板殼梁單元
關注創建者：云上_CAE 創建時間：2020-11-03
板殼梁單元的視頻教程
abaqus實體-梁單元，實體-實體單元，梁-梁單元鉸接設置
使用多點約束MPC，實現實體-梁單元，實體-實體單元，梁-梁單元鉸接如何設置，實體單元梁彎矩曲線怎么提取？
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基于Rhino+hypermesh+Abaqus聯合仿真模擬型鋼混凝土懸挑轉換梁受力分析（實體單元+殼單元+梁單元）
基于Rhino+hypermesh+Abaqus聯合仿真模擬型鋼混凝土懸挑轉換梁受力分析（實體單元+殼單元+梁單元）——實際超限工程 加急錄制中
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ABAQUS初級案例——實體單元、殼單元、梁單元建模方法詳解
本課程通過簡支工字形鋼梁詳細講解了ABAQUS中實體單元模型、殼單元模型、梁單元模型的建立方法，對比了不同單元建模的操作方法及不同模型的計算速度與計算結果。 圖1.實體單元模型 圖2.殼單元模型 圖3.梁單元模型 購買課程后請關注公眾號獲取最新課程咨詢及免費答疑，同時下載相關附件以供練習。
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板殼梁單元的實例教程
同樣，薄板可以看做是歐拉梁的二維擴展。對于薄板小撓度理論，采用Kirchhoff假設與平面應力的本構關系。中厚板采用Mindlin-Reissner假設與平面應力的本構關系，但放松了變形后直線與中面垂直的條件，這可視為剪切梁的二維擴展。
SAP2000/Midas中，均為彈性殼小撓度分析，其中薄字代表Kirchhoff假設，如薄殼、薄板；厚字代表Mindlin-Reissner假設，如厚殼、厚板。
在SAP2000中，板殼對象按照受力特點可以分為三類：膜單元、板單元及殼單元（另外兩類暫不在討論：平面應力單元、平面應變單元）。
膜單元只具有平面內的剛度，承受膜力，建筑結構中樓板通常用膜單元來模擬；
板單元的行為與膜單元相反，只具有平面外的剛度，承受彎曲力，模擬薄梁或者地基梁等；
殼單元的力學行為是膜單元與板單元之和，是真正意義上的殼單元。也可以根據中面的形狀劃分：如果殼的中面為平面，則殼的薄膜應力和彎曲應力狀態互不耦合，而殼的中面也可為曲面，此時薄膜應力與彎曲應力耦合。
在ABAQUS/Standard中，一般的三維殼單元有三種不同的單元列式：一般殼單元、薄殼單元和厚殼單元。一般殼單元考慮了有限的膜應變和任意大的轉動，薄殼單元和厚殼單元考慮了任意大的轉動，但是僅考慮了小應變。一般殼單元允許殼的厚度隨單元的變形而改變，而其他的殼單元僅假設單元節點只能發生有限的轉動。殼單元庫中有線性和二次插值的三角形、四邊形殼單元，以及線性和二次的軸對稱殼單元。所有的四邊形殼單元（除了S4）和三角形殼單元S3/S3R采用減縮積分。
展開 使用多點約束MPC，實現實體-梁單元，實體-實體單元，梁-梁單元鉸接如何設置，實體單元梁彎矩曲線怎么提取？可下載附件，也可觀看視頻。
https://www.yqgqt.org.cn/college/video/c15810?nagivator=course
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同樣，薄板可以看做是歐拉梁的二維擴展。對于薄板小撓度理論，采用Kirchhoff假設與平面應力的本構關系。中厚板采用Mindlin-Reissner假設與平面應力的本構關系，但放松了變形后直線與中面垂直的條件，這可視為剪切梁的二維擴展。
SAP2000/Midas中，均為彈性殼小撓度分析，其中薄字代表Kirchhoff假設，如薄殼、薄板；厚字代表Mindlin-Reissner假設，如厚殼、厚板。
