梁單元截面的案例
Abaqus技巧之變截面梁單元 附使用ABAQUS 生成纖維梁截面下載
變截面梁單元在工程設計中經常使用，例如建筑結構中的懸挑梁就經常采用根部截面大而端部截面小的梁，在一些高聳結構如煙囪，旗桿等，變截面梁也極為常見。
在通用有限元abaqus中，實際上是存在變截面梁單元的，只是其定義方式較為隱蔽而不易被發現，本文給出在abaqus中定義采用變截面梁單元的定義方法。
（1）分別定義變截面梁兩端的profile
（2）建立梁section，選擇截面積分為before analysi，然后選擇截面沿長度變化為Tapered，接著指定start 端和 end 端的profile，并輸入相應的材料屬性。（如果是B31和B32單元需要定義橫向剪切剛度，一般在1e10左右數量級，也可參考幫助文檔的公式進行具體計算，如果需要輸出梁截面的應力，則還需要定義output points坐標作為應力輸出的位置）
其他按照普通梁單元的方式進行定義即可，以上就是定義變截面梁單元的具體步驟，使用變截面梁單元需要注意以下幾點：
（a）即使是變截面梁單元首端和末端截面不能相差太大，如果兩端面積或者慣性矩之比大于10.0，則軟件會報錯表明截面相差太大。
（b）變截面梁單元截面剛度積分只能基于變形前積分。
（c）對于一個幾何梁被劃分為多個梁單元的情況下，需要對每個梁單元分別指定不同的section，如果只定義整個幾何梁的首端和末端，可能會使得實際的梁截面是“鋸齒形”，如下圖所示：
下載地址：使用ABAQUS 生成纖維梁截面
展開 【軟件使用】Abaqus技巧之變截面梁單元
變截面梁單元在工程設計中經常使用，例如建筑結構中的懸挑梁就經常采用根部截面大而端部截面小的梁，在一些高聳結構如煙囪，旗桿等，變截面梁也極為常見。
在通用有限元abaqus中，實際上是存在變截面梁單元的，只是其定義方式較為隱蔽而不易被發現，本文給出在abaqus中定義采用變截面梁單元的定義方法。
（1）分別定義變截面梁兩端的profile
（2）建立梁section，選擇截面積分為before analysi，然后選擇截面沿長度變化為Tapered，接著指定start 端和 end 端的profile，并輸入相應的材料屬性。（如果是B31和B32單元需要定義橫向剪切剛度，一般在1e10左右數量級，也可參考幫助文檔的公式進行具體計算，如果需要輸出梁截面的應力，則還需要定義output points坐標作為應力輸出的位置）
其他按照普通梁單元的方式進行定義即可，以上就是定義變截面梁單元的具體步驟，使用變截面梁單元需要注意以下幾點：
（a）即使是變截面梁單元首端和末端截面不能相差太大，如果兩端面積或者慣性矩之比大于10.0，則軟件會報錯表明截面相差太大。
（b）變截面梁單元截面剛度積分只能基于變形前積分。
（c）對于一個幾何梁被劃分為多個梁單元的情況下，需要對每個梁單元分別指定不同的section，如果只定義整個幾何梁的首端和末端，可能會使得實際的梁截面是“鋸齒形”，如下圖所示：
以上，就是abaqus中變截面梁單元的定義，具體操作視頻可關注公眾號 有限元術 查看
展開 ansys中梁單元截面類型
ansys中梁單元截面類型總共給了12種，如下圖
最后一種“ASEC”，即其他亞類，不需要形狀，只需輸入一些截面的數據即可。
ASEC類型有如下圖幾個參數：
如圖共有11種關于截面屬性的參數：A,Iyy, Iyz, Izz, Iw, J, CGy, CGz, SHy, SHz, TKz,
TKy
各個屬性所代表的參數的意義
A = Area of section 截面面積
Iyy = Moment of inertia about the y axis 對y軸的慣性矩
Iyz = Product of inertia 慣性積
Izz = Moment of inertia about the z axis z軸的轉動慣量
Iw = Warping constant 翹曲慣性矩
J = Torsional constant 扭轉常數
