abaqus梁截面方向
關(guān)注創(chuàng)建者：王靖雯 創(chuàng)建時(shí)間：2023-02-27
abaqus梁截面方向的視頻教程
空間結(jié)構(gòu)梁截面方向定位插件
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ABAQUS任意梁單元截面的實(shí)現(xiàn)
課程主要內(nèi)容：分別采用矩形截面和箱型截面實(shí)現(xiàn)自定義梁單元截面，并通過(guò)對(duì)彎曲應(yīng)力的分析，驗(yàn)證設(shè)置的正確性，僅適用彈性材料。
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abaqus梁截面方向的實(shí)例教程
可惜不是的，把上面的L型幾何參數(shù)四個(gè)值原封不動(dòng)輸入到Patran的Section中：
Patran打開(kāi)三維顯示梁的方式，轉(zhuǎn)到Abaqus的同一個(gè)角度，顯然實(shí)體和Abaqus完全不同，Nastran的后臺(tái)計(jì)算的剛度矩陣等必然也和Abaqus不同了。
所以型材幾何尺寸的設(shè)置方向和Abaqus不同
2.3.2 Nastran梁截面幾何尺寸的設(shè)置方向
Nastran后臺(tái)計(jì)算時(shí)局部坐標(biāo)系的Iyy和Izz分別采用梁截面幾何尺寸設(shè)置的I22和I11。
很怪的設(shè)置，不明白Nastran為何這么做，如果有哪位大神知道也可以告訴我們。
梁截面幾何尺寸的方向的向上（即1方向）是Abaqus局部坐標(biāo)系的y，截面方向的向右（即2方向）是Abaqus局部坐標(biāo)系的z方向。
想要Nastran結(jié)果和Abaqus一致，只需要把yz顛倒就行，譬如按這個(gè)原則輸入上面L型材的Patran的Section的四個(gè)參數(shù)，把1、2方向顛倒：
在Patran全局坐標(biāo)系下顯示三維模型，可發(fā)現(xiàn)和Abaqus完全一致：
2.4 iSolver的梁截面方向
iSolver的梁截面方向采用Abaqus的形式，不過(guò)后臺(tái)也支持了Nastran的梁截面按Nastran形式的自動(dòng)轉(zhuǎn)換，使得iSolver能同時(shí)處理Abaqus和Nastran的梁模型定義問(wèn)題。
展開(kāi) 按照上面的坐標(biāo)系，我們賦予一個(gè)L形截面，會(huì)得到如下對(duì)應(yīng)結(jié)果：
圖 4 單元坐標(biāo)系與截面坐標(biāo)系的對(duì)應(yīng)
所以說(shuō)實(shí)際上方向節(jié)點(diǎn)并不是說(shuō)直接指定截面的Z方向，而是通過(guò)生成一個(gè)方向矢量V與X方向叉積得到Y(jié)方向，再將X方向與Y方向叉積就得到了Z方向，當(dāng)方向節(jié)點(diǎn)K恰好在I節(jié)點(diǎn)上方的時(shí)候，I→K就是Z方向。明白了這個(gè)我們其實(shí)就可以理解調(diào)整梁截面的方向其實(shí)有兩種辦法：①通過(guò)方向節(jié)點(diǎn)間接定義②直接通過(guò)各種方式給出方向矢量。
開(kāi)始兩個(gè)案例之前得先說(shuō)明下：上述規(guī)則是ansys的并不一定適用于nastran或者其它軟件，但是基本的方法是類似的，比如下面兩個(gè)例子基于optistruct和nastran模板進(jìn)行操作，它的截面方向與ansys正好相反，所以是X先叉乘V得到Z方向，然后Z叉乘X得到Y(jié)方向。
2 案例1
圖 5 案例一
首先，我們通過(guò)hyperbeam創(chuàng)建optistruct的U形梁截面，尺寸如下：
圖 6 截面尺寸
將截面形式賦予給橫梁與縱梁的組件，并對(duì)橫梁與縱梁進(jìn)行網(wǎng)格劃分，默認(rèn)情況下會(huì)得到如下的截面形式：
圖 7 默認(rèn)截面方向結(jié)果
可以看到，大部分梁的截面方向以及偏置都不是我們要的，因此需要進(jìn)行調(diào)整。
2.1 橫梁調(diào)整
首先調(diào)整橫向的梁。通過(guò)觀察我們可以知道，如果梁截面的Y方向剛好是沿著桶的軸向的，則槽口的方向（截面Z方向）恰好朝著徑向，也就是我們需要的結(jié)構(gòu)，因此使得這些梁單元的矢量方向指定為軸向（也就是全局的Y方向）則可以得到一個(gè)初步的結(jié)果，如下：
圖 8 初次調(diào)整
如上，雖然槽口的方向趨勢(shì)是對(duì)的，但是朝向卻是反的，因?yàn)?em>截面方向還和梁單元的IJ方向有關(guān)，所以再把反的部分（白色部分）使用負(fù)Y方向矢量擺正即可得到下面的正確朝向結(jié)果（建議更新的時(shí)候pin a，b一起更新）。
展開(kāi) 變截面梁單元在工程設(shè)計(jì)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(jiàn)。
在通用有限元abaqus中，實(shí)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(zhǎng)度變化為T(mén)apered，接著指定start 端和 end 端的profile，并輸入相應(yīng)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(jí)，也可參考幫助文檔的公式進(jìn)行具體計(jì)算，如果需要輸出梁截面的應(yīng)力，則還需要定義output points坐標(biāo)作為應(yīng)力輸出的位置）
