ANSYS各類型單元連接專題講解(五)之3D梁單元與殼單元剛接

      前面文章主要講解了2d梁單元與2d實體單元的剛接問題,今日主要講解3d梁單元與殼單元的剛接問題。前面文章有講,梁單元除ROtZ外與殼單元有5個自由度物理意義相同,因而,當需要考慮梁單元與殼單元的剛接問題時,只需考慮該自由度與殼單元其他自由度的約束方程。具體處理方式可根據實際情況采用不同的處理方法。

       3d梁單元與殼單元剛性連接按照位置關系的不同,可分為三類:

      1)梁單元以一定角度與殼單元相交。

       2)梁單元包含在殼單元內。

       3)梁單元在殼面但不包含的情況。

       下面對這三類情況分別進行闡述。

一、梁單元以一定角度與殼單元相交

       該類情況示意圖如下:

640.webp.jpg

此種方式可以通過梁單元自由度ROTZ與殼單元其他自由度之間的數學關系,建立約束方程,命令流為CE。很多教材上面都有梁單元垂直穿過殼單元的經典案例,例如一個典型的采用CE建立約束方程的命令流如下:

       CE,1,0,142,ux,1,23,ux,-1,2,rotz,ny(142)-ny(58)

       CE,2,0,92,uy,1,30,uy,-1,2,rotz,-(nx(92)-nx(30))

此種處理方式水哥個人不推薦,一則建立數學關系太煩,二則在一個工程中,如果此類情況較多,工作量實在太大,所以一般這類情況我們是通過建立剛性區域解決,這種方式會自動生成約束方程,雖不如之間建立約束方程合理,但能大大減少工作量。

    關于剛性區域的討論,下期文章講解。

二、梁單元包含在殼面內的情況

       此種情況應該是工程中最多的情況,典型情況便是我們經常所見樓板與梁的連接。

例如采用ANSYS模擬一個多層混凝土框架結構,一般除計算整體指標外,我們在計算具體荷載作用時(如風荷載、地震作用、恒載、活載等),樓板一般采用彈性版,此時可用殼單元模擬,主梁、次梁采用梁單元模擬,此時變為梁單元包含在殼面內的情況,當然此類情況是否需要考慮截面偏置,可根據具體工程而定。

640.webp (1).jpg

對這中梁單元包含在殼單元面內的情況,只需要將梁單元與殼單元共用節點即可,而無須格外建立約束方程。

 

三、梁單元在殼單元內但不包含

     此種情況為梁與殼位于同一面內,但其中面不包含梁線,適用于多尺度建模分析(如下圖)。梁單元與殼單元的連接在端部可以通過剛性梁和剛性區域兩種方式連接。剛性梁采用MPC184單元,剛性區域采用Cerig命令,具體使用方法下期文章討論。

640.webp (2).jpg
登錄后免費查看全文
立即登錄
App下載
技術鄰APP
工程師必備
  • 項目客服
  • 培訓客服
  • 平臺客服

TOP

4
4