ansys梁與桿單元耦合
關(guān)注創(chuàng)建者：王靖雯 創(chuàng)建時(shí)間：2023-03-07
ansys梁與桿單元耦合的視頻教程
ABAQUS梁單元加鋼筋、殼單元加鋼筋（纖維桿rebar)
講解了在ABAQUS中將鋼筋置于梁?jiǎn)卧?/em>及殼單元，混凝土材料可用CDP； 講解了在ABAQUS中如何查看梁?jiǎn)卧?/em>及殼單元中鋼筋內(nèi)力，應(yīng)力等； 將鋼筋置于梁?jiǎn)卧?/em>和殼單元的方法還有inp文件編輯等方法，但參數(shù)等設(shè)置基本不變； 由于時(shí)間和精力等原因，視頻課程并不完美，若有討論，請(qǐng)私信，若有錯(cuò)誤，請(qǐng)指教，并見(jiàn)諒。
￥20 57分鐘 4129播放
查看
梁單元與殼單元的節(jié)點(diǎn)耦合-靜態(tài)載荷仿真
主要介紹梁?jiǎn)卧?/em>與殼單元在仿真時(shí)，如何耦合在一起，通過(guò)abaqus中的stringer實(shí)現(xiàn)兩者的耦合。 一個(gè)簡(jiǎn)單的雙層框架結(jié)構(gòu)，可以防止殼單元與梁?jiǎn)卧?/em>在仿真的過(guò)程中脫開(kāi)。 并介紹如何查看結(jié)果中梁的轉(zhuǎn)矩和應(yīng)力分布情況。對(duì)于用梁和殼單元分析的用戶(hù)可以借鑒。
免費(fèi) 16分鐘 824播放
查看
workbench靜力分析（三實(shí)例，學(xué)會(huì)梯度線(xiàn)荷載施加方法，鉸接點(diǎn)設(shè)置，梁桿單元轉(zhuǎn)換，共結(jié)點(diǎn)問(wèn)題）
連續(xù)梁問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)workbench解決無(wú)法施加梯度線(xiàn)荷載問(wèn)題，wb+命令流。對(duì)比線(xiàn)體和實(shí)體模型計(jì)算差別。 實(shí)現(xiàn)梁桿單元轉(zhuǎn)化，并解決鉸接點(diǎn)問(wèn)題，wb+命令流。 Old North Park Bridge大橋wb求解，解決建模難點(diǎn)問(wèn)題，及共結(jié)點(diǎn)問(wèn)題。
￥20 30分鐘 277播放
查看
ansys梁與桿單元耦合的實(shí)例教程
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(lèi)型的單元來(lái)模擬。
通常情況下，不同類(lèi)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(lèi)型單元的連接節(jié)點(diǎn)處的自由度的耦合問(wèn)題，是一個(gè)比較令人頭疼的問(wèn)題。
在ANSYS中通常可以用耦合命令CP來(lái)耦合不同類(lèi)型單元在連接節(jié)點(diǎn)處的自由度(DOF)。
也可以用CE命令來(lái)認(rèn)為添加自由度之間的約束方程來(lái)達(dá)到耦合的目的。
下面是一個(gè)簡(jiǎn)單的算例，使用了CE命令來(lái)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(lái)模擬，在上下表皮之間有起支撐作用的桿件，用link8單元來(lái)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(lái)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(kāi) 前一篇文章主要介紹了單元之間連接的主要原則，今天開(kāi)始主要從具體方面講解連接方法。
按照桿、梁、殼、實(shí)體的順序，先說(shuō)說(shuō)桿單元與各單元的連接方法。
那么什么時(shí)候需要用到桿單元與各種單元的連接呢？水哥稍微列舉下實(shí)際工程中需要考慮此類(lèi)連接的例子。
案例一：工業(yè)廠(chǎng)房
此類(lèi)結(jié)構(gòu)一般橫向跨度較大，屋頂采用鋼結(jié)構(gòu)形式，在具體模擬屋架時(shí)，此時(shí)各個(gè)桿件可看成鉸接，采用桿單元模擬。而下方框架柱則采用梁?jiǎn)卧?/em>進(jìn)行模擬，在相交部位則需要用到桿單元與梁?jiǎn)卧?/em>的連接。
