ANSYS梁單元自定義截面

梁單元作為一種簡單且高效的計算單元，在結構分析尤其是建筑結構中得到廣泛的應用。使用梁單元可以避免將結構中梁柱全部轉換為實體單元，從而降低了計算量，且梁單元結構形式簡單，求解精度也相對較高。在ANSYS中，梁單元基本上可以分為線性單元和二次單元，二者之間計算理論不同，經典的二次單元即BEAM189單元的積分點如下圖所示：

在ANSYS中可以為BEAM單元定義截面，其中大部分經典的截面形式都包含在ANSYS的截面庫中，但是經典的梁單元計算時截面方向分為四個單元，這對于一般計算來說是足夠的，但如果需要仔細分析截面方向的內力，可能就略顯的粗糙了。除此之外，鋼管混凝土、組合梁之類也都是異形梁截面，此時標準截面庫中的數據也沒什么用。針對這個問題存在兩種解決方式，一種是使用ASEC自定義截面參數，這個命令不管截面如何，只需要給出截面相關的信息即可，截面的信息輸入如下圖所示：

至于這些截面的參數可以使用簡單的截面計算工具得到，如果是鋼筋混凝土梁這種比較復雜的復合梁，那么需要使用Xtract之類的截面有限元軟件進行計算。將截面信息填入。采用ASEC的截面輸入方式計算效率高，截面信息準確的話，精度也不差，但缺點是不能輸出截面積分點和柵點的數據。

另一種方式就是自定義截面，其基本思路如下：

1.設定MESH200單元，建立截面幾何形狀；

2.用MESH200單元劃分截面，并保存截面數據；

3.建立計算幾何模型，讀取截面數據；

4.賦予模型截面，施加邊界條件計算；

5.后處理。

下面以一個開洞矩形梁作為分析，截面尺寸(m)如下圖所示：

在ANSYS中選擇MESH200單元，之后建立截面幾何模型并劃分網格，如下圖所示：

之后直接寫入到文件中，如下圖所示：

也可以用下面的命令流直接寫入：

截面保存完成之后，清理數據庫從新建立分析模型，并用下面的命令讀取剛才寫入的截面：

賦予截面后形成的有限元模型如下圖所示：

之后設定相應的邊界條件，加載即可，下圖給出了計算的Mises應力圖：

更多優質精彩內容，請關注公眾號：SimC結構工作室