作者介紹:

力學(xué)碩士，有七年的結(jié)構(gòu)有限元分析經(jīng)驗(yàn)，更喜歡交流項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)，斗理論也沒有怕過誰。

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      ANSYS分析軟件的應(yīng)用范圍包含：結(jié)構(gòu)，流體，熱分析，電磁場(chǎng)，耦合場(chǎng)等。本文只涉及結(jié)構(gòu)，所以要把結(jié)構(gòu)講的透徹，讓讀者看完后，感覺水平被提高了一個(gè)檔次。讓讀者覺得很值。

本文目錄：

1 結(jié)構(gòu)單元類型；

2 桿單元LINK180詳解

3 梁單元BEAM188和BEAM189詳解

4 實(shí)例一（導(dǎo)入線模型的注意事項(xiàng)）

5 實(shí)例二（如何用梁單元替代桿單元）

6 實(shí)例三（梁單元的偏移）

7 實(shí)例四（梁單元的剛接和鉸接）

8 實(shí)例五（梁單元的后處理）

9 總結(jié)

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1 結(jié)構(gòu)單元類型

      下圖幾乎列舉出了ANSYS中所有的結(jié)構(gòu)單元，但事有輕重緩急，單元也是。讀者需要重點(diǎn)掌握的單元只有：桿單元LINK180；梁單元BEAM188，BEAM189；殼單元SHELL181，SHELL281；2D實(shí)體單元PLANE182，PLANE183；3D實(shí)體單元SOLID185，SOLID186，SOLID187，SOLID285；彈簧單元COMBIN14；質(zhì)量單元MASS21。

2 桿單元LINK180詳解

      該單元可承受軸向拉壓但不能承受彎矩，有兩個(gè)節(jié)點(diǎn)，每個(gè)節(jié)點(diǎn)有三個(gè)自由度，即沿節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)系XYZ三個(gè)方向的平移自由度。可以設(shè)置初始應(yīng)力和初始應(yīng)變，只能施加點(diǎn)荷載（集中力）和體荷載（溫度和慣性），不可以施加線荷載（分布力）。筆者提醒讀者，在workbench中，線模型劃分網(wǎng)格，默認(rèn)為梁單元，如果要在workbench中指定某線體為LINK180單元，則必須插入command：

et, matid, link180

r, matid, A1 !A1為線體截面面積，必須輸入，在DM中指定的截面無效

      這里面有一個(gè)問題，讀者要思考。為什么workbench將線模型的默認(rèn)單元指定為梁單元，改為桿單元需要這么麻煩輸入命令行呢？并且在workbench中查看桿單元的計(jì)算結(jié)果非常不方便。這是因?yàn)椋灰O(shè)置對(duì)約束關(guān)系，完全可以用梁單元代替桿單元。比如桿單元的固定約束就是梁單元的簡支約束，兩個(gè)桿單元固接就是兩個(gè)梁單元鉸接。所以筆者認(rèn)為，在workbench中可以不用了解和掌握桿單元，應(yīng)該了解和掌握梁單元如何正確約束而替代桿單元。具體設(shè)置可查看后文實(shí)例二（如何用梁單元替代桿單元）。

3 梁單元BEAM188和BEAM189詳解

      在力學(xué)理論中，常用的梁力學(xué)模型有兩種，一種是歐拉梁，不考慮剪切變形對(duì)梁撓度的影響，還有一種是鐵木辛柯梁，考慮剪切變形對(duì)撓度的影響，但假設(shè)切應(yīng)力是均布的。BEAM188和BEAM189單元使用的梁模型為鐵木辛柯梁。BEAM188單元有兩個(gè)節(jié)點(diǎn)，BEAM189單元有三個(gè)節(jié)點(diǎn)，一般情況下每個(gè)節(jié)點(diǎn)有六個(gè)自由度，即沿節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)系XYZ的平移自由度和繞XYZ的轉(zhuǎn)動(dòng)自由度，通過設(shè)置，可以開啟節(jié)點(diǎn)的第七個(gè)自由度，稱為翹曲自由度，筆者對(duì)翹曲自由度無研究。上文提到，梁單元是線模型分析的默認(rèn)單元，所以筆者認(rèn)為要分析線模型，則必須掌握梁單元。學(xué)習(xí)梁單元的重點(diǎn)有四個(gè)：1如何用梁單元替代桿單元；2梁單元的偏移設(shè)置，具體設(shè)置可查看后文實(shí)例三（梁單元的偏移）；3梁單元的剛接和鉸接，具體設(shè)置可查看后文實(shí)例四（梁單元的剛接和鉸接）；4梁單元計(jì)算結(jié)果的查看，具體設(shè)置可查看后文實(shí)例五（梁單元的后處理）。