ansys梁?jiǎn)卧祁?lèi)型的案例
ANSYS各類(lèi)型單元連接專(zhuān)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?jiǎn)卧?/em>模擬，此時(shí)變?yōu)?em>梁?jiǎn)卧?/em>包含在殼面內(nèi)的情況，當(dāng)然此類(lèi)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?jiǎn)卧?/em>包含在殼單元面內(nèi)的情況，只需要將梁?jiǎn)卧?/em>與殼單元共用節(jié)點(diǎn)即可，而無(wú)須格外建立約束方程。
三、梁?jiǎn)卧?/em>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(xiàn)，適用于多尺度建模分析（如下圖）。梁?jiǎn)卧?/em>與殼單元的連接在端部可以通過(guò)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(kāi) ANSYS各類(lèi)型單元連接專(zhuān)題講解（二）之桿與梁殼體單元的連接
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中梁單元截面類(lèi)型
ansys中梁?jiǎn)卧?/em>截面類(lèi)型總共給了12種，如下圖
最后一種“ASEC”，即其他亞類(lèi)，不需要形狀，只需輸入一些截面的數(shù)據(jù)即可。
ASEC類(lèi)型有如下圖幾個(gè)參數(shù)：
如圖共有11種關(guān)于截面屬性的參數(shù)：A,Iyy, Iyz, Izz, Iw, J, CGy, CGz, SHy, SHz, TKz,
TKy
各個(gè)屬性所代表的參數(shù)的意義
A = Area of section 截面面積
Iyy = Moment of inertia about the y axis 對(duì)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(zhuǎn)動(dòng)慣量
Iw = Warping constant 翹曲慣性矩
J = Torsional constant 扭轉(zhuǎn)常數(shù)
CGy = y coordinate of centroid y坐標(biāo)的重心
CGz = z coordinate of centroid z坐標(biāo)的重心
SHy = y coordinate of shear center y坐標(biāo)的剪切中心
SHz = z coordinate of shear center z坐標(biāo)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(kāi) ANSYS各類(lèi)型單元連接專(zhuān)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?jiǎn)卧?/em>與其他類(lèi)型單元鉸接的情況，從本篇文章開(kāi)始，將主要講解梁?jiǎn)卧?/em>與各類(lèi)單元剛接的情況，而這也是我們?nèi)粘９こ讨斜容^常見(jiàn)的一種連接方式。
首先從2D平面單元單元開(kāi)始說(shuō)起。
盡管現(xiàn)在的ANSYS版本已經(jīng)摒棄了很古老的2D梁?jiǎn)卧?/em>，改用Beam18x系列單元代替，但為究其連接方法，這類(lèi)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?jiǎn)卧?/em>包括：beam3、beam23、beam54
2D實(shí)體單元：plane單元
一般來(lái)講，2D梁?jiǎn)卧?/em>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(wú)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?jiǎn)卧?/em>連接時(shí)會(huì)詳細(xì)說(shuō)明，此處簡(jiǎn)單說(shuō)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?jiǎn)卧?/em>，使虛擬梁?jiǎn)卧?/em>與外部梁?jiǎn)卧?/em>剛接，虛擬梁?jiǎn)卧?/em>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?jiǎn)卧?/em>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?jiǎn)卧?/em>時(shí)，虛擬梁?jiǎn)卧?/em>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(wú)窮大或者實(shí)際梁?jiǎn)卧?/em>的10^5倍。
