ansys 梁單元理論
關注創建者：王靖雯 創建時間：2023-03-07
ansys 梁單元理論的視頻教程
鋼結構彈性及帶缺陷彈塑性屈曲穩定的理論和數值仿真詳解——以ABAQUS梁單元鋼管手把手教學為例
彈性及彈塑性承載力規范理論解 6. 彈性及彈塑性承載力Abaqus數值解 7. 注意事項
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ansys 梁單元理論的實例教程
第一篇梁單元的軸力圖
（理論計算、ABAQUS仿真、ANSYS仿真方法）
篇幅內容僅針對自我學習總結展示，并希望給軟件初學者帶來一定啟發。
結構有限元仿真中有兩種一維單元：桁架與梁
桁架單元：僅承受軸力作用；如二力桿。由于只在軸向承受拉/壓載荷，所以只需要定義截面面積；應力和變形均與截面形狀無關。ABAQUS 6.14-4中對應單元為truss T2D2；ANSYS 18.0中對應單元為link180。
梁單元：可承受軸向拉/壓載荷，具有承受扭轉和彎曲的能力。由于可承受扭轉、彎曲等組合變形，梁單元需要定義截面形狀。ABAQUS與ANSYS對應均為beam單元。
孫訓芳先生的《材料力學》例題2-1：一等直桿及其受力情況如下圖，試作桿的軸力圖。
由于桁架單元僅能承受拉/壓載荷；而梁單元可承受拉、壓、彎曲、扭轉的組合變形，梁單元可承受的載荷類型更為復雜，故此篇通篇采用梁單元作為分析。
展開 之前做了基于beam3做了，梁的理論計算，但是無法輸出應力，
這次改用beam188做，邊界條件復雜了。
彎矩
附件beam188.rar，
對于不同邊界條件的梁模擬，共計21個模型
仿真分析結果
理論計算模型與apdl命令流，見附件
ANSYS與ABAQUS關于梁單元后處理的計算與理論值比較（推薦）- CAE夢想很偉大
本文原創，若是轉載，請注明出處和筆名CAE-夢想很偉大。
感謝abaqus襄陽對于本文中錯誤Mises應力的問題的糾正。
本文目的
本文以工程項目中出現的評估問題為原型，以懸臂梁為例，對abaqus的mises應力在評估梁單元的如何獲得正確性進行說明。以理論計算為主，聯合ansys 和ansys workbench的計算結果，縱向評估正確的abaqus查看梁單元的正確用法beam-stress。
雖然本文可能小題大做，但是對于新手和一般不了解beam-mises的工程師，都希望引起足夠的重視。若是有任何異議，請大家留言，也歡迎大家留言討論。
具體內容如下
以10×10mm矩形截面，長度100mm的矩形管為例進行說明。
載荷：軸向載荷為10000N，彎矩為100N.m。通過理論計算
理論計算結果
軸向正應力為 ，
彎曲最大應力為
疊加組合應力
最大組合應力100+60=160
最小組合應力100-60=40
下面對比有限元計算結果與理論值比對，如表格所示
可以知道ANSYS、WB、ABAQUS顯示結果均與理論值一致。但是需要注意的是，ABAQUS需要修改截面顯示設置，需要考慮TOP和BOTTOM同時顯示數據，才能獲得正確的MISES結果。
ABAQUS的Mises不同截面激活設置顯示形式的比較如圖4所示。
展開 （原創，歡迎轉載，轉載請說明出處）
1 概述
本系列文章研究成熟的有限元理論基礎及在商用有限元軟件的實現方式，通過
（1） 基礎理論
（2） 商軟操作
（3） 自編程序
三者結合的方式將復雜繁瑣的結構有限元理論通過簡單直觀的方式展現出來，同時深層次的學習有限元理論和商業軟件的內部實現原理。
有限元的理論發展了幾十年已經相當成熟，商用有限元軟件同樣也是采用這些成熟的有限元理論，只是在實際應用過程中，商用CAE軟件在傳統的理論基礎上會做相應的修正以解決工程中遇到的不同問題，且各家軟件的修正方法都不一樣，每個主流商用軟件手冊中都會注明各個單元的理論采用了哪種理論公式，但都只是提一下用什么方法修正，很多沒有具體的實現公式。商用軟件對外就是一個黑盒子，除了開發人員，使用人員只能在黑盒子外猜測內部實現方式。
