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PLANE121 單元說明PLANE121是一個 2 維 8節點靜電單元。本單元每個節點只有一個自由度：電壓。8節點單元具有協調的電壓形函數，能夠較好地適應曲線邊界。本 8節點靜電單元用于 2 維靜電場分析。可以有不同的輸出選項。關于本單元
PLANE121 單元說明

PLANE121是一個 2 維 8節點靜電單元。本單元每個節點只有一個自由度：電壓。8節點單元具有協調的電壓形函數，能夠較好地適應曲線邊界。本 8節點靜電單元用于 2 維靜電場分析。可以有不同的輸出選項。關于本單元的更多細節見 ANSYS 公司理論手冊 中的 PLANE121。

圖 121.1 PLANE121 平面幾何

PLANE121 輸入數據

在圖 121.1: "PLANE121 單元幾何" 中給出了本單元的幾何形狀，節點位置和坐標系。單元輸入數據包括：8 個節點和正交異性材料特性。將節點 K, L 和 O 定義為同一節點可以形成三角形單元。

正交異性材料方向與單元坐標系一致。單元坐標系的方向在 坐標系 中說明。未輸入的材料特性的默認值在 線性材料特性 中說明。

單元載荷在 節點和單元載荷 中說明。表面電荷密度和 Maxwell 面標記可以作為單元邊界上的面載荷輸入，如 圖 121.1 "PLANE121 單元幾何" 中帶圓圈的數字所示。電荷密度可以作為單元節點處的體載荷輸入。如果輸入了節點 I 處的電荷密度 CHRGD(I),但未給出其它節點處的電荷密度，則默認等于 CHRGD(I)。如果輸入了所有角節點處的電荷密度,各中間節點處的電荷密度默認等于相鄰角節點電荷密度的平均值。

在 "PLANE121 輸入匯總"中給出了本單元輸入數據的匯總。關于本單元輸入數據的一般說明，見 "單元輸入"。對于軸對稱問題，見 "軸對稱單元"。

PLANE121 輸入匯總

節點

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

自由度

VOLT

實常數

無

材料性能

PERX, PERY, PERZ

面載荷

表面電荷密度 -

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

Maxwell 表面載荷 -

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

體載荷

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

特定求解能力

生死單元

關鍵選項

KEYOPT(3) - 單元行為

0 - 平面

1 - 軸對稱

KEYOPT(4) - 單元坐標系定義

0 - 單元坐標系平行于總體坐標系

1 - 單元坐標系以單元的 I-J 邊為基礎

KEYOPT(5) - 額外的單元輸出

0 - 基本單元輸出

1 - 對所有積分點重復基本單元輸出

2 - 輸出節點應力 (Nodal stress printout ?)

KEYOPT(7) - 為耦合單元存儲磁力

0 - 耦合單元為有中間節點 (高階) 的結構單元

1 - 耦合單元為沒有中間節點的結構單元

PLANE121 輸出數據

與單元有關的結果輸出有兩種形式：

? 包括在整個節點解中的節點自由度。

? 附加的單元輸出，見表 121.1 "PLANE121 單元輸出定義"。

在圖 121.2 " PLANE121 輸出" 中顯示了幾個輸出項。單元輸出的方向平行于單元坐標系。在 "結果輸出" 中給出了對于結果輸出的一般說明。查看的方法見 "ANSYS 基本分析指南"。

圖 121.2 PLANE121 輸出

單元輸出定義表使用如下標記:

在名稱列中的冒號 (：) 表示該項可以用分量名方法[ETABLE, ESOL] 處理；O 列表示該項可用于 Jobname.OUT 文件；R 列表示該項可用于結果文件。無論 O列或 R 列，Y 表示該項總是可用的，一個數字表示表的一個注解,其中說明了使用該項的條件；而減號 "-" 表示該項不可用。

表 121.1 PLANE121 單元輸出定義

名稱

定 義

O

R

EL

單元號

Y

Y

NODES

節點- I, J, K, L, M, N, O, P

Y

Y

MAT

材料號

Y

Y

VOLU

體積

Y

Y

XC,YC

結果顯示點位置

Y

2

TEMP

溫度 T(I), T(J), T(K), T(L), T(M), T(N), T(O), T(P)

Y

Y

XC,YC

輸出點位置(X, Y)

1

1

PERX, PERY

相對介電常數　

1

1

EF:X, Y

電場分量　

1

1

EF:SUM

EF 的矢量大小

1

1

D:X, Y

電流密度分量

1

1

D:SUM

D 的矢量大小

1

1

FMX(X, Y)

Maxwell 張量力分量

1

-

FMAG:X, Y

Maxwell 張量力分量

-

1

CHRGD

施加的電荷密度　

-

Y

注解：

1 只輸出計算得到的結果 (取決于輸入數據)；

2 僅用于 *GET 命令，給出單元中心處結果。

表 121.2 PLANE121 其它單元輸出

說明

輸出項名稱

O

R

積分點結果

LOC, PERX, PERY, PERZ, EF, EFSUM, D, DSUM

1

-

節點結果

EF, EFSUM, D, DSUM, FMX

2

-

注解：

1 如果 KEYOPT(5) = 1，在各積分點輸出；

2 如果 KEYOPT(5) = 2，在各節點輸出；

附注：

對于軸對稱問題且 KEYOPT(4) = 0，X 和 Y 方向分別對應徑向和軸向。

表 121.3: "PLANE121 輸出項和序列號" 列出了可以通過 ETABLE 命令,采用序列號方法輸出的內容列表。更多信息見"ANSYS 基本分析指南" 中關于一般后處理 (POST1) 部分和本手冊中關于"輸出項和序列號表"部分。在表 121.3 "PLANE121 輸出項和序列號" 中使用以下標志：

NAME

與表 121.1 "PLANE121 單元輸出定義" 中相同定義的輸出量；

ITEM

用于 ETABLE 命令的預先定義的輸出項；

E

對于單值或常數型單元數據的序列號；

表 121.3 PLANE121 輸出項和序列號

輸出量

名稱

ETABLE 和 ESOL 命令輸入

Item

E

CHRGD

SMISC

1

PERX

NMISC

1

PERY

NMISC

2

PLANE121 假設和限制

·單元的面積必須大于零；

·如圖 121.2 "PLANE121 輸出" 所示，本單元必須位于總體坐標的X-Y 平面中；對于軸對稱分析，Y 軸必須是對稱軸。

·軸對稱結構建模必須滿足 X≥0；

·如果定義節點號 K 和 L 相同，可以形成三角形單元 (見 "三角形、金字塔形和四面體單元")；

·如果刪除某邊的中間節點，意味著沿該邊電力勢為線性變化，而不再是拋物線變化。關于中間節點用法的更多信息見 ANSYS 建模和分網指南 中的 二次單元 (中間節點)。

·本單元可能與其它具有 VOLT 自由度的單元不兼容。為了兼容，各單元必須有相同的反作用力 (見 ANSYS 電磁場分析指南 中的 單元兼容性)。