在SAP2000中，板殼對象按照受力特點可以分為三類：膜單元、板單元及殼單元（另外兩類暫不在討論：平面應力單元、平面應變單元）。
膜單元只具有平面內的剛度，承受膜力，建筑結構中樓板通常用膜單元來模擬；
板單元的行為與膜單元相反，只具有平面外的剛度，承受彎曲力，模擬薄梁或者地基梁等；
殼單元的力學行為是膜單元與板單元之和，是真正意義上的殼單元。也可以根據中面的形狀劃分：如果殼的中面為平面，則殼的薄膜應力和彎曲應力狀態互不耦合，而殼的中面也可為曲面，此時薄膜應力與彎曲應力耦合。
在ABAQUS/Standard中，一般的三維殼單元有三種不同的單元列式：一般殼單元、薄殼單元和厚殼單元。一般殼單元考慮了有限的膜應變和任意大的轉動，薄殼單元和厚殼單元考慮了任意大的轉動，但是僅考慮了小應變。一般殼單元允許殼的厚度隨單元的變形而改變，而其他的殼單元僅假設單元節點只能發生有限的轉動。殼單元庫中有線性和二次插值的三角形、四邊形殼單元，以及線性和二次的軸對稱殼單元。所有的四邊形殼單元（除了S4）和三角形殼單元S3/S3R采用減縮積分。
展開 1.復合材料的有限元模型建立
針對葉片結構中的復合材料層合板、梁、實體以及加筋板等結構類型，NEi Nastran提供一種特殊的復合材料單元——層單元，以模擬各種復合材料，鋪層角任意設定，并提供一系列技術模擬各種復雜層合結構。復合材料層單元支持非線性、振動特性、熱應力等各種結構和熱的分析功能和算法。
2.復合材料的層合結構定義.
■鋪層結構：NEi Nastran對于每一鋪層可先定義材料性質、鋪層角、鋪層厚度，然后通過由下到上的順序逐層疊加組合為復合材料層合結構；也可以通過直接輸入材料本構矩陣來定義復合材料性質。
■板殼和梁單元截面形狀：NEi Nastran利用截面形狀工具可定義矩形、I型、槽型等各種形式；還可以定義各種函數曲線以模擬變厚度截面。
3.特殊層合結構的模擬
變厚度板殼鋪層切斷：將切斷的某鋪層厚度定義為零，即可模擬鋪層切斷前后的板殼實際形狀。
不同鋪層板殼的節點協調：NEi Nastran板殼層單元的節點均可偏置到任意位置，使不同鋪層數板殼的節點在中面或頂面、底面對齊。
蜂窩/泡沫夾層結構：NEi Nastran通過板殼層單元來模擬夾層結構的特性，夾層面板和芯子可以是不同材料。
板－梁－實體組合結構：NEi Nastran將實體、板殼與梁等不同類型單元通過MPC技術相聯系，各類單元的節點不需要重合并協調，便于葉片等復雜結構模型的處理。 針對復雜裝配體，NEi Nastran還提供自動接觸功能，完成復雜裝配體的分析。自動接觸功能使建模時間減少80%以上。
4.復合材料有限元模型的檢查
復合材料結構模型建立后，可以將板殼和梁單元顯示為實際形狀，還可以通過圖形顯示和列表直觀地觀察鋪層厚度、鋪層角度和鋪層組合形式，方便模型的檢查及校對。
5.復合材料層合結構分析
NEi Nastran層單元支持各種靜強度剛度、非線性、穩定性和振動特性等結構分析。
展開 最近一直在做板殼方面的東西，ansys，nastran，marc等都用過，并對它們的計算精度作了比較。
下面談談我個人見解：
marc的板殼功能最強大，而且單元種類也最多。從計算精度來看，marc也想的最周到，早期的板單元大多基于經典薄板理論，其能量泛函中要求位移為c1連續。在這幾個軟件中，對于薄板來說，ansys和nastran薄板單元最粗糙，也就是考慮得不周到，ansys薄板單元直接基于沒有經過修正的克希霍夫假設，忽略橫向剪切變形，結果的計算精度撓度偏小，頻率偏大。nastran采用的quard4等參元，可以用薄板也可以用厚板，是否考慮橫向剪切變形完全由用戶自己選擇。msc。marc做的就好多了，其板殼種類也包括的最全，線性板殼元有22，49，72，75，138，139，140等。