PLANE121 单元说明

PLANE121是一个 2 维 8节点静电单元。本单元每个节点只有一个自由度：电压。8节点单元具有协调的电压形函数，能够较好地适应曲线边界。本 8节点静电单元用于 2 维静电场分析。可以有不同的输出选项。关于本单元的更多细节见 ANSYS 公司理论手册 中的 PLANE121。

图 121.1 PLANE121 平面几何

PLANE121 输入数据

在图 121.1: "PLANE121 单元几何" 中给出了本单元的几何形状，节点位置和坐标系。单元输入数据包括：8 个节点和正交异性材料特性。将节点 K, L 和 O 定义为同一节点可以形成三角形单元。

正交异性材料方向与单元坐标系一致。单元坐标系的方向在 坐标系 中说明。未输入的材料特性的默认值在 线性材料特性 中说明。

单元载荷在 节点和单元载荷 中说明。表面电荷密度和 Maxwell 面标记可以作为单元边界上的面载荷输入，如 图 121.1 "PLANE121 单元几何" 中带圆圈的数字所示。电荷密度可以作为单元节点处的体载荷输入。如果输入了节点 I 处的电荷密度 CHRGD(I),但未给出其它节点处的电荷密度，则默认等于 CHRGD(I)。如果输入了所有角节点处的电荷密度,各中间节点处的电荷密度默认等于相邻角节点电荷密度的平均值。

在 "PLANE121 输入汇总"中给出了本单元输入数据的汇总。关于本单元输入数据的一般说明，见 "单元输入"。对于轴对称问题，见 "轴对称单元"。

PLANE121 输入汇总

节点

I, J, K, L, M, N, O, P

自由度

VOLT

实常数

无

材料性能

PERX, PERY, PERZ

面载荷

表面电荷密度 -

CHRGS 边 1 (J-I), 边 2 (K-J), 边 3 (L-K), 边 4 (I-L)

Maxwell 表面载荷 -

边 1 (J-I), 边 2 (K-J), 边 3 (L-K), 边 4 (I-L)

体载荷

CHRGD(I), CHRGD(J), CHRGD(K), CHRGD(L), CHRGD(M), CHRGD(N), CHRGD(O), CHRGD(P)

特定求解能力

生死单元

关键选项

KEYOPT(3) - 单元行为

0 - 平面

1 - 轴对称

KEYOPT(4) - 单元坐标系定义

0 - 单元坐标系平行于总体坐标系

1 - 单元坐标系以单元的 I-J 边为基础

KEYOPT(5) - 额外的单元输出

0 - 基本单元输出

1 - 对所有积分点重复基本单元输出

2 - 输出节点应力 (Nodal stress printout ?)

KEYOPT(7) - 为耦合单元存储磁力

0 - 耦合单元为有中间节点 (高阶) 的结构单元

1 - 耦合单元为没有中间节点的结构单元

PLANE121 输出数据

与单元有关的结果输出有两种形式：

• 包括在整个节点解中的节点自由度。

• 附加的单元输出，见表 121.1 "PLANE121 单元输出定义"。

在图 121.2 " PLANE121 输出" 中显示了几个输出项。单元输出的方向平行于单元坐标系。在 "结果输出" 中给出了对于结果输出的一般说明。查看的方法见 "ANSYS 基本分析指南"。

图 121.2 PLANE121 输出

单元输出定义表使用如下标记:

在名称列中的冒号 (：) 表示该项可以用分量名方法[ETABLE, ESOL] 处理；O 列表示该项可用于 Jobname.OUT 文件；R 列表示该项可用于结果文件。无论 O列或 R 列，Y 表示该项总是可用的，一个数字表示表的一个注解,其中说明了使用该项的条件；而减号 "-" 表示该项不可用。

表 121.1 PLANE121 单元输出定义

注解：

1 只输出计算得到的结果 (取决于输入数据)；

2 仅用于 *GET 命令，给出单元中心处结果。

表 121.2 PLANE121 其它单元输出

注解：

1 如果 KEYOPT(5) = 1，在各积分点输出；

2 如果 KEYOPT(5) = 2，在各节点输出；

附注：

对于轴对称问题且 KEYOPT(4) = 0，X 和 Y 方向分别对应径向和轴向。

表 121.3: "PLANE121 输出项和序列号" 列出了可以通过 ETABLE 命令,采用序列号方法输出的内容列表。更多信息见"ANSYS 基本分析指南" 中关于一般后处理 (POST1) 部分和本手册中关于"输出项和序列号表"部分。在表 121.3 "PLANE121 输出项和序列号" 中使用以下标志：

NAME

与表 121.1 "PLANE121 单元输出定义" 中相同定义的输出量；

ITEM

用于 ETABLE 命令的预先定义的输出项；

E

对于单值或常数型单元数据的序列号；

表 121.3 PLANE121 输出项和序列号

PLANE121 假设和限制

·单元的面积必须大于零；

·如图 121.2 "PLANE121 输出" 所示，本单元必须位于总体坐标的X-Y 平面中；对于轴对称分析，Y 轴必须是对称轴。

·轴对称结构建模必须满足 X≥0；

·如果定义节点号 K 和 L 相同，可以形成三角形单元 (见 "三角形、金字塔形和四面体单元")；

·如果删除某边的中间节点，意味着沿该边电力势为线性变化，而不再是抛物线变化。关于中间节点用法的更多信息见 ANSYS 建模和分网指南 中的 二次单元 (中间节点)。

·本单元可能与其它具有 VOLT 自由度的单元不兼容。为了兼容，各单元必须有相同的反作用力 (见 ANSYS 电磁场分析指南 中的 单元兼容性)。