案例二：門(mén)廳鋼結(jié)構(gòu)雨棚
在具體模擬該結(jié)構(gòu)時(shí)，雨棚上方拉桿采用桿單元模擬，而下方的鋼梁采用梁?jiǎn)卧?/em>模擬，混凝土框架柱可采用實(shí)體單元模擬。
一直以來(lái)，桿單元一般用于模擬桁架結(jié)構(gòu)的時(shí)候比較多，其特點(diǎn)是桿件兩端不考慮承受彎矩作用，節(jié)點(diǎn)只有平動(dòng)自由度，是所有單元中最為簡(jiǎn)單的一種。
桿單元分為2D桿單元和3D桿單元，2D桿單元節(jié)點(diǎn)只有Ux和Uy兩個(gè)平動(dòng)自由度，而3D桿單元除了這兩個(gè)，還有Uz。其他單元，梁?jiǎn)卧?/em>、殼單元、體單元都包含了這三個(gè)自由度，且具有相同的物理意義，按照前面一篇文章所介紹的連接總則，桿單元與其他單元連接時(shí)只需要共用節(jié)點(diǎn)即可，無(wú)需建立約束方程。
下面是一個(gè)簡(jiǎn)單的類(lèi)似雨棚案例，注意本案例各構(gòu)件尺寸僅為演示操作需要所擬，未經(jīng)仔細(xì)推敲，各工程大佬可忽略。
某屋外雨棚平面簡(jiǎn)化模型如上，長(zhǎng)度為4m，折算荷載為10 KN/m，雨棚梁采用工字型鋼I40，系桿截面面積為238.64mm^2，材料均為Q235，采用ANSYS模擬該結(jié)構(gòu)。
下面為建模過(guò)程
!
展開(kāi) ANSYS梁?jiǎn)卧?/em>與實(shí)體單元的耦合與約束方程
By長(zhǎng)安CAE
1 概述
在ANSYS計(jì)算過(guò)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(guò)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(duì)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?jiǎn)卧?/em>與平面單元的連接。如果不采用約束方程，力矩的傳遞無(wú)法完成，因?yàn)槠矫?em>單元沒(méi)有轉(zhuǎn)動(dòng)自由度。
圖1 梁?jiǎn)卧?/em>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(mǎn)足以下關(guān)系：
ROTZ2 = (UY3 - UY1)/10
再通過(guò)CE命令，即可將此關(guān)系通過(guò)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(xún)CE命令的解釋?zhuān)鐖D2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(duì)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(kāi) </em></p><p>～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～</p><p> ANSYS分析軟件的應(yīng)用范圍包含：結(jié)構(gòu)，流體，熱分析，電磁場(chǎng)，耦合場(chǎng)等。本文只涉及結(jié)構(gòu)，所以要把結(jié)構(gòu)講的透徹，讓讀者看完后，感覺(jué)水平被提高了一個(gè)檔次。讓讀者覺(jué)得很值。</p><p>本文目錄：</p><p><strong>1 結(jié)構(gòu)單元類(lèi)型</strong>；</p><p><strong>2 桿單元LINK180詳解</strong></p><p><strong>3 梁?jiǎn)卧?/em>BEAM188和BEAM189詳解</strong></p><p><strong>4 實(shí)例一（導(dǎo)入線(xiàn)模型的注意事項(xiàng)）</strong></p><p><strong>5 實(shí)例二（如何用梁?jiǎn)卧?/em>替代桿單元）</strong></p><p><strong>6 實(shí)例三（梁?jiǎn)卧?