CGy = y coordinate of centroid y坐標的重心
CGz = z coordinate of centroid z坐標的重心
SHy = y coordinate of shear center y坐標的剪切中心
SHz = z coordinate of shear center z坐標的剪切中心
TKz = Thickness along Z axis (maximum height)沿Z軸厚度
TKy = Thickness along Y axis (maximum width)沿Y軸厚度
展開 梁單元截面偏置(用戶自定義位置)計算方法（workbench版本）
經典版見水哥的帖子
鏈接為：
梁單元截面偏置(用戶自定義位置)計算方法
workbench的方法
主要是梁的定義
未打開截面的幾何模型
打開截面的幾何模型具體的對齊方式
網格劃分：
workbench的優點：
操作方便，簡單易懂
workbench的缺點
無法像經典能夠對截面的長寬邊的劃分數目進行控制，只能是1.我找了好久，確實沒發現，貌似workbench計算出面積，慣性矩等參量，直接代入
ansys模塊化仿真系列文章（一）梁單元截面特性標準生成
開篇點題，不說廢話，直接給出生成梁單元的手動操作方式和模塊化命令流。
手動操作
介紹一下標準化生產梁單元截面特性，便于后續的梁單元建模和仿真。
1，CAD做成sat文件：首先生成面域
2，file導入ACIS
3，定義單元，劃分網格
ET,1,plane82 !添加單元類型plane82
LSEL,all !選擇所有線段
LESIZE,all,10 !設定網格尺寸，根據具體圖形尺寸進行調整
MSHAPE,0,2D !采用四邊形網格單元
MSHKEY,0 !采用自由網格
AMESH,ALL !劃分網格
4，截面寫出-界面操作
section->beam->write
5，截面寫入-界面操作
section->beam->read->plot
模塊化命令流
! 模塊化寫出截面命令流
finish
/clear
/prep7
str1 = 'name'
~SATIN,'name','sat',,SURFACES,0
*get,a_count,area,,count ! 獲得面號
/facet,normal ! 面顯示正常
allsel
ET,1,plane82 !添加單元類型plane82
LSEL,all !選擇所有線段
LESIZE,all,12 !設定網格尺寸，根據具體圖形尺寸進行調整
MSHAPE,0,2D !采用四邊形網格單元
MSHKEY,0 !采用自由網格
AMESH,ALL !
展開 ANSYS梁單元自定義截面
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。
展開 ANSYS梁單元自定義截面
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。
展開 ANSYS各類型單元連接專題講解（四）之2D梁與2D實體單元剛接
實際梁單元截面特性
r,1,A1,I1,H1
!板單元厚度
r,2,H1
!偽梁單元截面特性
r,3,A1,I1*1e10,H1
!===============
!幾何模型建立
blc4,,,2000,2000
agen,2,all,,,6000
wpoffs,,1000
wprota,,90
asbw,all
l,10,11
!=============
asel,all
aatt,1,2,2
esize,200
amesh,all
!============
lsel,s,loc,x,2000+0.1,6000-0.1
latt,1,1,1
esize,100
lmesh,all
!=============
!建立偽梁
type,1
real,3
e,26,12
e,138,139
!============
allsel,all
/solu
lsel,s,loc,x,0
lsel,a,loc,x,8000
