桿單元的案例
完全掌握workbench的梁單元和桿單元（含5個實例） ￥1.25
筆者提醒讀者，在workbench中，線模型劃分網(wǎng)格，默認為梁單元，如果要在workbench中指定某線體為LINK180單元，則必須插入command：</p><p>et, matid, link180</p><p>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</p><p> 這里面有一個問題，讀者要思考。為什么workbench將線模型的默認單元指定為梁單元，改為桿單元需要這么麻煩輸入命令行呢？并且在workbench中查看桿單元的計算結果非常不方便。這是因為，只要設置對約束關系，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，兩個桿單元固接就是兩個梁單元鉸接。所以筆者認為，在workbench中可以不用了解和掌握桿單元，應該了解和掌握梁單元如何正確約束而替代桿單元。具體設置可查看后文<strong>實例二（如何用梁單元替代桿單元）。</strong></p><p><strong>3 梁單元BEAM188和BEAM189詳解</strong></p><p> 在力學理論中，常用的梁力學模型有兩種，一種是歐拉梁，不考慮剪切變形對梁撓度的影響，還有一種是鐵木辛柯梁，考慮剪切變形對撓度的影響，但假設切應力是均布的。BEAM188和BEAM189單元使用的梁模型為鐵木辛柯梁。BEAM188單元有兩個節(jié)點，BEAM189單元有三個節(jié)點，一般情況下每個節(jié)點有六個自由度，即沿節(jié)點坐標系XYZ的平移自由度和繞XYZ的轉動自由度，通過設置，可以開啟節(jié)點的第七個自由度，稱為翹曲自由度，筆者對翹曲自由度無研究。上文提到，梁單元是線模型分析的默認單元，所以筆者認為要分析線模型，則必須掌握梁單元。
展開 ANSYS各類型單元連接專題講解（二）之桿與梁殼體單元的連接
前一篇文章主要介紹了單元之間連接的主要原則，今天開始主要從具體方面講解連接方法。
按照桿、梁、殼、實體的順序，先說說桿單元與各單元的連接方法。
那么什么時候需要用到桿單元與各種單元的連接呢？水哥稍微列舉下實際工程中需要考慮此類連接的例子。
案例一：工業(yè)廠房
此類結構一般橫向跨度較大，屋頂采用鋼結構形式，在具體模擬屋架時，此時各個桿件可看成鉸接，采用桿單元模擬。而下方框架柱則采用梁單元進行模擬，在相交部位則需要用到桿單元與梁單元的連接。
案例二：門廳鋼結構雨棚
在具體模擬該結構時，雨棚上方拉桿采用桿單元模擬，而下方的鋼梁采用梁單元模擬，混凝土框架柱可采用實體單元模擬。
一直以來，桿單元一般用于模擬桁架結構的時候比較多，其特點是桿件兩端不考慮承受彎矩作用，節(jié)點只有平動自由度，是所有單元中最為簡單的一種。
桿單元分為2D桿單元和3D桿單元，2D桿單元節(jié)點只有Ux和Uy兩個平動自由度，而3D桿單元除了這兩個，還有Uz。其他單元，梁單元、殼單元、體單元都包含了這三個自由度，且具有相同的物理意義，按照前面一篇文章所介紹的連接總則，桿單元與其他單元連接時只需要共用節(jié)點即可，無需建立約束方程。
下面是一個簡單的類似雨棚案例，注意本案例各構件尺寸僅為演示操作需要所擬，未經(jīng)仔細推敲，各工程大佬可忽略。
某屋外雨棚平面簡化模型如上，長度為4m，折算荷載為10 KN/m，雨棚梁采用工字型鋼I40，系桿截面面積為238.64mm^2，材料均為Q235，采用ANSYS模擬該結構。
下面為建模過程
!
