ansys單元剪力的案例
ANSYS Workbench如何獲取實(shí)體單元某截面的剪力和軸力
選擇我們需要投影的節(jié)點(diǎn)力，點(diǎn)擊worksheet,然后在表格中右鍵 create user defined results.這兒我們提取SXZ和SZ，來獲取我們Y方向剪力和Z方向軸力。
第五步，觀察應(yīng)力，并計(jì)算內(nèi)力。
注意提取的時(shí)候要注意選擇SURFACE。
SXZ應(yīng)力分布：
SZ應(yīng)力分布：
我們這個(gè)截面的最終內(nèi)力也即是 該截面的平均應(yīng)力乘以我們的面積。
比如：
剪力
FY=66667*0.3*0.5N=10KN
這是與理論結(jié)果較為符合的。
細(xì)心的小伙伴可能會(huì)發(fā)現(xiàn)，為什么這里只說了WORKBENCH獲取軸力和剪力的方法，彎矩怎么獲取呢？
因?yàn)樗缫策€不知道~~~場面一度十分尷尬。有興趣的歡迎可以一起研究討論哦~~~
展開 ABAQUS實(shí)體、殼、梁單元的軸力、剪力、彎矩的提取方式及準(zhǔn)確性驗(yàn)證 ￥8
在ABAQUS中，對結(jié)構(gòu)或者構(gòu)件進(jìn)行受力分析除了分析應(yīng)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(jìn)行分析。本帖基于以下的實(shí)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(jì)算相結(jié)合，驗(yàn)證提取結(jié)果的準(zhǔn)確性，并解釋相應(yīng)有限元的計(jì)算原理。
計(jì)算模型
梁單元計(jì)算結(jié)果
實(shí)體單元計(jì)算結(jié)果
殼單元計(jì)算結(jié)果
帖子內(nèi)容概況
有限元理論基礎(chǔ)及Abaqus內(nèi)部實(shí)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(guān)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(shí)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(guān)的物理量，剪力和彎矩的計(jì)算就是其中一個(gè)重要的應(yīng)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(diǎn)就是積分點(diǎn)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(xué)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(diǎn)的值，這個(gè)點(diǎn)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(diǎn)的剪力和彎矩的符號(hào)恰好相反：
所以在材料力學(xué)的理論中，剪力和彎矩的定義是取梁的這個(gè)點(diǎn)附近的一小段，如下：
取梁的一段，剪力如果導(dǎo)致梁順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，那么為正，彎矩如果導(dǎo)致梁上部受壓，那么為正。
展開 在Workbench 中提取實(shí)體單元某一個(gè)面上的軸力剪力
關(guān)于實(shí)體單元的軸力剪力等在ansys經(jīng)典版本中可以通過surface operation 查看應(yīng)力再積分得出。在workbench中，其實(shí)我們也可以通過建立surface 來查看應(yīng)力并通過對面積分求出來。下面通過一個(gè)簡單的例子來說明。
第一步： 建一個(gè)懸臂梁，梁的尺寸為30*20*200mm，其中一邊固定，另一邊施加載荷軸向1000N和切向100N。
第二步：運(yùn)算結(jié)束后，首先在需要提取力的面上建立局部坐標(biāo)系。（這里通過建立不同位置的局部坐標(biāo)系則可以查看不同位置的力）
