块体单元是在三维空间中构建的四节点、五节点、六节点或八节点单元。块体单元用于控制盘、法兰和涡轮叶片等对象的建模与分析。块体单元能够将中节点（生成 21 节点单元）与多个材料模型合并在一起。
请注意，在将载荷应用于块体单元的某个表面编号时，某些模型可能不会将该面上的所有直线加载到相同表面编号中。此时会发生什么情况？如果模型源自 CAD 实体模型，则无论直线的表面编号如何，与 CAD 模型表面重合的所有面都将接收载荷。在手动构建的模型和经过更改以使该部件不再与 CAD 部件关联的 CAD 部件中，定义一个面的四条直线（四节点区域）中的任意三条或三条直线（三节点区域）中的两条所共有的表面编号将确定该面的表面编号。
根据定义，块体单元不能有转动自由度 (DOF)。您可以根据需要应用平动自由度。
块体单元的多个几何体适用于结构分析。这些单元版本有 4/5/6/7/8 个节点可用。
这些 4 到 8 节点单元在三维空间中构建，并且每个节点只能定义三个自由度：X 平动、Y 平动和 Z 平动。不兼容的位移模式仅适用于 8 节点单元。这三个方向上的压力、热和惯性载荷是基于单元的允许载荷。您还可以使用离心和节点载荷。
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| 图 1：三维 8 节点块体单元 | 图 2：三维 7 节点块体单元 |
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| 图 3：三维 6 节点块体单元 | 图 4：三维 5 节点块体单元 |
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| 图 5：三维 4 节点块体单元 |
节点数少于 8 的单元称为混合单元。它们用作 8 节点块体与其他单元（如四面体）之间的过渡单元。
何时使用块体单元
- 需要沿部件厚度的应力结果。
- 模型只应用了力，而未应用力矩。块体没有转动自由度。有关将力矩应用于块体的建议，请参见疑难解答：接触示例。
- 模型应用了静水压力载荷。
- 若要使用块体单元捕获模型中的弯曲度，应该沿厚度创建三个单元。如果需要、但无法对模型执行此操作，则必须使用板单元对模型进行评估。
块体单元参数
- 如果所有方向上的材料属性均相同，请选择“各向同性”选项。
- 如果材料属性沿三个正交轴而变化，请选择“正交各向异性”选项。
- 如果材料属性随温度而变化，请选择“温度相关各向同性”或“温度相关正交各向异性”选项。
- 如果要执行电压感应应力分析，请选择“压电”或“常规压电”选项。
- 若要通过指定刚度矩阵来定义材料属性，请选择“各向异性”选项。
- 若部件是注塑成型的，则可利用 Autodesk Moldflow 仿真模型来获取成型过程中形成的各向异性材料属性。选择“Moldflow”作为材料模型。有关详细信息，请参见与 Autodesk® Moldflow® 的互操作性。
使用块体单元时，必须在“材料模型”下拉菜单中指定此部件的材料模型。
您可定义的下一个参数是“协调性”。这可以在“协调性”下拉菜单中完成。有关详细信息，请参见不兼容的位移模式。
- 如果选择“不强制”选项，则允许沿单元间边界存在间隙或重叠。这些单元使用假定的线性应力场构建而成，并且是最有效的，因为矩形的纵横比较低。“协调性: 不强制”仅适用于 8 节点单元。其他配置（6/5/4 节点单元）始终为“协调性: 强制”。
- 如果选择“强制”选项，则不允许沿单元间边界存在重叠或间断。这些单元使用假定的线性位移场构建而成，并且可能会高估结构刚度。通常，若要实现与已选择“不强制”选项的单元相同级别的精度，则必须在应变梯度方向上使用更大的网格密度。
如果要此部件中的块体单元激活中节点，请在“中节点”下拉菜单中选择“包括”选项。选择此选项后，块体单元将在每条边的中点处定义更多节点。（对于 CAD 实体模型的网格，中节点将遵循 CAD 表面的原始曲率，具体取决于创建网格之前选择的选项。对于手动构建的模型和已更改的 CAD 模型网格，中节点位于角节点之间的中点。）这会将 8 节点块体单元更改为 20 节点块体单元。带有中节点的单元有助于更精确地计算梯度。这尤其适用于使用几个单元（横跨弯曲平面）来尝试对弯曲性能进行建模的情况。但是，带有中节点的单元会增加处理时间。若网格足够小，则中节点无法显著提高精确度。