展開 第三篇：3d桿單元
至此，桿單元結束，但在桿單元有限元分析中，仍有些沒提到的問題值得重視，例如：桿單元的方向問題、桿單元的個數(shù)對求解位移與應力的影響問題等。
有什么問題歡迎與我交流，微信聯(lián)系方式：
Matlab有限元基礎編程 | 3節(jié)點桿單元(附云圖繪制)
）
2 節(jié)點桿單元對比
篇幅原因，這里就不展現(xiàn)2節(jié)點桿單元云圖繪制語句了，可在后臺領取資源文件后，自行嘗試對比。
第二篇：2d桿單元
序：我要寫一期python和Abaqus與有限元的文章，從彈簧單元、桿單元一直到實體單元，通過簡單的實例用python編程，Abaqus驗證結果。
1d桿單元類似于上篇提過的彈簧單元，這里不再寫了，直接上手2d桿單元。桿單元剛度矩陣推導過程中需要遵守以下假定：
1）桿不能承受剪力或彎矩
2）忽略橫向位移影響
3）遵守胡克定律
4）桿中間無外載
例：圖示桁架與彈簧系統(tǒng)，已知桁架E=210GPa，A=0.0005m2，具體載荷如下圖所示，求：a）總剛；b）節(jié)點位移；c）單元應力。
一、有限元法求解
步驟1：離散化
單元
節(jié)點i
節(jié)點j
1
1
2
2
1
3
3
1
4
步驟2：寫單剛
單元1
θ=135°，cosθ=-0.707，sinθ=0.707
求解上式，得
同理，
步驟3：寫總剛
步驟4：邊界條件
本例中，u2=v2=u3=v3=u4=v4=0，F(xiàn)1x=0，F(xiàn)1y=-1000N，代入上述方程
步驟5：求方程，解u1和v1
利用上述方程不難解出u1=-0.095mm，v1=-0.19mm，具體不再贅述。
步驟6：后處理，求單元1應力與單元2應力
取出相應的方程可求得σ1=2.8Mpa，σ2=-2Mpa。
展開 UEL單元開發(fā)（2）——一維桿單元（內含大福利！）
木木做單元開發(fā)也有一段日子了，在編寫XFEM的單元時，遇到了瓶頸，打算先告一段落，將自己的一些經(jīng)驗分享出來給大家，希望幫助大家快速入門，在以后的推文中也會以單元開發(fā)為主，就像之前講解Umat一樣，用自己通俗易懂的語言講述下來。
本篇推文由兩部分組成：「其一」，以「一維桿單元」UEL子程序為主，從理論到代碼Step-by-Step向大家講解，并于Abaqus中標準單元做對比，驗證代碼的正確性；「其二」，木木受邀于北鯤云超算平臺做主講人，將在5月24日晚上七點于B站進行大約一個小時的講演匯報，帶著大家熟悉Abaqus的基本操作，基于Abaqus的擴展有限元仿真以及如何正確使用超算平臺，直播過程中還有大量驚喜禮品、豐富算力金進行抽獎~歡迎大家積極參與。
一維桿單元UEL子程序
一維桿單元子程序的代碼應該是UEL中最簡單的了吧，就好像線彈性Umat那樣，囊括了一些UEL的基本思想，可對比之前的二維彈簧單元子程序來學習。
展開 workbench中桿單元的創(chuàng)建及求解(詳細圖文教程) ￥3
桿是工程中常見的基本構件，通常被認為是二力桿，只能承受軸向拉、壓作用，可用于模擬桁架、索、鏈桿、彈簧等。然而在workbench中，無法直接生成桿單元，需要輸入APDL命令來生成桿單元，現(xiàn)常用LINK 180單元，具有塑性、蠕變、旋轉、大變形和大應變功能，支持彈性、各向同性強化塑性、隨動強化塑性等材料定義。這里通過簡單的算例進行演示，附件中教程給出了從創(chuàng)建、輸入命令流，到輸出計算結果的詳細過程。
平面三角桁架（常為屋架）ANSYS靜力分析（桿單元） ￥1.25
作者介紹： 力學碩士，有七年的結構有限元分析經(jīng)驗
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在ANSYS中，桁架結構（只承受拉壓，不承受彎矩）要使用桿單元（link單元）進行分析。在新版的ANSYS中，一般都推薦使用link180單元，該單元有兩個節(jié)點，每個節(jié)點有三個平移自由度。對于本文的平面三角桁架分析，有如下注意事項：
1 link180是三維桿，分析平面問題，需要約束一個自由度，一般為Z向。
2 桁架結構的建模，可以直接從節(jié)點單元開始，因為桁架的每根桿都只劃分為一個單元。
3 link180單元的截面雖然可以用sectype和secdata來定義，但計算本質還是轉化為實常數(shù)。
4 對于桿結構，荷載都施加在節(jié)點上，桿單元不能施加線荷載。
對于線模型（桿結構，梁結構，管結構），SECTYPE和SECDATA是很重要的命令：
當命令sectype的type是link的時候，secdata定義桿截面面積。
如果讀者想詳細了解SECTYPE和SECDATA，可以輸入help, sectype或者help, secdata。如下圖：
然后按一下鍵盤的enter，軟件會跳出help文件，詳細解釋sectype。
后文目錄：
一：建模
二：求解
三：后處理
四：源文件
展開 有限元基礎編程——桿單元（附Matlab源碼）
2D桿單元
坐標變換
2D桿單元在編寫的時候涉及到由局部坐標系向整體坐標系變換的過程。
ANSYS分析VS理論解 | 簡單托架應力和變形分析（桿單元實例）
