需要得到较准确的应力分布或需得到峰值应力，需选择实体单元进行有限元分析，常用的实体单元有8节点的Solid185单元和20节点的Solid186单元。
1.1Solid185单元及单元技术[2-3]
Solid185单元用于构造三维实体。该单元通过8个节数摄，每个节点有3个沿着、、2
方向平移的自由度。单元具有超弹性、应力刚化、端变、大变形和大应变能力。该单元还可以使用混合模式几乎不可压缩弹塑材料和完全不可压缩超弹性材料。该单元的几何形状、节点位置和坐标系如图1所示。Solid185提供的单元技术有：完全积分、缩减积分、增强应变和简化增强应变。
0
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棱柱情况
M,N,O,f
四面体情况不推荐使用
图1Solid185单元的几何特性
1.2Solid186单元及单元技术[2-3]
Solid186是一个高阶三维20节点固体结构单元，具有二次位移模式可以更好的模拟不规则的网。单元通过20个节点来定义，每个节点有
收稿日期：2016-08-11：修改稿收到日期：2016-11-02，
作者简介：邓记松，男，2009年毕业于大连理工大学化工机械
专业，硕士，主要从事海洋平台压力容器设计工作，工程师 Email dengjs@mail.cooec.com.cn,