abaqus梁截面方向的案例
有限元理論基礎(chǔ)及Abaqus內(nèi)部實(shí)現(xiàn)方式研究系列38： 梁單元差異（2）-梁截面方向
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的梁模型定義問題。
展開 梁單元截面方向的調(diào)整-方向矢量
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)
所以說實(shí)際上方向節(jié)點(diǎn)并不是說直接指定截面的Z方向，而是通過生成一個(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通過方向節(jié)點(diǎn)間接定義②直接通過各種方式給出方向矢量。
開始兩個(gè)案例之前得先說明下：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 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(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。
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Tapered，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 【軟件使用】Abaqus技巧之變截面梁單元
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。
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Tapered，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
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Abaqus復(fù)雜梁截面定義（meshed beam cross-sections）
Abaqus復(fù)雜梁截面定義.pdf