/em>的偏移）</strong></p><p><strong>7 實(shí)例四（梁?jiǎn)卧?/em>的剛接和鉸接）</strong></p><p><strong>8 實(shí)例五（梁?jiǎn)卧?/em>的后處理）</strong></p><p><strong>9 總結(jié)</strong></p><p><strong>～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～</strong></p><p><strong>1 結(jié)構(gòu)單元類(lèi)型</strong></p><p> 下圖幾乎列舉出了ANSYS中所有的結(jié)構(gòu)單元，但事有輕重緩急，單元也是。
展開(kāi) 徐變應(yīng)變可表達(dá)為：
其中， ?(t,τ)為徐變系數(shù)，需通過(guò)規(guī)范公式或?qū)嶒?yàn)數(shù)據(jù)擬合確定
Ansys程序中內(nèi)置金屬蠕變規(guī)律如下：
命令中詳細(xì)解釋了改公式的具體用法，以及參數(shù)意義。
二者除個(gè)別參數(shù)外形式具有異曲同工之妙，因此本案例給出用ansys精確分析混凝土徐變的方法，案例背景模擬了一個(gè)混凝土PK梁特定工況下的徐變發(fā)生過(guò)程。
案例文件中包含：
1. 00-ConcreteCreep-benchmark.mac【徐變標(biāo)定文件，開(kāi)箱即用，可以用來(lái)和手算對(duì)比是否正確】
2. 01-ConcreteCreep-solid.mac【分輸入模塊的參數(shù)化徐變計(jì)算文件【詳細(xì)解釋了各參數(shù)取值】。只需要改文件和計(jì)算邊界荷載即可計(jì)算實(shí)體徐變。】
3. ansa文件，用來(lái)生成網(wǎng)格
4. .cdb文件，網(wǎng)格文件
5. excel轉(zhuǎn)apdl命令流文件，用來(lái)輸入徐變系數(shù)。
進(jìn)一步白話(huà)闡述一下：
1、什么是徐變？別看公式一大堆，理論一大推，簡(jiǎn)單講就是：受力的結(jié)構(gòu)，啥邊界條件、荷載不變的情況下，結(jié)構(gòu)還是慢慢變形了。將這種慢慢變形的變形結(jié)果以及應(yīng)力重分配準(zhǔn)確分析出來(lái)就是徐變分析。機(jī)理一大堆，教科書(shū)上都比較詳盡，在此不做贅述，只講應(yīng)用，而且是拿到案例開(kāi)箱即用。
白話(huà)闡述要點(diǎn)：
1、案例是ansys apdl（命令流）分析的，給出了全套參數(shù)化命令流，材料模型定義、材料參數(shù)定義、求解，拿過(guò)來(lái)可以直接運(yùn)行。
2、機(jī)理是用了ansys中關(guān)于金屬蠕變的材料模型。（細(xì)想蠕變和徐變的現(xiàn)象，表征都是一樣的。至于機(jī)理，各有各的理論，但不影響材料模型使用。）
具體使用：
1、，先跑一遍，看看到底徐變是怎么個(gè)事兒。
展開(kāi) 
ansys梁與桿單元耦合的相關(guān)專(zhuān)題、標(biāo)簽、搜索
ansys梁與桿單元耦合的最新內(nèi)容
基于ANSYS apdl參數(shù)化建模
三維模型
線(xiàn)框模型
自重及預(yù)應(yīng)變下的y方向變形云圖
編輯
跳轉(zhuǎn)
開(kāi)篇點(diǎn)題，不說(shuō)廢話(huà)，直接給出生成梁?jiǎn)卧氖謩?dòng)操作方式和模塊化命令流。
手動(dòng)操作
介紹一下標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)梁?jiǎn)卧孛嫣匦裕阌诤罄m(xù)的梁?jiǎn)卧：头抡妗? 1，CAD做成sat文件：首先生成面域
2，file導(dǎo)入ACIS
3，定義單元，劃分網(wǎng)格
ET,1,plane82 !添加單元類(lèi)型plane82
徐變是混凝土在長(zhǎng)期恒定應(yīng)力作用下產(chǎn)生的時(shí)變不可逆變形，其發(fā)展規(guī)律呈現(xiàn)前期快速增長(zhǎng)、后期漸趨穩(wěn)定的特征。主要受應(yīng)力水平、材料配比、環(huán)境濕度、構(gòu)件尺寸及加載齡期等因素影響。