第三步：建立surface面。選中model，則可以在工具欄選construction geometry 。再插入surface即可，選擇剛才建立的坐標(biāo)系。
第四步：提取各個(gè)應(yīng)力。具體操作見圖。
第五步：查看應(yīng)力。這里提取了x應(yīng)力及xy應(yīng)力。
第六步：求解軸力及剪力。這里我們需要的是應(yīng)力的average值。通過幫助文件可知，workbench中的平均值是通過積分面再除以面得到的。所以直接用平均值乘以面就可以得出軸力和剪力。所以軸力
F=1.6667*30*20=1000.02N ；Ft=0.16667*30*20=100.002N 與理論值1000N及100N誤差很小，因此這里我們提取的力和實(shí)際相符。
如果要提取其他的力可以通過這個(gè)辦法，先參考第四步提取應(yīng)力再得出力的方式獲取。
展開 
Ansys workbench獲取梁彎矩、剪力圖
如何使用Workbench平臺(tái)獲取梁桿內(nèi)力圖
技術(shù)鄰ID：tanghui13 網(wǎng)名：圓周率
更多經(jīng)典案例請查看本人視頻教程圓周率的有限元視頻
Ansys可通過beam188和beam189單元對梁系結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，經(jīng)典界面中要獲得梁的內(nèi)力可通過Etable命令定義單元表即可獲得一系列內(nèi)力，如軸力、剪力和彎矩。若用戶使用workbench平臺(tái)對梁系結(jié)構(gòu)分析時(shí)該如何獲得梁的內(nèi)力？本文將通過一個(gè)簡單的懸臂梁案例向大家展示。
1、首先通過design model概念建模建立一根長度為100mm的梁。如圖1：
圖1 通過design model建立梁模型
2、導(dǎo)入mechanical施加邊界條件，一端固定，一端施加100N集中力載荷。見圖2：
圖2施加邊界條件
3、求解后獲得懸臂梁內(nèi)力:
1）、右鍵單擊model，插入construction gemotry（見圖3）
2）、右鍵單擊construction gemotry，插入path（見圖3）
3）、在details of path的path type中選擇Edge，并選中懸臂梁的線體。默認(rèn)的path名稱為“path”（見圖4）
4）、右鍵單擊Solution—Insert—beam results—shear moment diagram,在path一欄中選擇我們剛才建立的path（見圖5）
5）、評估結(jié)果后即可得到懸臂梁內(nèi)力。（見圖6）
圖3
圖4
圖5
圖6
展開 Ansys 案例研究 | 剪力作用下的螺栓連接
討論了如何使用螺栓的實(shí)體來定義用戶定義坐標(biāo)系下的螺栓預(yù)緊力，施加剪力并檢查該力對實(shí)體的影響。
如何使用ANSYS繪制梁的剪力圖和彎矩圖
我們以材料力學(xué)書上例4-9為例，講解下使用ANSYS Workbench繪制剪力和彎矩圖。
根據(jù)材料力學(xué)的知識(shí)，我們可以繪制出該模型的剪力和彎矩圖如下：
下面使用ANSYS Workbench繪制剪力和彎矩圖：
ANSYS的梁單元
在ANSYS較早的單元中，如Beam4單元，采用主自由度的原理，為經(jīng)典梁理論下的單元，忽略剪切變形，使用了平截面假設(shè)，所以只能得到類似平均的截面彎曲應(yīng)力；較新的單元中，如Beam189為鐵摩辛柯梁單元，采用相對自由度的原理，考慮剪切變形，計(jì)算撓度和截面轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)根據(jù)截面剛度矩陣各自獨(dú)立插值，截面應(yīng)力和變形都是真實(shí)的。
目前Workbench中，默認(rèn)的梁單元為Beam188（低階）和Beam189（高階）梁單元，在ANSYS經(jīng)典中，一些比較舊的梁單元，如Beam4單元也只能通過命令流來建立使用了。
使用ANSYS求解該問題時(shí)，我們從以下幾個(gè)方面入手：
1. 確定分析類型：根據(jù)例題所示結(jié)構(gòu)，確定分析類型為靜力學(xué)分析；