一方面我們查閱各個主流商用軟件的理論手冊并通過進行大量的資料查閱猜測內部修正方法，另一方面我們自己編程實現結構有限元求解器，通過自研求解器和商軟的結果比較來驗證我們的猜測，如同管中窺豹一般來研究的修正方法，從而猜測商用有限元軟件的內部計算方法。我們關注CAE中的結構有限元，所以主要選擇了商用結構有限元軟件中文檔相對較完備的Abaqus來研究內部實現方式，同時對某些問題也會涉及其它的Nastran/Ansys等商軟。為了理解方便有很多問題在數學上其實并不嚴謹，同時由于水平有限可能有許多的理論錯誤，歡迎交流討論，也期待有更多的合作機會。
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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
徐變是混凝土在長期恒定應力作用下產生的時變不可逆變形，其發展規律呈現前期快速增長、后期漸趨穩定的特征。主要受應力水平、材料配比、環境濕度、構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。國內規范（如JTG3362-2018）推薦基于線性疊加原理的徐變系數法。徐變應變可表達為：
之前做了基于beam3做了，梁的理論計算，但是無法輸出應力，
這次改用beam188做，邊界條件復雜了。
彎矩
附件beam188.rar，
對于不同邊界條件的梁模擬，共計21個模型
仿真分析結果
理論計算模型與apdl命令流，見附件
（原創，歡迎轉載，轉載請說明出處）
1 概述
本系列文章研究成熟的有限元理論基礎及在商用有限元軟件的實現方式，通過
（1） 基礎理論
（2） 商軟操作
（3） 自編程序
三者結合的方式將復雜繁瑣的結構有限元理論通過簡單直觀的方式展現出來，同時深層次的學習有限元理論和商業軟件的內部實現原理。
有限元的理論發展了幾十年已經相當成熟，商用有限元軟件同樣也是采用這些成熟的有限元理論
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1 概述
本系列文章研究成熟的有限元理論基礎及在商用有限元軟件的實現方式，通過
（1） 基礎理論
（2） 商軟操作
（3） 自編程序
三者結合的方式將復雜繁瑣的結構有限元理論通過簡單直觀的方式展現出來，同時深層次的學習有限元理論和商業軟件的內部實現原理。
有限元的理論發展了幾十年已經相當成熟，商用有限元軟件同樣也是采用這些成熟的有限元理論
（原創，歡迎轉載，轉載請說明出處）
1 概述
本系列文章研究成熟的有限元理論基礎及在商用有限元軟件的實現方式，通過
（1） 基礎理論
（2） 商軟操作
（3） 自編程序
三者結合的方式將復雜繁瑣的結構有限元理論通過簡單直觀的方式展現出來，同時深層次的學習有限元理論和商業軟件的內部實現原理。
有限元的理論發展了幾十年已經相當成熟，商用有限元軟件同樣也是采用這些成熟的有限元理論
（原創，歡迎轉載，轉載請說明出處）
1 概述
本系列文章研究成熟的有限元理論基礎及在商用有限元軟件的實現方式，通過
（1） 基礎理論
（2） 商軟操作
（3） 自編程序
三者結合的方式將復雜繁瑣的結構有限元理論通過簡單直觀的方式展現出來，同時深層次的學習有限元理論和商業軟件的內部實現原理。
有限元的理論發展了幾十年已經相當成熟，商用有限元軟件同樣也是采用這些成熟的有限元理論
在《hypermesh-ansys聯合仿真-梁單元3》中對比了梁單元和實體單元的結果，表明梁單元計算結果更容易接近理論計算值，且付出的計算資源是很小的。但并非所有情況都是這樣，下面介紹一種情況實例來說明問題。
如圖兩端固支的C型薄壁梁，在梁中心位置作用一個F=100N的集中力，具體作用點是C型截面的上邊沿（上右圖），下面分別采用梁單元和殼單元分別計算該結構工況下梁的變形梁，讀者可以自行計算嘗試并分析哪種結算結果更可靠
針對一個懸臂梁的固有頻率求解，本節課對采用梁單元、實體單元和理論計算結果進行對比。
存在上圖尺寸的懸臂梁，分別采用三種方式計算該懸臂梁的第一階固有頻率。
1.理論計算
上式為計算懸臂梁的第一階固有頻率的計算公式，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:梁的質量-7.85e
