ansys單元鉸接的案例
ANSYS各類型單元連接專題講解（三）之梁與殼體鉸接
前面一篇文章主要講解了桿單元與各類單元連接的基本情況，在很多時(shí)候，我們使用梁單元的頻率要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于桿單元，因而如何處理好梁單元與各類單元的連接是做好仿真模擬的關(guān)鍵。
梁單元與桿單元不同之處在于節(jié)點(diǎn)除了有平動(dòng)自由度之外，還附加有轉(zhuǎn)動(dòng)自由度。針對(duì)2D梁單元，節(jié)點(diǎn)具有Ux、Uy以及Rotz三個(gè)自由度；針對(duì)3D梁單元，節(jié)點(diǎn)具有Ux、Uy、Uz以及Rotx、Roty、Rotz以及WaRp(僅Beam18x系列單元)。
板殼單元實(shí)際上具有五個(gè)自由度，分別為Ux、Uy、Uz以及Rotx、Roty，但很多時(shí)候引入了第六個(gè)面內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)Rotz，但值得注意的是該自由度的含義與梁單元的Rotz含義并不相同。
2D實(shí)體單元節(jié)點(diǎn)自由度僅有Ux、Uy，3D實(shí)體單元節(jié)點(diǎn)自由度包含Ux、Uy、Uz。
從上面可見，不同單元類型其節(jié)點(diǎn)自由度的數(shù)目以及含義不一樣，因而在處理單元連接時(shí)，需根據(jù)實(shí)際情況分不同種類來確定其連接方法。但就梁單元而言，與各單元類型的連接可分為如下情況：
1）梁單元與殼、實(shí)體單元鉸接；
2）2D梁單元與2D實(shí)體單元剛接；
3）3D梁單元與殼單元剛接；
4）3D梁單元與3D實(shí)體單元剛接；
本篇介紹梁單元與殼、體單元的鉸接問題。
從上面介紹的三種單元節(jié)點(diǎn)自由度類型可見，梁單元與體單元節(jié)點(diǎn)的平動(dòng)自由度物理意義相同，因此如果需實(shí)現(xiàn)梁單元與實(shí)體單元的鉸接，兩者共用節(jié)點(diǎn)即可；也可兩者無共用節(jié)點(diǎn)，但具有重合節(jié)點(diǎn)時(shí)，直接耦合節(jié)點(diǎn)的平動(dòng)自由度。
然殼單元與梁單元的節(jié)點(diǎn)自由度除了Rotz有所不同外，其余5個(gè)自由度皆具有相同的物理意義，因而當(dāng)梁單元與殼單元具有公共節(jié)點(diǎn)時(shí)，可認(rèn)為是除了Rotz外的一種剛性連接，例如最常見的建筑結(jié)構(gòu)梁板體系的模擬。
展開 abaqus實(shí)體-梁單元，實(shí)體-實(shí)體單元，梁-梁單元鉸接設(shè)置
使用多點(diǎn)約束MPC，實(shí)現(xiàn)實(shí)體-梁單元，實(shí)體-實(shí)體單元，梁-梁單元鉸接如何設(shè)置，實(shí)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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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?cè)谟?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(duì)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各類型單元連接專題講解（四）之2D梁與2D實(shí)體單元剛接
前面文章主要講解了梁單元與其他類型單元鉸接的情況，從本篇文章開始，將主要講解梁單元與各類單元剛接的情況，而這也是我們?nèi)粘９こ讨斜容^常見的一種連接方式。
首先從2D平面單元單元開始說起。
盡管現(xiàn)在的ANSYS版本已經(jīng)摒棄了很古老的2D梁單元，改用Beam18x系列單元代替，但為究其連接方法，這類方面仍具有一定的講解價(jià)值，例如我們計(jì)算一榀框架的時(shí)候多數(shù)時(shí)候是采用2D平面單元的。
2D梁單元包括：beam3、beam23、beam54
2D實(shí)體單元：plane單元
一般來講，2D梁單元與2D實(shí)體單元剛接一般分為三種方法：
1）約束方程法；2）偽梁法；3）MPC法。
三種方法的連接原理無非是建立自由度之間的關(guān)系方程，但值得注意的是由于采用了局部區(qū)域的節(jié)點(diǎn)，因而在建立關(guān)系的局部區(qū)域內(nèi)可能會(huì)有應(yīng)力集中的情況，后處理當(dāng)中應(yīng)格外注意。
約束方程法后續(xù)講解3D梁單元連接時(shí)會(huì)詳細(xì)說明，此處簡(jiǎn)單說下偽梁法與MPC法。
其實(shí)偽梁法與MPC法原理基本一樣，構(gòu)造一個(gè)虛擬梁單元，使虛擬梁單元與外部梁單元剛接，虛擬梁單元與內(nèi)部實(shí)體單元強(qiáng)制剛接，從而間接實(shí)現(xiàn)外部梁單元與實(shí)體單元的剛接效果。
使用偽梁法需注意的是，在建立虛擬梁單元時(shí)，虛擬梁單元應(yīng)至少與實(shí)體單元的兩個(gè)節(jié)點(diǎn)相連，剛度可取為無窮大或者實(shí)際梁單元的10^5倍。
下面以一個(gè)小案例來演示。
如上圖所示，兩塊小鋼板中間靠一小鋼梁連接，小鋼梁上有均布荷載，尺寸如上所示，均以mm計(jì)，中間鋼梁所受均布荷載為10KN/m,采用ANSYS模擬該情況。
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