ANSYS梁單元自定義截面

梁單元作為一種簡單且高效的計(jì)算單元，在結(jié)構(gòu)分析尤其是建筑結(jié)構(gòu)中得到廣泛的應(yīng)用。使用梁單元可以避免將結(jié)構(gòu)中梁柱全部轉(zhuǎn)換為實(shí)體單元，從而降低了計(jì)算量，且梁單元結(jié)構(gòu)形式簡單，求解精度也相對(duì)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(jì)算理論不同，經(jīng)典的二次單元即BEAM189單元的積分點(diǎn)如下圖所示：

在ANSYS中可以為BEAM單元定義截面，其中大部分經(jīng)典的截面形式都包含在ANSYS的截面庫中，但是經(jīng)典的梁單元計(jì)算時(shí)截面方向分為四個(gè)單元，這對(duì)于一般計(jì)算來說是足夠的，但如果需要仔細(xì)分析截面方向的內(nèi)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(shí)標(biāo)準(zhǔn)截面庫中的數(shù)據(jù)也沒什么用。針對(duì)這個(gè)問題存在兩種解決方式，一種是使用ASEC自定義截面參數(shù)，這個(gè)命令不管截面如何，只需要給出截面相關(guān)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(shù)可以使用簡單的截面計(jì)算工具得到，如果是鋼筋混凝土梁這種比較復(fù)雜的復(fù)合梁，那么需要使用Xtract之類的截面有限元軟件進(jìn)行計(jì)算。將截面信息填入。采用ASEC的截面輸入方式計(jì)算效率高，截面信息準(zhǔn)確的話，精度也不差，但缺點(diǎn)是不能輸出截面積分點(diǎn)和柵點(diǎn)的數(shù)據(jù)。

另一種方式就是自定義截面，其基本思路如下：

1.設(shè)定MESH200單元，建立截面幾何形狀；

2.用MESH200單元?jiǎng)澐纸孛妫⒈４娼孛鏀?shù)據(jù)；

3.建立計(jì)算幾何模型，讀取截面數(shù)據(jù)；

4.賦予模型截面，施加邊界條件計(jì)算；

5.后處理。

下面以一個(gè)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(wǎng)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(shù)據(jù)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(shè)定相應(yīng)的邊界條件，加載即可，下圖給出了計(jì)算的Mises應(yīng)力圖：

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