2. 確定單元類型：該結(jié)構(gòu)為梁結(jié)構(gòu)，結(jié)果需要輸出彎矩圖和剪力圖，因此分析時(shí)使用Beam單元；
Step1
梁模型建模
根據(jù)例題中提供的梁模型尺寸，我們在SCDM中建立梁模型。建模時(shí)應(yīng)注意把受力位置和受力點(diǎn)建出來，方便我們施加載荷。
由于我們只需要計(jì)算該模型的剪力和彎矩，因此截面形狀及大小對結(jié)果沒有影響，所以我們可以隨便為該模型賦予一個(gè)截面。
展開 基于ansys的梁單元、實(shí)體單元徐變精細(xì)化分析（含各參數(shù)解釋） ￥25
2、改網(wǎng)格模型，改成自己對應(yīng)的網(wǎng)格模型，網(wǎng)格用ansys，hypermesh，ansa等前處理軟件都沒問題。
3、改材料參數(shù)，改成你想要的徐變模型，對著規(guī)范或者是你做出來的試驗(yàn)擬合曲線。
以上即可實(shí)際應(yīng)用。
ANSYS單元類型選擇方法 附ansys結(jié)構(gòu)單元與材料應(yīng)用手冊下載
六、單元類型選擇方法
7.進(jìn)行完前面的選擇工作，單元類型就基本上已經(jīng)定位在2-3種單元類型上了，接下來打開這幾種單元的幫助手冊，進(jìn)行以下工作：
仔細(xì)閱讀其單元描述，檢查是否與分析問題的背景吻合、
了解單元所需輸入的參數(shù)、單元關(guān)鍵項(xiàng)和載荷考慮；
了解單元的輸出數(shù)據(jù)；
下載地址：ansys結(jié)構(gòu)單元與材料應(yīng)用手冊
ANSYS中桿單元和殼單元的單元耦合問題
在比較復(fù)雜的結(jié)構(gòu)的有限元分析中，不同的結(jié)構(gòu)部件通常使用不同類型的單元來模擬。
通常情況下，不同類型的單元的各個(gè)節(jié)點(diǎn)的自由度數(shù)目是不同的，不同類型單元的連接節(jié)點(diǎn)處的自由度的耦合問題，是一個(gè)比較令人頭疼的問題。
在ANSYS中通?？梢杂民詈厦頒P來耦合不同類型單元在連接節(jié)點(diǎn)處的自由度(DOF)。
也可以用CE命令來認(rèn)為添加自由度之間的約束方程來達(dá)到耦合的目的。
下面是一個(gè)簡單的算例，使用了CE命令來耦合連接節(jié)點(diǎn)處的自由度。
模型是航天器的機(jī)翼的一個(gè)Section的某一個(gè)隔框。上下表皮是薄殼結(jié)構(gòu)，用Shell63單元來模擬，在上下表皮之間有起支撐作用的桿件，用link8單元來模擬。
建模的時(shí)候，link8單元和shell63單元在連接有各自獨(dú)立的節(jié)點(diǎn)。即：link8單元和shell63單元的節(jié)點(diǎn)在連接處是重合的，但是，節(jié)點(diǎn)編號(hào)是各自獨(dú)立的。
link8單元在每個(gè)節(jié)點(diǎn)有 ux,uy,uz3個(gè)平動(dòng)自由度；
shell63在每個(gè)節(jié)點(diǎn)有ux,uy,uz這3個(gè)平動(dòng)自由度和rotx,roty,rotz這3個(gè)轉(zhuǎn)個(gè)自由，共6個(gè)自由度。
在耦合節(jié)點(diǎn)處，兩個(gè)耦合節(jié)點(diǎn)的ux,uy,uz自由度應(yīng)該是相等的。
這個(gè)等式可以用CE命令來描述。
完整的命令流如下：
finish
/clear,start
/prep7
!定義第一種材料屬性；
mp,ex,1,30e6
mp,prxy,1,0.3
!定義shell63單元和實(shí)常數(shù)；
et,1,shell63
r,1,1e-3
!建立幾何模型；
rectng,31.8,33.2,0,0.3556
agen,2,1,1,1,0,0,1
a,1,4,8,5
a,6,7,3,2
KL,7,0.5, ,
KL,3,0.5, ,
在關(guān)鍵點(diǎn)處生成節(jié)點(diǎn)；
nkpt,100,4 !與編號(hào)為117的節(jié)點(diǎn)耦合
nkpt,101,9 !