其他按照普通梁單元的方式進(jìn)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(diǎn)：
（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(huì)報(bào)錯(cuò)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(duì)于一個(gè)幾何梁被劃分為多個(gè)梁單元的情況下，需要對(duì)每個(gè)梁單元分別指定不同的section，如果只定義整個(gè)幾何梁的首端和末端，可能會(huì)使得實(shí)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(kāi) 變截面梁單元在工程設(shè)計(jì)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(jiàn)。
在通用有限元abaqus中，實(shí)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(zhǎng)度變化為T(mén)apered，接著指定start 端和 end 端的profile，并輸入相應(yīng)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(jí)，也可參考幫助文檔的公式進(jìn)行具體計(jì)算，如果需要輸出梁截面的應(yīng)力，則還需要定義output points坐標(biāo)作為應(yīng)力輸出的位置）
其他按照普通梁單元的方式進(jìn)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(diǎn)：
（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(huì)報(bào)錯(cuò)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(duì)于一個(gè)幾何梁被劃分為多個(gè)梁單元的情況下，需要對(duì)每個(gè)梁單元分別指定不同的section，如果只定義整個(gè)幾何梁的首端和末端，可能會(huì)使得實(shí)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(guān)注公眾號(hào) 有限元術(shù) 查看
展開(kāi) Abaqus復(fù)雜梁截面定義.pdf
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abaqus梁截面方向的最新內(nèi)容
2.2 Abaqus的梁截面方向
2.2.1 Abaqus梁截面屬性關(guān)聯(lián)時(shí)的局部坐標(biāo)系方向
在Abaqus中，創(chuàng)建一根梁由節(jié)點(diǎn)1和2組成，同時(shí)，節(jié)點(diǎn)1、2分別是梁的第一和第二節(jié)點(diǎn)。此例子中x=0為節(jié)點(diǎn)1。
變截面梁?jiǎn)卧诠こ淘O(shè)計(jì)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(jiàn)。
在通用有限元abaqus中，實(shí)際上是存在變截面梁?jiǎn)卧模皇瞧涠x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?jiǎn)卧亩x方法。
（1）分別定義變截面梁兩端的profile
（2）建立梁section
變截面梁?jiǎn)卧诠こ淘O(shè)計(jì)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(jiàn)。
在通用有限元abaqus中，實(shí)際上是存在變截面梁?jiǎn)卧模皇瞧涠x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?jiǎn)卧亩x方法。
（1）分別定義變截面梁兩端的profile
（2）建立梁section
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其實(shí)個(gè)人主要做機(jī)械結(jié)構(gòu)方面的分析，很少接觸到需要大量調(diào)整的梁結(jié)構(gòu)。會(huì)考慮寫(xiě)這樣一篇文章主要源于前幾天夜談會(huì)室友向我們抱怨，說(shuō)做項(xiàng)目用NX Nastran調(diào)整了120根梁截面的方向，因?yàn)榛w結(jié)構(gòu)是個(gè)圓筒，所以調(diào)整起來(lái)異常麻煩。當(dāng)時(shí)我想著沒(méi)這么麻煩吧，于是第二天用hypermesh試了下，發(fā)現(xiàn)的確不是很容易，于是就該問(wèn)題總結(jié)了一些方法，可能不是很好，但有總比沒(méi)有好。下面用兩個(gè)例子來(lái)進(jìn)行說(shuō)明：