下面以一個(gè)小案例來(lái)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。
展開(kāi) 
ANSYS各類(lèi)型單元連接專(zhuān)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(lèi)單元連接的基本情況，在很多時(shí)候，我們使用梁?jiǎn)卧?/em>的頻率要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于桿單元，因而如何處理好梁?jiǎn)卧?/em>與各類(lèi)單元的連接是做好仿真模擬的關(guān)鍵。
梁?jiǎn)卧?/em>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?jiǎn)卧?/em>，節(jié)點(diǎn)具有Ux、Uy以及Rotz三個(gè)自由度；針對(duì)3D梁?jiǎn)卧?/em>，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?jiǎn)卧?/em>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(jiàn)，不同單元類(lèi)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(lèi)來(lái)確定其連接方法。但就梁?jiǎn)卧?/em>而言，與各單元類(lèi)型的連接可分為如下情況：
1）梁?jiǎn)卧?/em>與殼、實(shí)體單元鉸接；
2）2D梁?jiǎn)卧?/em>與2D實(shí)體單元剛接；
3）3D梁?jiǎn)卧?/em>與殼單元剛接；
4）3D梁?jiǎn)卧?/em>與3D實(shí)體單元剛接；
本篇介紹梁?jiǎn)卧?/em>與殼、體單元的鉸接問(wèn)題。
從上面介紹的三種單元節(jié)點(diǎn)自由度類(lèi)型可見(jiàn)，梁?jiǎn)卧?/em>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?jiǎn)卧?/em>與實(shí)體單元的鉸接，兩者共用節(jié)點(diǎn)即可；也可兩者無(wú)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?jiǎn)卧?/em>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?jiǎn)卧?/em>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(jiàn)的建筑結(jié)構(gòu)梁板體系的模擬。
展開(kāi) ANSYS不同單元類(lèi)型連接專(zhuān)題（二）Solid-Beam單元的連接（類(lèi)型二）
通過(guò)對(duì)比兩次計(jì)算的結(jié)果發(fā)現(xiàn)：
1）全部使用Solid單元進(jìn)行分析和使用Solid單元和Beam單元連接起來(lái)進(jìn)行分析，
計(jì)算結(jié)果幾乎完全一致；（整體應(yīng)力最大數(shù)值的大小和位置，使用solid單元計(jì)算存在應(yīng)力奇異，不進(jìn)行比較）。
2）使用Solid單元和Beam單元建模和全部使用solid單元進(jìn)行建模相比，節(jié)點(diǎn)數(shù)量大大減少，
顯著
降低了計(jì)算量。
三、連接原理。
詳見(jiàn)上篇文章
《ANSYS不同單元類(lèi)型連接專(zhuān)題（一）Solid-Beam單元的連接》。
至此，本文完結(jié)。
歡迎大家點(diǎn)擊在看和轉(zhuǎn)發(fā)支持！掃描二維碼關(guān)注公眾號(hào)，一起聊聊力學(xué)和有限元那點(diǎn)兒事。
展開(kāi) ANSYS單元類(lèi)型選擇方法 附ansys結(jié)構(gòu)單元與材料應(yīng)用手冊(cè)下載
六、單元類(lèi)型選擇方法
7.進(jìn)行完前面的選擇工作，單元類(lèi)型就基本上已經(jīng)定位在2-3種單元類(lèi)型上了，接下來(lái)打開(kāi)這幾種單元的幫助手冊(cè)，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(wèn)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(cè)