展開 ANSYS各類型單元連接專題講解(五)之3D梁單元與殼單元剛接
例如采用ANSYS模擬一個(gè)多層混凝土框架結(jié)構(gòu)，一般除計(jì)算整體指標(biāo)外，我們在計(jì)算具體荷載作用時(shí)（如風(fēng)荷載、地震作用、恒載、活載等），樓板一般采用彈性版，此時(shí)可用殼單元模擬，主梁、次梁采用梁單元模擬，此時(shí)變?yōu)榱?em>單元包含在殼面內(nèi)的情況，當(dāng)然此類情況是否需要考慮截面偏置，可根據(jù)具體工程而定。
對這中梁單元包含在殼單元面內(nèi)的情況，只需要將梁單元與殼單元共用節(jié)點(diǎn)即可，而無須格外建立約束方程。
三、梁單元在殼單元內(nèi)但不包含
此種情況為梁與殼位于同一面內(nèi)，但其中面不包含梁線，適用于多尺度建模分析（如下圖）。梁單元與殼單元的連接在端部可以通過剛性梁和剛性區(qū)域兩種方式連接。剛性梁采用MPC184單元，剛性區(qū)域采用Cerig命令，具體使用方法下期文章討論。
展開 
ANSYS APDL實(shí)體單元和殼單元（不共節(jié)點(diǎn)）之間的連接 ￥100
實(shí)體單元和殼單元之間的連接是ANSYS中常見的問題。即使兩種單元之間共節(jié)點(diǎn)，但單元之間不連續(xù)（實(shí)體單元每個(gè)節(jié)點(diǎn)有3個(gè)平動(dòng)自由度，而殼單元每個(gè)節(jié)點(diǎn)有3個(gè)平動(dòng)自由度和3個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)自由度），對于兩種單元之間面面接觸，可直接定義剛域，本文主要采用MPC法對實(shí)體-殼單元的連接方法進(jìn)行說明。
1 單元類型
算例模型中，實(shí)體單元采用SOLID45，殼單元采用SHELL63，接觸位置不共節(jié)點(diǎn)。對于兩種單元之間的連接，通過目標(biāo)單元TARGE170和接觸單元CONTA175實(shí)現(xiàn)，定義約束為實(shí)體-殼約束，接觸單元為MPC算法，接觸類型為綁定接觸。
2 有限元模型和綁定接觸
圖1 底部固定約束，殼單元施加均布荷載
圖2 目標(biāo)單元和接觸單元
3 計(jì)算結(jié)果
圖3 von Mises stress
圖4 X-Component of displacement
付費(fèi)內(nèi)容為相關(guān)命令流。
展開 ANSYS梁單元與實(shí)體單元的耦合與約束方程
ANSYS梁單元與實(shí)體單元的耦合與約束方程
By長安CAE
1 概述
在ANSYS計(jì)算過程中，有時(shí)候會(huì)遇到不同單元之間進(jìn)行連接，由于不同的單元自由度不同，連接時(shí)通常需要通過耦合和約束方程建立節(jié)點(diǎn)自由度的關(guān)系，保證結(jié)果的準(zhǔn)確性。
耦合可以理解成是將耦合的對象某個(gè)自由度作相等處理，而約束方程則不局限于相等這個(gè)關(guān)系，其可以描述具有某種關(guān)系的自由度。如圖1所示，為梁單元與平面單元的連接。如果不采用約束方程，力矩的傳遞無法完成，因?yàn)槠矫?em>單元沒有轉(zhuǎn)動(dòng)自由度。
圖1 梁單元與平面單元連接
為使節(jié)點(diǎn)2具有力矩傳遞的能力，要求1、2、3節(jié)點(diǎn)之間的自由度滿足以下關(guān)系：
ROTZ2 = (UY3 - UY1)/10
再通過CE命令，即可將此關(guān)系通過約束方程的形式施加給1、2、3節(jié)點(diǎn)。
2 命令
查看ANSYS的幫助文檔，查詢CE命令的解釋，如圖2所示。