“模型设置”“参数”对话框下。（在“分析参数”下的位置因分析类型而异。） 接下来，在“积分阶次”下拉菜单中选择将对此部件中的块体单元使用的积分阶次。对于矩形单元，请选择“2 阶”选项。对于中度扭曲的单元，请选择“3 阶”选项。对于极度扭曲的单元，请选择“4 阶”选项。单元刚度公式的计算时间将以积分阶次的三次方增加。因此，为缩短处理时间，应使用将生成可接受结果的最低积分阶次。
当您使用 Moldflow 材料模型时，请使用“残差应力(仅限 Moldflow Insight)”下拉菜单在分析中包括或排除残差应力。如果设置为“包括”，则对在注塑成型过程中合成的应力进行建模。脱模后，部件发生收缩和扭曲，以重新分布在模具中产生的应力。模型部件反映模内尺寸。
如果要对此部件执行热应力分析，请在“无应力参考温度”字段中指定此部件中的单元未产生热感应应力时测量得到的温度。使用在节点数据行上指定的平均温度，可计算基于单元、且与热增长约束关联的载荷。参考温度用于计算温度变化。热载荷可用于实现其他类型的构件载荷。对于这些情况，请使用等效温度变化 (dT)。
控制块体单元的方向
如果块体单元的此部件使用除各向同性或温度相关各向同性以外的任何材料模型，您将需要在“单元定义”对话框的“正交各向异性”选项卡中定义材料轴 1、2 和 3 的方向。有两种基本方法可完成此操作。
方法 1：
第一种方法是选择整体轴之一作为料轴 1。如果在“材料轴方向的指定依据”下拉菜单中选择“整体 X 方向”选项，则正交材料轴与 X、Y 和 Z 轴重合：
- 材料轴 1：X 轴
- 材料轴 2：Y 轴
- 材料轴 3：Z 轴
如果在“材料轴方向的指定依据”下拉菜单中选择“整体 Y 方向”选项，则正交材料轴与 X、Y 和 Z 轴重合：
- 材料轴 1：Y 轴
- 材料轴 2：Z 轴
- 材料轴 3：X 轴
如果在“材料轴方向的指定依据”下拉菜单中选择“整体 Z 方向”选项，则正交材料轴与 X、Y 和 Z 轴重合：
- 材料轴 1：Z 轴
- 材料轴 2：X 轴
- 材料轴 3：Y 轴
对于第一种方法，通过在“材料轴转动角度”字段中输入一个角度，可以绕所选的总体方向转动轴。此角度遵循右手法则。
方法 2：
第二种方法是在“材料轴方向的指定依据”下拉菜单中选择“空间点”选项。接下来，必须在“空间点坐标”表中定义三个空间点的坐标。然后，在“空间点 1 的索引”、“空间点 2 的索引”和“空间点 3 的索引”下拉菜单中，为空间点选择合适的索引。
- 材料轴 1 是从“空间点 1 的索引”下拉菜单中的空间点到“空间点 2 的索引”下拉菜单中的空间点的矢量。
- 材料轴 2 垂直于局部坐标轴 1，位于由这三个空间点形成的平面中，并与“空间点 3 的索引”下拉菜单中的空间点位于轴 1 的同一侧。
- 根据材料轴 1 和 2 的叉积计算得出材料轴 3。
图 6：材料轴方向
使用块体单元的注意事项
- 确保已定义单位制。
- 确保模型使用结构分析类型。
- 对于要成为块体单元的部件，请在其“单元类型”标题上单击鼠标右键。
- 选择“块体”命令。
- 在“单元定义”标题上单击鼠标右键。
- 选择“编辑单元定义”命令。
- 在“材料模型”下拉菜单中选择合适的材料模型。有六个模型选项。有关这些模型的详细信息，请参见材料属性。
- 若要在此部件中使用中节点，请在“中节点”下拉菜单中选择“包括”选项。
- 如果要执行热应力分析，请在“无应力参考温度”字段中输入温度。此值与指定温度之差将用于计算应力。
- 如果要使用各向同性或温度相关各向同性材料模型，请按“确定”按钮。
- 如果要使用任何其他材料模型，请单击“正交各向异性”选项卡。
- 通过在“材料轴方向的指定依据”下拉菜单中选择合适的选项，确定材质轴的定位方式。
- 按“确定”按钮。