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?zhuān)?/span> ￥25
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不同單元類(lèi)型連接專(zhuān)題（一）Solid-Beam單元的連接
不同單元類(lèi)型連接，對(duì)初學(xué)者來(lái)說(shuō)一直是個(gè)困擾，筆者在學(xué)習(xí)ANSYS的時(shí)候，也遇到了這個(gè)問(wèn)題。今天開(kāi)始，筆者將對(duì)ANSYS不同單元類(lèi)型連接開(kāi)設(shè)一個(gè)專(zhuān)題，仔細(xì)和大家說(shuō)說(shuō)不同單元類(lèi)型，到底該怎么連。
我們知道，相同自由度的單元（如Beam-Shell）進(jìn)行連接時(shí)，可以直接使用共節(jié)點(diǎn)連接；而不同自由度的單元連接時(shí)，需要建立約束方程。
注意：單元自由度的異同有兩個(gè)含義，即單元的自由度個(gè)數(shù)和自由度的物理意義。
為了給大家進(jìn)行軟件操作演示，筆者隨便瞎編亂造了一個(gè)結(jié)構(gòu)：橫截面為10mm×10mm，長(zhǎng)度為200mm的方形梁，底端開(kāi)了一個(gè)直徑為5mm的孔，模型如下。
我們知道，細(xì)長(zhǎng)結(jié)構(gòu)，我們可以使用Beam單元進(jìn)行分析，可偏偏有好事者在一個(gè)完美的梁結(jié)構(gòu)上開(kāi)了個(gè)孔，這樣直接導(dǎo)致我們無(wú)法對(duì)其整體使用Beam單元了，那這樣的結(jié)構(gòu)我們?cè)撊绾翁幚砟兀刻峁┮韵聝煞N方法：
方法一：對(duì)整個(gè)結(jié)構(gòu)使用Solid單元進(jìn)行分析；
方法二：孔附近使用Solid單元，其余位置使用Beam單元。這樣就引入了不同單元類(lèi)型連接的問(wèn)題。
為了比較不同單元類(lèi)型連接后的精度，筆者建立了兩個(gè)靜力學(xué)項(xiàng)目：一個(gè)是全部使用Solid單元進(jìn)行分析的模型
solid；另一個(gè)是使用Solid單元和Beam單元連接起來(lái)分析的
solid_beam。
打開(kāi)workbench，建立兩個(gè)靜力學(xué)項(xiàng)目，分別命名為“solid”和“solid-shell”，并導(dǎo)入建立的幾何模型。
一、solid-beam計(jì)算。
展開(kāi) ANSYS 中查詢(xún)單元類(lèi)型
在 ANSYS 中查詢(xún)單元類(lèi)型有多種方法，下面將針對(duì)經(jīng)典 APDL 界面和 Workbench 界面分別展開(kāi)介紹。
經(jīng)典 APDL 界面
1. 使用命令查詢(xún)
在 APDL 的命令輸入窗口輸入特定命令即可查詢(xún)單元類(lèi)型。
查詢(xún)所有單元信息：使用ELIST命令能列出所有單元的詳細(xì)信息，其中包含單元類(lèi)型。輸入命令后按回車(chē)鍵，程序會(huì)在輸出窗口顯示單元的編號(hào)、節(jié)點(diǎn)編號(hào)以及單元類(lèi)型等信息。
ANSYS單元類(lèi)型
1、該選桿單元（Link）還是梁?jiǎn)卧?/em>(Beam)？
這個(gè)比較容易理解。桿單元只能承受沿著桿件方向的拉力或者壓力，桿單元不能承受彎矩，這是桿單元的基本特點(diǎn)。
梁?jiǎn)卧?/em>則既可以承受拉，壓，還可以承受彎矩。如果你的結(jié)構(gòu)中要承受彎矩，肯定不能選桿單元。
對(duì)于梁?jiǎn)卧?/em>，常用的有beam3,beam4,beam188這三種，他們的區(qū)別在于：
1)beam3是2D的梁?jiǎn)卧?/em>，只能解決2維的問(wèn)題。
2)beam4是3D的梁?jiǎn)卧?/em>，可以解決3維的空間梁問(wèn)題。
3)beam188是3D梁?jiǎn)卧?/em>，可以根據(jù)需要自定義梁的截面形狀。
2、對(duì)于薄壁結(jié)構(gòu)，是選實(shí)體單元還是殼單元？
對(duì)于薄壁結(jié)構(gòu)，最好是選用shell單元，shell單元可以減少計(jì)算量，如果你非要用實(shí)體單元，也是可以的，但是這樣計(jì)算量就大大增加了。而且，如果選實(shí)體單元，薄壁結(jié)構(gòu)承受彎矩的時(shí)候，如果在厚度方向的單元層數(shù)太少，有時(shí)候計(jì)算結(jié)果誤差比較大，反而不如shell單元計(jì)算準(zhǔn)確。