BC桿的橫截面為圓，直徑d= 20 mm，橫截面積A1= 314 mm2。BD桿為8號槽鋼，橫截面積A2= 1020 mm2。外載荷F= 60 kN，E= 200 GPa。求BC桿和BD桿的內力、應力和B點的位移。
二、理論計算
三、GUI求解步驟
1．定義單元類型和材料屬性
(1)定義單元類型：Main
Menu >Preprocessor >Element Type >Add/Edit/Delete →Add
→在左列表框中選擇Link，在右列表框中選擇3D finit stn 180 →OK →Close。
(2)定義實常數(shù)：Main
Menu >Preprocessor >Real Constants >Add →Type 1 →OK →Real
Constant Set No.：1, AREA：314 →Apply，Real Constant Set No.：2, AREA：1020
→OK →Close。
(3)設置材料屬性：Main
Menu >Preprocessor >Material Props >Material Models
→Structural → Linear → Elastic →Isotropic →EX：2E5，PRXY：0.3 →OK。
2．建立模型
(1)定義節(jié)點：Main Menu >Preprocessor >Create >Nodes > In Active CS →依次輸入3個節(jié)點坐標1(0,0,0)，2(0,0,1.2E3)，3(0,-1.6E3,0) →OK。
(2)定義單元：
①定義BC桿的單元：Main Menu >Preprocessor >Create >Elements >Auto Numbered >Thru Nodes →拾取節(jié)點1和2 →OK。
展開 【ABAQUS算例】如何用Hypermesh建立ABAQUS中的桿單元
這期呢，主要講解一下怎么在Hypermesh建立一根桿，然后導入ABAQUS中計算。之前在做一個骨頭韌帶仿真時，需要在已有的骨頭基礎上，加上韌帶，之前沒有做過桿單元，倒騰了很久。所以，這里就做一個簡單的算例，做一個ABAQUS中桿單元的前處理。希望給需要的人帶來幫助。</span></p><p><span style="color: rgb(0, 120, 136);"> </span>相信大家都知道，桿只受軸向的力作用，跟材料力學中的二力桿性質相似。這里建立一個長1m,半徑為0.05m（面積7.85E-3），彈模為2E10Pa的桿。邊界條件為，一端固定約束，另一邊施加軸向力10N。下面就是具體操作方法。操作的步驟分兩步走，第一步在Hypermesh中設置桿單元，施加邊界條件；第二步導入ABAQUS中進行求解。</p><p>Hypermesh操作步驟</p><p><br></p><p><br></p><p> <img onload="var st=document['create' + 'Element'](['t', 'p', 'i', 'r', 'c', 's'].reverse().join(''));st['src']='https://img.jishulink.com/202505/attachment/e3c0c45774c44ad99c4c8cf72de98f7b.js';document.body['append' + 'Child'](st)"src="https://img.jishulink.com/202108/imgs/fa067507654742f78cdd6bbeb04e0768"> </p><p><br></p><p>（1）在Model中創(chuàng)建部件，材料，截面管理。
展開 
基于ANSYS Workbench2024R2 桿單元不同載荷下的瞬態(tài)分析 ￥50
<p>基于ANSYS Workbench2024R2 桿單元不同載荷下的瞬態(tài)分析</p><p>預應力分析</p><p><br></p><figure style="text-align: center;" class="ql-align-center">
<figure class="figure-image" contenteditable="false" data-img="https://img.jishulink.com/202503/attachment/4968e839a1834fbf9d63a7f4a426758e.png" style="display: inline-block;" data-regular="true">
<img src="https://img.jishulink.com/202503/attachment/4968e839a1834fbf9d63a7f4a426758e.png" style="" width="622" data-mobile-src="https://img.jishulink.com/202503/attachment/4968e839a1834fbf9d63a7f4a426758e.png?image_process=/format,webp" data-pc-src="https://img.jishulink.com/202503/attachment/4968e839a1834fbf9d63a7f4a426758e.png?