圖2 ANSYS的CE命令解釋
CE, NEQN, CONST, NODE1, Lab1, C1, NODE2, Lab2, C2, NODE3, Lab3, C3
其中，NEQT表示常數(shù)，用于區(qū)別約束方程，一般可以用數(shù)字1、2、3表示即可，表示第幾個(gè)約束方程；
CONST表示方程的常數(shù)項(xiàng)，一般為0；
NODE1，表示第一個(gè)節(jié)點(diǎn)；
Lab1，表示自由度標(biāo)簽，對于結(jié)構(gòu)而言，就是三個(gè)平移和三個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)自由度；
C1，表示該自由度的系數(shù)；
同理，后面的也一樣。
展開 在ANSYS 中3維坐標(biāo)下的 shell structure 使用2D 平面單元劃分，應(yīng)該使用哪個(gè)單元型號(hào)的單元
在ANSYS 中3維坐標(biāo)下的 shell structure 使用2D 平面單元（僅考慮平面內(nèi)的位移）劃分，應(yīng)該使用哪個(gè)單元型號(hào)的單元？
ANSYS特殊單元——Follw201（隨動(dòng)荷載）單元
ANSYS的Follw201單元是ANSYS的幾個(gè)特殊單元（比如mesh200）之一，稱為隨動(dòng)荷載單元。都知道在ansys里面施加壓力載荷pressure時(shí)，其實(shí)載荷是可以隨動(dòng)的，也就是能夠一直保持著面的法線方向，而施加集中了或者力矩時(shí)則不能保證。Follw201單元便能解決這個(gè)問題。
Follw201單元是一個(gè)單節(jié)點(diǎn)的3D單元，具有六個(gè)自由度，只能夠覆蓋在既有單元節(jié)點(diǎn)上，而且節(jié)點(diǎn)必須具有3個(gè)平移自由度和3個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)自由度，也即是只能用在梁單元和殼單元上，實(shí)體單元僅有三個(gè)自由度。
Follw201單元主要用于幾何非線性分析問題中，在這類問題的分析過程中幾何會(huì)發(fā)生比較大的變形，面或線的法線方向可能發(fā)生比較大的變化，施加的載荷的方向是否隨動(dòng)對結(jié)果的影響非常大。也就是用到此單元時(shí)會(huì)配對使用Nlgeon,on命令以打開大變形開關(guān)。如下圖所示為單元示意圖。
圖1
每個(gè)單元有兩個(gè)面，面1用于設(shè)定集中力的大小，面2用于設(shè)置力矩的大小，面的方向在應(yīng)用時(shí)是通過單元的實(shí)常數(shù)進(jìn)行定義的。
另外還需要注意，有限元求解的時(shí)候大部分是求解對稱矩陣，但隨動(dòng)荷載單元的應(yīng)用則包括了隨動(dòng)荷載剛化效應(yīng)，使剛度矩陣為非對稱的，因此需要采用非對稱求解器進(jìn)行計(jì)算。
下面是具體應(yīng)用，建一根梁單元，在梁的端部施加隨動(dòng)集中力。
/prep7
!定義參數(shù)
EE=207E3
B=10
LCD=300
AA=B*B
IZ=B**4/12
PHZ=EE*IZ/LCD/LCD
!定義單元和材料
!201單元不需要定義材料
et,1,beam4
et,2,follw201
mp,ex,1,ee
mp,prxy,1,0.3
!定義實(shí)常數(shù)，實(shí)常數(shù)1設(shè)置梁單元的參數(shù)
r,1,aa,iz,iz,b,b
r,2,,1.0
!
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