還包括等參薄殼單元 4，8，24號單元，這三個單元都是基于koiter－sanders殼理論的，適合非線性問題。另外的薄殼單元有49，72，138，139，其中49號是3＋3節點的基于semi－loof的離散克希霍夫三角元，72是4＋4節點的基于semi－loof的離散克希霍夫四邊形單元，從精度上說，這兩個單元都比ansys和nastran同類單元的精度高，138，139號是直接基于離散克希霍夫理論的，既可以用于薄殼也可以用于復雜平板。138 和139也比ansys直接的克希霍夫shell63的精度高。然后再說說厚殼：marc厚殼單元有22，75，140等，22是8節點四邊形MINDLIN單元，采用減縮記分，以減小剪切自鎖。75號是4節點四邊形mindlin單元，含剪切變形。
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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
本文通過abaqus顯示動力學的方法對BCC結構進行壓縮仿真模擬，同時為減小計算量，采用梁單元模擬點陣結構，壓頭設置為剛性面，添加質量縮放，加快運算速度，為點陣結構壓縮模擬提供一種便捷方法。
1. 建立BCC點陣模型,以單胞尺寸5X5X5為例。
a.首先建立立方體實體，然后對實體進行處理，得到點陣單胞點陣結構。
b.建立單胞BCC梁單元點陣模型,然后進行刪除面的操作，得到單胞
徐變是混凝土在長期恒定應力作用下產生的時變不可逆變形，其發展規律呈現前期快速增長、后期漸趨穩定的特征。主要受應力水平、材料配比、環境濕度、構件尺寸及加載齡期等因素影響。
常用方法包括有效模量法、疊加法和老化理論。國內規范（如JTG3362-2018）推薦基于線性疊加原理的徐變系數法。徐變應變可表達為：
鋼纖維混凝土（SFRC）彌補了素混凝土抗裂性的不足，為建立鋼纖維混凝土的力學本構模型，本案例通過CAD隨機纖維3D插件建立隨機分布的纖維線模型，并將模型導入ABAQUS內，通過梁單元纖維模型，研究細觀纖維混凝土梁在三點彎曲下的破壞特征及荷載位移曲線。
在AutoCAD軟件內，采用CAD隨機纖維3D V1.0插件建立隨機分布的線纖維三維模型
本帖子是關于：整體以梁單元結構建模進行預應力模態分析，optistruct求解后查看應力結果，沒有von mises stress、normal/shear stress應力信息的原因，以及如何解決這個問題的方法。
前段時間接觸到桁架橋的結構分析，桿件橫截面主要為BOX和C型槽，C型槽的剪切中心和中性軸不重合，前處理采用梁單元cbeam建模，單元類型選擇cbar還是cbeam，
與非線性共旋殼類似，處理大轉動小應變問題時，采用共旋格式描述梁單元比較方便，個人感覺共旋梁和幾何精確梁各有千秋吧。根據Crisfield的最初一篇文獻，可以編寫對應的matlab程序，實現共旋梁單元，根據Battini的文獻，可以考慮梁的翹曲效應。
參考文獻：
1、Crisfield M A. A consistent co-rotational formulation for non-linear
讀研究生的時候，由于課題需要，我學習過Sap2000和Perform 3d這兩個更“專用”的有限元軟件。當時需要采用Sap2000和Perform 3d進行鋼結構的靜力彈塑性和動力彈塑性分析。當時我和同學說：在Sap2000中，梁單元的彈塑性是通過塑性鉸定義的，在定義時需要指定塑性鉸的具體位置，比如在梁單元的兩端或者是中間任意位置定義相應的塑性鉸，軟件在計算時就會考慮這些塑性鉸的屬性而實現材料非線性
之前做了基于beam3做了，梁的理論計算，但是無法輸出應力，
這次改用beam188做，邊界條件復雜了。
彎矩
附件beam188.rar，
對于不同邊界條件的梁模擬，共計21個模型
仿真分析結果
理論計算模型與apdl命令流，見附件
