谈谈我对marc板壳单元功能的理解

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转自：www.caenet.cn

最近一直在做板壳方面的东西，ansys，nastran，marc等都用过，并对它们的计算精度作了比较。
下面谈谈我个人见解：
marc的板壳功能最强大，而且单元种类也最多。从计算精度来看，marc也想的最周到，早期的板单元大多基于经典薄板理论，其能量泛函中要求位移为c1连续。在这几个软件中，对于薄板来说，ansys和nastran薄板单元最粗糙，也就是考虑得不周到，ansys薄板单元直接基于没有经过修正的克希霍夫假设，忽略横向剪切变形，结果的计算精度挠度偏小，频率偏大。nastran采用的quard4等参元，可以用薄板也可以用厚板，是否考虑横向剪切变形完全由用户自己选择。msc。marc做的就好多了，其板壳种类也包括的最全，线性板壳元有22，49，72，75，138，139，140等。还包括等参薄壳单元 4，8，24号单元，这三个单元都是基于koiter－sanders壳理论的，适合非线性问题。另外的薄壳单元有49，72，138，139，其中49号是3＋3节点的基于semi－loof的离散克希霍夫三角元，72是4＋4节点的基于semi－loof的离散克希霍夫四边形单元，从精度上说，这两个单元都比ansys和nastran同类单元的精度高，138，139号是直接基于离散克希霍夫理论的，既可以用于薄壳也可以用于复杂平板。138 和139也比ansys直接的克希霍夫shell63的精度高。然后再说说厚壳：marc厚壳单元有22，75，140等，22是8节点四边形MINDLIN单元，采用减缩记分，以减小剪切自锁。75号是4节点四边形mindlin单元，含剪切变形。140号是4节点减缩积分的单元，但由於减缩积分，容易引起沙漏问题，这几个厚板单元都是基于明德林理论的，前面的几个薄板是基于克希霍夫直法线理论的，但都经过了修正，比如离散，semiloof协调等，而ansys却是直接的应用克希霍夫直法线理论，没有修正，这也是它精度不高的原因。
所以，如果从精度上说，用板壳单元算题首选是marc。这是个人的一点经验。对nastran的quard4基于什么理论，是否有所改进，还在摸索。但从我计算上来看，它的精度也比不上marc，对nastran比较了解的大侠，可以发表一下高见，它计算板壳问题似乎比较粗糙，不知为什么，是因为它采用等参元的原因吗？欢迎讨论。学习有限元不仅仅局限于界面操作，对内核的理论和假设条件也要充分了解，特别是每种单元采用的理论和算法。这样才能内外兼修，从深层次学习有限元！欢迎讨论。

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