abaqus 梁單元彎矩的案例
ABAQUS實體、殼、梁單元的軸力、剪力、彎矩的提取方式及準確性驗證 ￥8
在ABAQUS中，對結(jié)構(gòu)或者構(gòu)件進行受力分析除了分析應力云圖之外，通常還需要對部件的軸力、剪力或彎矩的變化趨勢進行分析。本帖基于以下的實體solid、殼shell、梁/beam（truss）模型，分別提取這三類模型的軸力、剪力、彎矩，并與理論計算相結(jié)合，驗證提取結(jié)果的準確性，并解釋相應有限元的計算原理。
計算模型
梁單元計算結(jié)果
實體單元計算結(jié)果
殼單元計算結(jié)果
帖子內(nèi)容概況
有限元理論基礎及Abaqus內(nèi)部實現(xiàn)方式研究系列39： 梁單元差異（3）-剪力和彎矩
如果是線性問題，那么Nastran和Abaqus的精度誤差主要體現(xiàn)在單元算法、邊界處理、MPC約束關系等，在2017年第二篇：S4殼單元質(zhì)量矩陣研究文章中我們就曾經(jīng)分析過Abaqus的S4殼單元和Nastran的Quad4殼單元質(zhì)量矩陣的內(nèi)部實現(xiàn)方式和差異，在這里主要研究Abaqus、iSolver與Nastran梁單元差異，由于這三款軟件的梁單元的差異較多，我們分幾篇文章來說明，本篇是Abaqus、iSolver和Nastran梁差異（3）-剪力和彎矩。
1.1 剪力和彎矩
只有理解了Abaqus、iSolver和Nastran的梁單元的截面方向后，才能更好的理解和截面方向相關的物理量，剪力和彎矩的計算就是其中一個重要的應用。
梁的剪力和彎矩都是針對梁內(nèi)部而言的，對有限元來說具體點就是積分點上的值。如果是一根梁的簡單加載問題，剪力必然與外力相等，而彎矩由力矩平衡就可得到，也就是說剪力和彎矩的大小很容易求出來，難的是剪力和彎矩的方向的確定。
1.2 材料力學中規(guī)定的方向
剪力和彎矩正方向怎么規(guī)定的，剪力和彎矩表示的是梁的特定一點的值，這個點的取法有兩種，譬如下面例子（圖a），可以取梁的左端（圖b），也可以取右端（圖c），那么另外一半對該點的剪力和彎矩的符號恰好相反：
所以在材料力學的理論中，剪力和彎矩的定義是取梁的這個點附近的一小段，如下：
取梁的一段，剪力如果導致梁順時針旋轉(zhuǎn)，那么為正，彎矩如果導致梁上部受壓，那么為正。
展開 【iSolver案例分享26】歐拉梁單元彎矩計算
有限元模型如下：
（1）ansys建模
（2）Abaqus 建模
由于結(jié)構(gòu)十分簡單，可以直接在abaqus中建模，也可以從ansys中導入后稍加修改。
但要注意：
a、在property模塊中立柱采用梁截面，其截面1軸方向設置為(0,0,-1)；截面方向的設置可能對結(jié)果正負號有影響；
b、在step模塊的場輸出中，勾選SF項（為了輸出桿系單元截面內(nèi)力）；
c、在mesh模塊中，將兩根立柱單元改成B33(歐拉梁單元)；且橫桿件采用桁架單元。
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使用多點約束MPC，實現(xiàn)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。
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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(jīng)常使用，例如建筑結(jié)構(gòu)中的懸挑梁就經(jīng)常采用根部截面大而端部截面小的梁，在一些高聳結(jié)構(gòu)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(fā)現(xiàn)，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(shù)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 BCC點陣結(jié)構(gòu)梁單元Abaqus壓縮仿真模擬-顯示動力學質(zhì)量縮放 ￥19.89
本文通過abaqus顯示動力學的方法對BCC結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)，壓頭設置為剛性面，添加質(zhì)量縮放，加快運算速度，為點陣結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)。
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BCC點陣結(jié)構(gòu)，接下來進行陣列操作，得到最大外形尺寸為25x25x25的點陣壓縮模擬試件。
C.建立剛性壓板，設置參考點，模擬萬能試驗機壓頭，剛性單元不參與計算，不影響計算結(jié)果，加快運算速度。
