ansys梁單元截面的案例
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 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。
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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。
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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。
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ANSYS beam54單元描述變截面梁的例子
用ANSYS beam 54單元描述變截面梁的例子
! Example of tapered unsymmetric beam 54 in ANSYS
! 作者：陸新征, 清華大學土木系，
! Author: Lu Xinzheng Dept. Civil Engrg. of Tsinghua University
[Money=10]
!
finish
/clear
/PREP7
A_HYT1=0.4 !A端
A_HYB1=0.1 !A端
B_HYT1=0.2 !B端
B_HYB1=0.1 !B端
OFFSET=0.5 !偏移
!*
ET,1,BEAM54
!*
!*
*SET,_RC_SET,1,
R,_RC_SET,0.08,0.0010666666666667,A_HYT1,A_HYB1,
RMODIF,_RC_SET,9,0,-OFFSET,
RMODIF,_RC_SET,14,0,
RMODIF,_RC_SET,5,0.2*0.2,0.2*0.2**3/12,B_HYT1,B_HYB1,
RMODIF,_RC_SET,11,0,-OFFSET,
RMODIF,_RC_SET,15,0,
RMODIF,_RC_SET,13,0,
RMODIF,_RC_SET,16,0, , ,
!
展開 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 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 有限元理論基礎及Abaqus內部實現方式研究系列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殼單元質量矩陣研究文章中我們就曾經分析過Abaqus的S4殼單元和Nastran的Quad4殼單元質量矩陣的內部實現方式和差異，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，網格數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
（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量陣，然后再用三維變換直接轉到全局坐標系下。
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 梁單元截面方向的調整-方向矢量
按照上面的坐標系，我們賦予一個L形截面，會得到如下對應結果：
圖 4 單元坐標系與截面坐標系的對應
所以說實際上方向節點并不是說直接指定截面的Z方向，而是通過生成一個方向矢量V與X方向叉積得到Y方向，再將X方向與Y方向叉積就得到了Z方向，當方向節點K恰好在I節點上方的時候，I→K就是Z方向。明白了這個我們其實就可以理解調整梁截面的方向其實有兩種辦法：①通過方向節點間接定義②直接通過各種方式給出方向矢量。
開始兩個案例之前得先說明下：上述規則是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，比如下面兩個例子基于optistruct和nastran模板進行操作，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方向。
2 案例1
圖 5 案例一
首先，我們通過hyperbeam創建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，并對橫梁與縱梁進行網格劃分，默認情況下會得到如下的截面形式：
圖 7 默認截面方向結果
可以看到，大部分梁的截面方向以及偏置都不是我們要的，因此需要進行調整。
2.1 橫梁調整
首先調整橫向的梁。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構，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）則可以得到一個初步的結果，如下：
圖 8 初次調整
如上，雖然槽口的方向趨勢是對的，但是朝向卻是反的，因為截面方向還和梁單元的IJ方向有關，所以再把反的部分（白色部分）使用負Y方向矢量擺正即可得到下面的正確朝向結果（建議更新的時候pin a，b一起更新）。
展開 有沒有圓形橫截面梁單元
請問梁單元的方形截面對圓形截面軸在計算方面有什么影響?
【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
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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
三維梁單元模型中，想輸出梁柱截面的內力
在三維梁單元模型中，想輸出梁柱截面的內力，比方說彎矩、剪力、軸力，好像說這些內力都是局部坐標系中的內力，但是在sf輸出中，有sf1,sf2,sf3,sm1,sm2,sm3
SF1 Axial force.
SF2 Transverse shear force in the local 2-direction (not available for B23, B23H, B33, B33H).
SF3 Transverse shear force in the local 1-direction (available only for beams in space, not available for B33, B33H).
SM1 Bending moment about the local 1-axis.
SM2 Bending moment about the local 2-axis (available only for beams in space).
SM3 Twisting moment about the beam axis (available only for beams in space).
梁單元中，sm3是繞梁軸線的彎矩，sm1是繞梁1方向的彎矩。sf1是3方向即梁軸線方向的力（軸力），sf3是梁1方向的力
是局部坐標，空間梁這六個量都可能有值，SF1是軸力，SF2、SF3是剪力，SM1、SM2是彎矩，SM3是扭矩。
展開 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 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