dl,all,,all,0
lsel,s,loc,x,2000,6000
esll,s
sfbeam,all,1,pres,10
allsel
solve
求解結果：
位移
應力：
連接兩端出現了可以預見的應力集中效應。
梁彎矩圖：
通過彎矩圖也可見，兩端實現了剛接。
當兩端僅共用節點時，相應的云圖如下：
當采用MPC模擬時，其實是采用MPC184單元,并定義為剛性梁，建模方法同上述偽梁法類似。但需要注意的是由于184是三維單元，在求解二維問題時，還需要約束節點的面外自由度
！
展開 梁單元定義了截面還需要定義是常數么？
梁單元定義了截面還需要定義是常數么？我是直接建單元的
梁單元截面偏置(用戶自定義位置)計算方法
對于梁單元和殼單元而言，ANSYS默認單元中心為截面幾何中心，有的時候為更好的符合實際受力模型，很多時候需要對所建立的單元進行截面偏置。特別針對于框架結構建模過程中，如果要進行精細化的建模，如何計算各個截面的偏置距離是一大問題。對于初學者來說，這個是不斷調試的過程或者甚至不管，今天就簡單闡述下如何計算梁單元的截面偏置距離以及方向。
計算主要分為以下幾個步驟：
一、確定幾何直線的方向，直線方向確定了單元坐標系中的X方向
二、確定關鍵點方向，也即確定單元坐標系的Z方向
三、根據右手螺旋定則確定單元坐標系的Y軸，畫出截面的YOZ平面，確定偏置距離。
截面偏置APDL命令為secoffset,user，注意該命令是指截面從截面原點偏置的距離，不同的截面形式其原點位置也不同，例如ANSYS help就以一個槽鋼為例，并說明其原點位置位于左下角處，但矩形截面有所不同，其截面原點位于幾何中心處。其他截面形式的原點也不盡相同。
實例：建立如下小框架的有限元模型，要求梁柱平齊。
以CD梁為例，說明其截面偏置計算。假定在建模的過程中幾何直線的方向為從C到D(如果不是，可以修改線的方向)，方向點選擇A點，則CD梁單元的單元方向以及截面偏置計算如下：
圖中X表示計算點，根據其與原點的位置，可知其具體坐標為(-300,-125)，同理，其他梁和柱的位置坐標如下所示：
根據截面偏置距離類型，進行截面歸類以及標識，如下所示：
結構建模：
finish
/clear
/prep7
et,1,beam189
et,2,shell181
mp,ex,1,3.0e4
mp,prxy,1,0.2
mp,dens,1,2600e-12
!=================
!
展開 Hypermesh為ANSYS創建梁單元（三） ￥1
如下圖為導入Hypermesh中的實體梁，截面為非對稱，即截面在任何方向上都沒有對稱軸。本節通過Hypermesh提取實體梁的截面作為1D梁單元的截面。
圖1實體梁
圖2beam188梁單元
圖2是將提取的實體梁截面賦予beam188梁單元后的效果，藍色是1D梁單元，綠色是原來的實體梁，兩者完全重合。
通過該方法建立梁單元的關鍵點是梁截面的提取和賦予1D梁單元時梁截面方向的控制。
展開 
案例23-使用梁單元的風機葉片模態分析
對于模擬細長結構，這種“當前技術”梁單元證明很有效。與使用殼單元和實體單元的3D模型相比，梁建模極大地減小了建模時間和工作，同時得到了可接受的整體結果。然而這種“當前技術”梁單元受限于一階剪切變形梁理論（Timoshenko）。因此梁單元不太適合短而粗的結構或者可能經歷大截面變形的結構（如SHELL281模型中預測的高階模態）。
在生成網格（MESH）截面子類型的幫助下，“當前技術”梁單元能夠用于某種特定類型的復合結構。在復合結構模擬中采用它們需要仔細考慮梁單元的可行性，當使用梁單元建模時，復合結構有以下限制：
• 材料必須面向梁結果的坐標系
• 材料屬性必須在截面內部沒有大的變化
• 因為梁理論的限制，一些材料參數如泊松比，軸向剛度和扭曲切向剛度的耦合在梁單元內是忽略不計的。
逐漸變窄的截面類型可以被所有的標準梁截面（甚至用戶自定義）所使用，讓其在建模具有復雜和變截面幾何的結構時，成為一種有力和靈活的工具。