2. 裝配，按壓縮試驗進行裝配，從上到下依次為壓板-點陣-壓板。
3.設置材料屬性，本文為鈦合金TC4，密度4.43e-9Tone/mm3,彈性模量為118000MPa，泊松比0.3，應力應變值見下表所示。
設置截面屬性Beam，定義截面半徑0.5mm
指派截面，定義方向[1,2,3]，完成材料屬性設置。
4.設置分析步Dynamic,Explicit，時間設置為5s，以每秒1mm的速度進行壓縮模擬，開啟質(zhì)量縮放為1e-5，歷程輸出勾選位移和力，以便輸出力-位移曲線，然后計算相應的應力-應變曲線。
5.設置相互作用-切向行為和法向行為，摩擦系數(shù)為0.3，設置通用接觸。
以下部分為付費部分
展開 有限元理論基礎及Abaqus內(nèi)部實現(xiàn)方式研究系列38： 梁單元差異（2）-梁截面方向
如果是線性問題，那么Nastran和Abaqus的精度誤差主要體現(xiàn)在單元算法、邊界處理、MPC約束關系等，在2017年第二篇：S4殼單元質(zhì)量矩陣研究文章中我們就曾經(jīng)分析過Abaqus的S4殼單元和Nastran的Quad4殼單元質(zhì)量矩陣的內(nèi)部實現(xiàn)方式和差異，在這里主要研究Abaqus、iSolver與Nastran梁單元差異，由于這三款軟件的梁單元的差異較多，我們分幾篇文章來說明，本篇是Abaqus、iSolver和Nastran梁差異（2）-梁截面方向。
2.1 梁截面方向
有限元是求受力情況下的位移等變形情況，也就是位移等未知量和外力存在一定關系。對于一根三維實體梁，梁實際受到的外力是三維全局空間的，如果直接用全局坐標系下三維的力來求梁的受力分析，那么就需要對梁劃分為三維的體單元求解，網(wǎng)格數(shù)目和計算效率比較差，一種簡單方法是對那些細長的梁（Abaqus認為是細長比>8），此時可以用簡單的等效為線單元的形式來表達位移和外力的關系，這樣只要用一個線單元就可以表示這個三維實體梁了，大大簡化了求解矩陣。
實際的加載是多個力的組合，譬如下方采用手輪加載的力、彎矩和扭矩外載荷
但梁的有限元中可以把這個線單元受力關系分為：
（1） 軸向拉伸力
（2） 軸向扭轉(zhuǎn)
（3） 橫向彎曲力，可以加力載荷或者彎矩
三部分，此時每部分都有簡單的位移和外力的公式，也就是存在一個局部坐標系，簡化梁理論總是先求出梁單元局部坐標系的剛度和質(zhì)量陣，然后再用三維變換直接轉(zhuǎn)到全局坐標系下。
對（1）（2）軸向的受力，沿梁的軸向方向，而對（3）彎曲力，沿截面方向。
展開 Abaqus梁單元基礎知識 附ABAQUS基礎入門與案例精通下載
今天我們介紹一下梁單元的相關基礎知識：
首先，對于長度方向大于截面尺寸10倍以上的結(jié)構(gòu)，通過用梁單元簡化，可以有效縮減模型規(guī)模，提高計算效率。因此，梁單元適用范圍很廣，是常用的結(jié)構(gòu)單元之一。
以下是梁單元的命名規(guī)律：
由于空間梁單元除了拉壓、彎曲自由度外，還具有扭轉(zhuǎn)（翹曲）自由度，所以一般相同邊界載荷條件下，平面梁單元與空間梁單元計算結(jié)果會有一些差異，因此，在選擇梁單元時要根據(jù)實際情況選擇。
梁單元按節(jié)點數(shù)量分為兩類：2節(jié)點梁單元、3節(jié)點梁單元
具有不同積分點的梁單元分類如下：對于單個單元來說，積分點數(shù)量越多，單個單元具有更好的柔度，越適合模擬大彎曲變形的結(jié)構(gòu)，如海底光纜。
本文以工字梁作為建模單元：在定義工字梁截面屬性時，I 的作用如下：定義單元橫截面軸在截面內(nèi)與截面底部的距離。
I=0.2
I=0.6
以下為部分工字梁單元輸出結(jié)果：Abaqus梁單元計算結(jié)果具有豐富的計算結(jié)果（幾十種結(jié)果類型），能夠滿足科研、常規(guī)工程的計算需求。
展開 abaqus梁單元的熱分析？
各位大佬，請問abaqus里三維梁單元無法進行heat transfer分析嗎，在mesh類型里，選擇heat transfer后單元類型的后面沒有增加T，計算的時候也會報錯，顯示單元缺少屬性定義。
ABAQUS梁單元的應用
此外，用戶必須在整體笛卡爾坐標系中定義梁橫截面的方向。從單元的第一節(jié)點到下一個節(jié)點的矢量被定義為沿著梁單元的局部切線t，梁的橫截面與局部切線矢量垂直。矢量n1和n2代表梁橫截面的局部軸。3個矢量t，n1，n2構(gòu)成了符合右手法則的局部直角坐標系，如圖3。
對于二維梁單元，n1的方向總是（0.0, 0.0, -1.0）。
對于三維梁單元，給定一個近似的n1方向，ABAQUS定義梁的n2方向為t×n1。在n2確定后，ABAQUS定義實際的n1方向為n2×t。上述過程確保了局部切線與局部梁截面軸構(gòu)成了一個正交系。
4.梁單元的選擇
（1）對任何涉及到接觸的分析，應使用一階、有剪切變形的梁單元（B21，B31）。