實(shí)際工程中常用的shell單元有shell63,shell93。shell63是四節(jié)點(diǎn)的shell單元(可以退化為三角形)，shell93是帶中間節(jié)點(diǎn)的四邊形shell單元(可以退化為三角形),shell93單元由于帶有中間節(jié)點(diǎn)，計(jì)算精度比shell63更高，但是由于節(jié)點(diǎn)數(shù)目比shell63多，計(jì)算量會(huì)增大。對(duì)于一般的問(wèn)題，選用shell63就足夠了。
除了shell63,shell93之外，還有很多其他的shell單元，譬如shell91,shell131，shell163等等，這些單元有的是用于多層鋪層材料的，有的是用于結(jié)構(gòu)顯示動(dòng)力學(xué)分析的，一般新手很少涉及到。通常情況下，shell63單元就夠用了。
3、實(shí)體單元的選擇。
實(shí)體單元類(lèi)型也比較多，實(shí)體單元也是實(shí)際工程中使用最多的單元類(lèi)型。
展開(kāi) 
ansys單元類(lèi)型簡(jiǎn)介
如果這些影響都不需要，可使用beam3，2維彈性梁。
Beam24 3維薄壁梁。單軸元素，任意截面都有拉壓、彎曲和St. Venant扭轉(zhuǎn)能力。可用于任何敞開(kāi)的和單元截面。該元素每個(gè)節(jié)點(diǎn)有6個(gè)自由度：x,y,z和繞x,y,z方向。該元素在軸向和自定義的截面方向都具有塑性，徐變和膨脹能力。若不需要這些能力，可用彈性梁beam4或beam44。Pipe20和beam23也具有塑性，徐變和膨脹能力。截面是通過(guò)一系列的矩形段來(lái)定義的。梁的縱軸向方向由第三個(gè)節(jié)點(diǎn)指明。
Beam44 3維彈性錐形不對(duì)稱(chēng)梁。單軸元素，具有拉壓扭和彎曲能力。該元素每個(gè)節(jié)點(diǎn)有6個(gè)自由度：x,y,z和繞x,y,z方向。該元素允許每個(gè)端點(diǎn)具有不均勻幾何特性，并且允許端點(diǎn)與梁的中性軸偏移。若不需要這些特性，可采用beam4。該元素的2維形式是beam54。該元素也提供剪應(yīng)變選項(xiàng)。還提供了輸出作用于單元上的與單元同方向的力的選項(xiàng)。具有應(yīng)力強(qiáng)化和大變形能力。
Beam54單軸元素，拉壓和受彎能力. 每個(gè)節(jié)點(diǎn)有3個(gè)自由度。該元素允許在端點(diǎn)有不均勻幾何性質(zhì)。允許端點(diǎn)偏移梁的軸心。無(wú)塑性徐變或膨脹能力。有應(yīng)力強(qiáng)化能力。剪切變形和彈性基礎(chǔ)影響也體現(xiàn)在選項(xiàng)中。還可打印作用于元素上的沿元素方向的力。
Beam188 3維線(xiàn)性有限應(yīng)力梁。適用于分析短粗梁結(jié)構(gòu)。該元素基于timoshenko梁理論。包括剪應(yīng)變。Beam188是一個(gè)三維線(xiàn)性（2節(jié)點(diǎn)）梁。每個(gè)節(jié)點(diǎn)有6或7個(gè)自由度，具體依賴(lài)于keyopt(1)的值。Keyopt(1)=0為每個(gè)節(jié)點(diǎn)6個(gè)自由度。包括x,y,z方向和繞x,y,z方向。＝1還考慮了扭轉(zhuǎn)自由度。該元素適用于線(xiàn)性，大旋轉(zhuǎn)和大應(yīng)變非線(xiàn)性。包括應(yīng)力強(qiáng)化項(xiàng)在任何分析中，都缺省為nlgeom=on.。該選項(xiàng)為元素提供了分析曲屈、側(cè)移和扭轉(zhuǎn)的能力。
Beam1893維二次有限應(yīng)力梁。適用于分析短粗梁結(jié)構(gòu)。
展開(kāi) ANSYS中單元類(lèi)型的選擇
初學(xué)ANSYS的人，通常會(huì)被ANSYS所提供的眾多紛繁復(fù)雜的單元類(lèi)型弄花了眼，如何選擇正確的單元類(lèi)型，也是新手學(xué)習(xí)時(shí)很頭疼的問(wèn)題。
單元類(lèi)型的選擇，跟你要解決的問(wèn)題本身密切相關(guān)。在選擇單元類(lèi)型前，首先你要對(duì)問(wèn)題本身有非常明確的認(rèn)識(shí)，然后，對(duì)于每一種單元類(lèi)型，每個(gè)節(jié)點(diǎn)有多少個(gè)自由度，它包含哪些特性，能夠在哪些條件下使用，在ANSYS的幫助文檔中都有非常詳細(xì)的描述，要結(jié)合自己的問(wèn)題，對(duì)照幫助文檔里面的單元描述來(lái)選擇恰當(dāng)?shù)?em>單元類(lèi)型。