立方插值選項可以讓BEAM188單元在具有很少的網格下也能產生和線性插值選項差不多精確的效果，在單元內部具有部分分布或者指向載荷時，也需要使用立方插值。
在使用平均結果格式（KEYOPT(15)=0）后，甚至在兩種不同材料的界面之間觀察到了連續的彎曲應力。對于梁單元構建的截面，使用非平均結果模式（KEYOPT(15)=0）更合適。如圖，在異質界面處觀察到了應力不連續。
如果在長度方向上可能出現非均勻變形，則使用BEAM188中的高階插值選項，然而高階插值選項能夠引入不可見的內部單元節點，所以需要仔細檢查邊界條件和加載條件，避免非協調。
展開 某斜拉橋ANSYS模態分析 ￥3
定義桿單元類型、材料屬性
ET,3,LINK180
MP,EX,3,1.9e11
MP,PRXY,3,0.3
MP,DENS,3,7.85e3
R,1,8.582e-3
R,2,7.179e-3
R,3,7.179e-3
R,4,7.179e-3
R,5,7.179e-3
R,6,6.273e-3
R,7,6.273e-3
R,8,6.273e-3
R,9,5.349e-3
R,10,5.349e-3
R,11,5.349e-3
R,12,4.656e-3
R,13,4.656e-3
R,14,4.656e-3
R,15,4.656e-3
R,16,8.582e-3
梁單元截面2
梁單元截面3
梁單元截面6：
梁單元截面7：
梁單元截面8：
梁單元截面9：
梁單元截面10：
橋塔連線：
橋塔處變截面縱梁連線：
縱梁連線：
端橫梁連線：
橋塔處橫梁連線：
橫梁連線：
斜拉索連線：
橋面板形成：
橋塔下端網格劃分：
橋塔上端網格劃分：
橋塔處縱梁變截面網格劃分：
縱梁網格劃分：
端橫梁網格劃分：
斜塔處橫梁網格劃分：
橫梁網格劃分：
斜拉索網格劃分：
橋面板網格劃分：
梁單元：
板單元：
索單元：
橋塔底部固定端約束，橋兩端鉸支約束
前20階固有頻率：
***** INDEX OF DATA SETS ON RESULTS FILE *****
SET TIME/FREQ
展開 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。
展開 基于Beam單元建模的風力發電葉片模態分析(附APL命令流&模型文件)
mp,ex,1,12000e06
mp,ey,1,12000e06
mp,ez,1,9500e06
mp,nuxy,1,0.38
mp,nuyz,1,0.18
mp,nuxz,1,0.18
mp,gxy,1,9300e06
mp,gyz,1,6033e06
mp,gxz,1,6033e06
mp,dens,1,1750
步驟三：根據步驟一中建立的截面網格定義梁的截面信息。
有了步驟一中的幾何截面，那么如何定義梁的截面是我在步驟一中建立的幾何截面呢。主要是通過sectype，secread命令建立的。
s
e
ctype是用來指定梁截面是從網格定義的，
secread為讀取網格文件。可以用
Beam單元介紹
中的任意截面代替這里的MESH。如建立工字形截面：sectype,1,beam,I
sectype,1,beam,mesh ! 指定梁單元截面類型
secread,mesh1,sect,,mesh !讀取前面定義的截面網格文件，作為梁單元截面。
可以通過GUI方式查看相應的截面形狀
步驟四：定義7個變截面的梁單元截面類型
前面定義梁單元截面只是定義了葉片在某個位置的截面形狀，各個截面之間是通過線性過渡的，截面是變化的，因此需要定義變截面類型的梁單元。
定義變截面梁單元需要指定初始梁截面和末端梁截面。
下命令流中的ID指的是梁截面編號。
SECTYPE,ID,taper ! 指定梁單元截面類型為變截面
SECDATA,ID, ! 起始截面SECDATA,ID, ! 末端截面
步驟5：創建一條線，并進行梁單元劃分，對不同段線條進行不同的梁截面劃分。
type,beam188 !
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