（2）如果橫向剪切變形非常重要，則采用Timoshenko（二階）梁單元（B22，B32）。
（3）對于結(jié)構(gòu)剛度非常大或非常柔軟的結(jié)構(gòu)，在幾何非線性分析中應當使用雜交梁單元（B21H，B32H，等）。
（4）ABAQUS隱式求解器中，Euler-Bernoulli三次梁單元（B23，B33）模擬承受分布載荷作用的梁有很高的精度。
（5）ABAQUS隱式求解器中，模擬開口薄壁橫截面的結(jié)構(gòu)應該采用應用了開口橫截面翹曲理論的梁單元（B31OS，B32OS）。
ABAQUS梁單元的應用.pdf
展開 Abaqus梁單元的應用方法
1、 創(chuàng)建梁單元
進入Part，創(chuàng)建一個三維、可變形的平面線框，定義梁長為55mm
2、 定義梁截面性質(zhì)
進入Property模塊
(1) 定義屬性
通過Creat Material定義材料屬性，E=200000MPa，μ=0.25
(2) 定義輪廓
通過Create Profile生成梁截面輪廓，半徑定義為10mm
(3) 創(chuàng)建梁截面并賦予截面屬性
通過Create Section創(chuàng)建梁截面，并通過Assign Section賦予截面屬性
3、 定義梁截面方向
通過Assign--Beam Section Orientation定義梁截面方向
4、 創(chuàng)建裝配件
進入Assembly模塊，通過Create Instance創(chuàng)建裝配
5、 定義分析步并指定輸出
進入Step模塊，通過Create Step定義分析步，并設置大變形
6、 定義邊界條件并加載
進入Load模塊，為梁左端施加固定邊界條件，為梁右端施加y正向100N的載荷
7、 劃分網(wǎng)格
進入Mesh為梁劃分網(wǎng)格,單元類型設置為B31
8、 提交求解
進入Job提交求解
9、結(jié)果后處理
求解后，進入Visualization，結(jié)果如下圖，分別顯示了beam與solid的應力結(jié)果
abaqus梁單元的應用實例.pdf
展開 
abaqus梁單元粘結(jié)滑移
請問一下各位大佬，有沒有會做梁單元粘結(jié)滑移的，，請教一下
Abaqus利用梁單元模擬螺栓連接 附基于ABAQUS對螺栓斷裂問題仿真分析下載
螺栓的模擬在Abaqus也有幾種不同的處理方式。
（1）建立三維實體的螺栓模型，包括螺紋結(jié)構(gòu)；
（2）建立三維實體的螺栓模型，忽略螺紋結(jié)構(gòu)；
（3）建立三維實體的螺栓模型，由Abaqus自帶的螺紋接觸定義方式設置螺紋接觸；
（4）利用梁單元或者桿單元模擬螺栓。
本次以梁單元模擬螺栓為例，簡單闡述其應用。利用梁單元模擬螺栓與實體螺栓相比優(yōu)勢比較明顯，模型簡單、接觸定義簡單、收斂容易，同時梁單元也能有效反應螺栓的受力情況，在很多情況下比較適用。
螺栓的模擬通常需要考慮預緊力的作用，利用CAE方法模擬螺栓預緊力的過程主要由三個載荷步完成，下面的例子會涉及。
建立如下所示的模型，三個部件，兩塊板和一根梁，其中梁是一個3D wire，建立一條線即可。
圖1
材料屬性定義的時候，梁單元需要指定梁截面，如下圖所示。
圖2
梁的截面形狀可以根據(jù)需要指定，本次為圓形截面，半徑為10，如下圖所示。
圖3
同時，梁單元還需要指定方向，通過菜單欄Assign-Beam Section Orientation，給出其中的n1向量，這里注意，梁的軸向是由向量t表示的，n1和n2兩個向量決定梁截面，其中t向量和n1、n2兩個向量決定的平面垂直。
本次定義n1向量為0,0,-1，最終梁的方向定義完成如下所示。
圖4
之后利用Interaction模塊下面的Constraint將梁與相關位置建立MPC連接，如下所示。
圖5
梁單元的兩端節(jié)點分別與螺栓螺帽位置處的節(jié)點進行MPC連接，連接形式可以由多種，這里選擇Beam連接。
定義多個載荷步，其中前三個載荷步用于施加螺栓預緊力。
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(jīng)常使用，例如建筑結(jié)構(gòu)中的懸挑梁就經(jīng)常采用根部截面大而端部截面小的梁，在一些高聳結(jié)構(gòu)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(fā)現(xiàn)，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(shù)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(shù) 查看
展開 ABAQUS模擬梁單元斷裂的本構(gòu)程序（VUMAT） ￥5
完整的代碼并且有說明，尤其適合模擬納米材料斷裂（調(diào)整判據(jù)，不斷裂也行）的行為。根據(jù)自身需要，修改相應的參數(shù)即可。