1.該選桿單元（Link）還是梁?jiǎn)卧?/em>(Beam)？
這個(gè)比較容易理解。桿單元只能承受沿著桿件方向的拉力或者壓力，桿單元不能承受彎矩，這是桿單元的基本特點(diǎn)。
梁?jiǎn)卧?/em>則既可以承受拉，壓，還可以承受彎矩。如果你的結(jié)構(gòu)中要承受彎矩，肯定不能選桿單元。
對(duì)于梁?jiǎn)卧?/em>，常用的有beam3,beam4,beam188這三種，他們的區(qū)別在于：
1)beam3是2D的梁?jiǎn)卧?/em>，只能解決2維的問(wèn)題。
2)beam4是3D的梁?jiǎn)卧?/em>，可以解決3維的空間梁問(wèn)題。
3)beam188是3D梁?jiǎn)卧?/em>，可以根據(jù)需要自定義梁的截面形狀。
2.對(duì)于薄壁結(jié)構(gòu)，是選實(shí)體單元還是殼單元？
對(duì)于薄壁結(jié)構(gòu)，最好是選用shell單元，shell單元可以減少計(jì)算量，如果你非要用實(shí)體單元，也是可以的，但是這樣計(jì)算量就大大增加了。而且，如果選實(shí)體單元，薄壁結(jié)構(gòu)承受彎矩的時(shí)候，如果在厚度方向的單元層數(shù)太少，有時(shí)候計(jì)算結(jié)果誤差比較大，反而不如shell單元計(jì)算準(zhǔn)確。
實(shí)際工程中常用的shell單元有shell63,shell93。shell63是四節(jié)點(diǎn)的shell單元(可以退化為三角形)，shell93是帶中間節(jié)點(diǎn)的四邊形shell單元(可以退化為三角形),shell93單元由于帶有中間節(jié)點(diǎn)，計(jì)算精度比shell63更高，但是由于節(jié)點(diǎn)數(shù)目比shell63多，計(jì)算量會(huì)增大。
展開(kāi) Ansys中單元類(lèi)型選擇
初學(xué)ANSYS的人，通常會(huì)被ANSYS所提供的眾多紛繁復(fù)雜的單元類(lèi)型弄花了眼，如何選擇正確的單元類(lèi)型，也是新手學(xué)習(xí)時(shí)很頭疼的問(wèn)題。
單元類(lèi)型的選擇，跟你要解決的問(wèn)題本身密切相關(guān)。在選擇單元類(lèi)型前，首先你要對(duì)問(wèn)題本身有非常明確的認(rèn)識(shí)，然后，對(duì)于每一種單元類(lèi)型，每個(gè)節(jié)點(diǎn)有多少個(gè)自由度，它包含哪些特性，能夠在哪些條件下使用，在ANSYS的幫助文檔中都有非常詳細(xì)的描述，要結(jié)合自己的問(wèn)題，對(duì)照幫助文檔里面的單元描述來(lái)選擇恰當(dāng)?shù)?em>單元類(lèi)型。
1.該選桿單元（Link）還是梁?jiǎn)卧?/em>(Beam)？
這個(gè)比較容易理解。桿單元只能承受沿著桿件方向的拉力或者壓力，桿單元不能承受彎矩，這是桿單元的基本特點(diǎn)。
梁?jiǎn)卧?/em>則既可以承受拉，壓，還可以承受彎矩。如果你的結(jié)構(gòu)中要承受彎矩，肯定不能選桿單元。
對(duì)于梁?jiǎn)卧?/em>，常用的有beam3,beam4,beam188這三種，他們的區(qū)別在于：
1)beam3是2D的梁?jiǎn)卧?/em>，只能解決2維的問(wèn)題。
2)beam4是3D的梁?jiǎn)卧?/em>，可以解決3維的空間梁問(wèn)題。
3)beam188是3D梁?jiǎn)卧?/em>，可以根據(jù)需要自定義梁的截面形狀。
2.對(duì)于薄壁結(jié)構(gòu)，是選實(shí)體單元還是殼單元？
對(duì)于薄壁結(jié)構(gòu)，最好是選用shell單元，shell單元可以減少計(jì)算量，如果你非要用實(shí)體單元，也是可以的，但是這樣計(jì)算量就大大增加了。而且，如果選實(shí)體單元，薄壁結(jié)構(gòu)承受彎矩的時(shí)候，如果在厚度方向的單元層數(shù)太少，有時(shí)候計(jì)算結(jié)果誤差比較大，反而不如shell單元計(jì)算準(zhǔn)確。
實(shí)際工程中常用的shell單元有shell63,shell93。
展開(kāi) ANSYS梁單元與實(shí)體單元的耦合與約束方程
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。
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