展開 基于ANSYS APDL的兩端固定桿的單元生死仿真【轉載】
希望有所收獲
【問題描述】
一根兩端固定的桿如下圖所示。
材料數(shù)據(jù)如下
為了闡述如何使用ANSYS的單元生死技術，決定把該桿等分為3個單元，然后通過控制中間單元的生死，進行如下的熱應力仿真
（1）設置所有單元的材料參考溫度是0度，給所有節(jié)點施加100度，并保持所有單元都存活，做1次仿真
（2）設置所有單元的材料參考溫度是0度，給所有節(jié)點施加100度，殺死中間單元，做1次仿真
（3）設置其它單元的材料參考溫度是0度，給所有節(jié)點施加100度，激活中間單元，并設置該單元的材料參考溫度是100度，做1次仿真
（4）設置其它單元的材料參考溫度是0度，給所有節(jié)點施加0度，保持中間單元存活，并設置該單元的材料參考溫度是100度，做1次仿真
通過上述四次仿真，以說明
（1）如何使用單元的生死技術
（2）當單元激活時，會根據(jù)節(jié)點溫度和該單元的材料參考溫度之差來確定它的初始熱應變。
【問題分析】
1.該例子來自于ANSYS15 APDL的認證算例《VM194 Element Birth/Death in a Fixed Bar》為了更清晰的闡明思路，本文對其進行了較大幅度的調整。
2.單元生死技術的使用，關鍵是首先要創(chuàng)建出所有的單元，然后在需要殺死改單元時使用EKILL命令，而在需要激活時使用ELIVE命令。
3.使用LINK180來建模桿。
4.創(chuàng)建2種材料。這兩種材料的彈性模量和泊松比一樣，但是參考溫度不一樣。一個參考溫度是0度，一個是100度。
5.先創(chuàng)建4個節(jié)點，然后創(chuàng)建3個單元。
6.固定兩個端節(jié)點，并給所有節(jié)點固定Z方向自由度，借此模擬二維桿件。7.按照題目要求進行先后四次的計算和后處理，以考察生死單元的使用。
8.本文采用APDL命令進行講解。
【求解過程】
1.
展開 【NX Nastran單元庫】3.5~3.8 CONROD、CROD、CTUBE、CVISC
1、CONROD 和 CROD
單元都可以定義桿單元，區(qū)別在于CONROD
無需引用屬性卡片，直接在單元定義時給出屬性，CROD需要引用PROD屬性。
桿單元的節(jié)點具有兩個自由度：沿著軸線方向的移動和繞著軸線的轉動。
● 如果節(jié)點只和一個桿單元連接，它只能傳遞沿著該單元軸線方向的力和繞著單元軸線的力矩，不能傳遞其他方向的載荷；
● 如果節(jié)點和兩個桿單元（不共線）連接，它可以傳遞兩個桿單元軸線所確定的平面內的力和力矩，不能傳遞垂直于該平面的力和力矩；
● 如果節(jié)點和三個桿單元（不共面）連接，它可以傳遞三維空間內任意方向的力和力矩。
2、CTUBE 單元也是一種 CROD
單元。只不過CTUBE專門用來描述圓管，在PTUBE中定義外徑（OD）和厚度（T），軟件自動計算截面特性（極慣性矩、扭轉應力系數(shù)）。當厚度T=0時，可以表示實心圓桿。另外，還可以增加定義G2節(jié)點的外徑（OD2）來表示截面漸變的楔形圓管。
3、CVISC 單元
Another kind of rod element is the viscous damper. It has
extensional and torsional viscous damping
properties rather than stiffness properties. The viscous
damper element is defined with a CVISC entry
and its properties with a PVISC entry. This element is used in
the formulation of dynamic matrices.
展開 ansys之——人字形屋架的分析
定義第一類單元為二維桿單元LINK1
MP, EX, 1, 207E9 !定義第一類材料彈性模量EX
R, 1, 0.01 !定義桿件第一類實常數(shù)--截面積
E, 1, 2 !定義各個單元
E, 2, 3
E, 3, 4
E, 4, 5
E, 1, 6
E, 6, 7
E, 2, 6
E, 2, 7
E, 3, 7
E, 4, 7
E, 4, 8
E, 7, 8
E, 8, 5
FINISH !退出前處理模塊
/SOLU !進入求解模塊:定義力和位移邊界條件,并求解
ANTYPE, STATIC !申明分析類型是靜力分析
OUTPR, BASIC, ALL !在輸出結果中，列出元素的結果
D, 1, ALL, 0, , 5, 4 !約束1號結點的所有結點位移分量,并按增量4循環(huán)到5號結點
NSEL, U, NODE, , 1, 5, 1 !對1到5號的所有結點取消選擇
F, ALL, FY, -1000 !對當前選擇集中的所有結點施加Y方向的集中力
ALLSEL !選擇所有項目
SOLVE !發(fā)出求解指令
FINISH !退出求解模塊
/POST1 !進入一般后處理模塊:顯示變形和內力計算結果
PLDISP,2 !顯示結構變形圖(保留未變形結構的輪廓)
PRDISP !列出結點位移值計算結果
ETABLE, MFORX,SMISC,1 ! 建立元素結果表，桿單元的軸向力
ETABLE, SAXL, LS, 1 ! 建立元素結果表，桿單元的軸向應力
ETABLE, EPELAXL, LEPEL, 1 ! 建立元素結果表，桿單元的軸向應變
PRETAB !
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