常用方法包括有效模量法、疊加法和老化理論。國(guó)內(nèi)規(guī)范（如JTG3362-2018）推薦基于線(xiàn)性疊加原理的徐變系數(shù)法。徐變應(yīng)變可表達(dá)為：
<p>基于ANSYS Workbench2024R2 桿單元不同載荷下的瞬態(tài)分析</p><p>預(yù)應(yīng)力分析</p><p><br></p><figure style="text-align: center;" class="ql-align-center">
<figure class="figure-image" contenteditable="false" data-img="https:/
在《hypermesh-ansys聯(lián)合仿真-梁?jiǎn)卧?》中對(duì)比了梁?jiǎn)卧蛯?shí)體單元的結(jié)果，表明梁?jiǎn)卧?jì)算結(jié)果更容易接近理論計(jì)算值，且付出的計(jì)算資源是很小的。但并非所有情況都是這樣，下面介紹一種情況實(shí)例來(lái)說(shuō)明問(wèn)題。
如圖兩端固支的C型薄壁梁，在梁中心位置作用一個(gè)F=100N的集中力，具體作用點(diǎn)是C型截面的上邊沿（上右圖），下面分別采用梁?jiǎn)卧蜌卧謩e計(jì)算該結(jié)構(gòu)工況下梁的變形梁，讀者可以自行計(jì)算嘗試并分析哪種結(jié)算結(jié)果更可靠
針對(duì)一個(gè)懸臂梁的固有頻率求解，本節(jié)課對(duì)采用梁?jiǎn)卧?shí)體單元和理論計(jì)算結(jié)果進(jìn)行對(duì)比。
存在上圖尺寸的懸臂梁，分別采用三種方式計(jì)算該懸臂梁的第一階固有頻率。
1.理論計(jì)算
上式為計(jì)算懸臂梁的第一階固有頻率的計(jì)算公式，式中：
E：材料彈性模量-210000MPa
I：梁截面的慣性矩-2.6667mm^4
L：100mm
b:2mm
h:4mm
m:梁的質(zhì)量-7.85e
圖1
上圖為兩個(gè)1mm厚鈑金通過(guò)折彎形成的C型梁，通過(guò)焊接拼接在一起，兩個(gè)C型梁的截面方向均為開(kāi)口朝外，下面通過(guò)該實(shí)例詳述創(chuàng)建該梁?jiǎn)卧姆椒ā? 1.抽取梁截面
將CAD文件導(dǎo)入hypermesh后如圖1所示，然后按照?qǐng)D2進(jìn)入HyperBeam面板。
圖2
選擇solid section，切換到面選擇，選擇圖中梁的端面點(diǎn)擊create后成功提取梁的截面并自動(dòng)切換到
前文已經(jīng)通過(guò)《hypermesh-ansys聯(lián)合仿真-基本步驟1》系列詳細(xì)說(shuō)明了hypermesh與ansys聯(lián)合仿真時(shí)的基本過(guò)程，下面通過(guò)一列文章按照單元類(lèi)型分別介紹不同單元類(lèi)型的建模方法以及使用這些單元時(shí)需要注意的問(wèn)題，當(dāng)忽略這些問(wèn)題時(shí)往往會(huì)造成較大的誤差甚至錯(cuò)誤。
梁?jiǎn)卧?jiǎn)介
當(dāng)結(jié)構(gòu)長(zhǎng)度方向尺寸明顯大于截面尺寸時(shí)（常常設(shè)定為10:1），我們可以將結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化為一維的梁?jiǎn)卧啾扔谌S的實(shí)體單元可以在保證求解精度的情況下大大降低計(jì)算量
梁模型
有限元模型
結(jié)果查看
結(jié)果查看
附件包括分析模型
如下圖為導(dǎo)入Hypermesh中的實(shí)體梁，截面為非對(duì)稱(chēng)，即截面在任何方向上都沒(méi)有對(duì)稱(chēng)軸。本節(jié)通過(guò)Hypermesh提取實(shí)體梁的截面作為1D梁?jiǎn)卧慕孛妗?圖1實(shí)體梁
圖2beam188梁?jiǎn)卧?圖2是將提取的實(shí)體梁截面賦予beam188梁?jiǎn)卧蟮男Ч{(lán)色是1D梁?jiǎn)卧G色是原來(lái)的實(shí)體梁，兩者完全重合。
通過(guò)該方法建立梁?jiǎn)卧年P(guān)鍵點(diǎn)是梁截面的提取和賦予1D梁?jiǎn)卧獣r(shí)梁截面方向的控制
