ansys連續(xù)梁單元劃分的案例
基于ansys的梁單元、實體單元徐變精細(xì)化分析（含各參數(shù)解釋） ￥25
徐變應(yīng)變可表達為：
其中， ?(t,τ)為徐變系數(shù)，需通過規(guī)范公式或?qū)嶒灁?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混凝土PK梁特定工況下的徐變發(fā)生過程。
案例文件中包含：
1. 00-ConcreteCreep-benchmark.mac【徐變標(biāo)定文件，開箱即用，可以用來和手算對比是否正確】
2. 01-ConcreteCreep-solid.mac【分輸入模塊的參數(shù)化徐變計算文件【詳細(xì)解釋了各參數(shù)取值】。只需要改文件和計算邊界荷載即可計算實體徐變。】
3. ansa文件，用來生成網(wǎng)格
4. .cdb文件，網(wǎng)格文件
5. excel轉(zhuǎn)apdl命令流文件，用來輸入徐變系數(shù)。
進一步白話闡述一下：
1、什么是徐變？別看公式一大堆，理論一大推，簡單講就是：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)確分析出來就是徐變分析。機理一大堆，教科書上都比較詳盡，在此不做贅述，只講應(yīng)用，而且是拿到案例開箱即用。
白話闡述要點：
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，拿過來可以直接運行。
2、機理是用了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事兒。
展開 連續(xù)梁施工分析例題（征集答案——ansys做法）
上傳一個連續(xù)梁施工方面的題目（具體見附件，未附答案），徐變系數(shù)大家可以自己指定，有興趣的可以探討下
okok.org
三跨梁在支架上分三次現(xiàn)澆，桿件在重q=10T/M，跨徑、分段見圖。第Ⅰ階段（假定6月1日）先澆注第一梁段a，經(jīng)7天后（6月8日）梁段a落架，引起內(nèi)力如圖。過7天后（6月15日）第Ⅱ階段開始，澆注第二梁段b與第一梁段a相聯(lián)，在建筑7天后（6月22日）梁段b落架（假定這時第二梁段與第一梁段相聯(lián)起作用），由此引起內(nèi)力見圖。再過7天后（6月29日）第Ⅲ階段開始，澆注第三梁段c與第二梁段b相聯(lián)，在澆注7天后（7月6日）梁段c落架（假定這時第三梁段c與第二梁段b相聯(lián)起作用），有關(guān)徐變系數(shù)從表中查得。求2、3點的成橋后14天的彎矩。
連續(xù)梁施工過程（徐變）例題.rar
展開 基于ANSYS經(jīng)典 連續(xù)鋼箱梁橋頂推施工分析與 施工監(jiān)控技術(shù) ￥300
一、依托背景
合肥某跨高速連續(xù)鋼箱梁橋采用頂推施工，主橋與既有高速交角77度，主橋由140（40m+60m+40m）三跨連續(xù)等高鋼箱梁構(gòu)成，箱梁為單箱四室斷面，腹板之間呈封閉箱型，箱梁高度2.6m，上部頂寬19.40m，下部底寬12.56m，橋面板為正交異性結(jié)構(gòu)。橋型設(shè)計縱坡為雙向坡，分別為2.385%～2.462%，豎曲線半徑為3000m，橫坡為2％，如圖1-1示。
圖1-1 施工關(guān)鍵結(jié)構(gòu)布置
圖1-2 鋼箱梁橫斷面示意
鋼箱梁橋沿縱向分15節(jié)拼裝，頂推段為1～12節(jié)，長度112.8m；原位拼裝段為13～15節(jié)，長度27.2m?？v橫向鋼箱梁分塊編號見圖1-3，頂推施工分以下七個施工階段見表1-1。
展開 ANSYS梁單元與實體單元的耦合與約束方程
ANSYS梁單元與實體單元的耦合與約束方程
By長安CAE
1 概述
在ANSYS計算過程中，有時候會遇到不同單元之間進行連接，由于不同的單元自由度不同，連接時通常需要通過耦合和約束方程建立節(jié)點自由度的關(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自由度作相等處理，而約束方程則不局限于相等這個關(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，因為平面單元沒有轉(zhuǎn)動自由度。
圖1 梁單元與平面單元連接
為使節(jié)點2具有力矩傳遞的能力，要求1、2、3節(jié)點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。
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，表示第幾個約束方程；
CONST表示方程的常數(shù)項，一般為0；
NODE1，表示第一個節(jié)點；
Lab1，表示自由度標(biāo)簽，對于結(jié)構(gòu)而言，就是三個平移和三個轉(zhuǎn)動自由度；
C1，表示該自由度的系數(shù)；
同理，后面的也一樣。
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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模擬一個多層混凝土框架結(jié)構(gòu)，一般除計算整體指標(biāo)外，我們在計算具體荷載作用時（如風(fēng)荷載、地震作用、恒載、活載等），樓板一般采用彈性版，此時可用殼單元模擬，主梁、次梁采用梁單元模擬，此時變?yōu)?em>梁單元包含在殼面內(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（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，今天開始主要從具體方面講解連接方法。
按照桿、梁、殼、實體的順序，先說說桿單元與各單元的連接方法。
那么什么時候需要用到桿單元與各種單元的連接呢？水哥稍微列舉下實際工程中需要考慮此類連接的例子。
案例一：工業(yè)廠房
此類結(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，此時各個桿件可看成鉸接，采用桿單元模擬。而下方框架柱則采用梁單元進行模擬，在相交部位則需要用到桿單元與梁單元的連接。
案例二：門廳鋼結(jié)構(gòu)雨棚
在具體模擬該結(jié)構(gòu)時，雨棚上方拉桿采用桿單元模擬，而下方的鋼梁采用梁單元模擬，混凝土框架柱可采用實體單元模擬。
一直以來，桿單元一般用于模擬桁架結(jié)構(gòu)的時候比較多，其特點是桿件兩端不考慮承受彎矩作用，節(jié)點只有平動自由度，是所有單元中最為簡單的一種。
桿單元分為2D桿單元和3D桿單元，2D桿單元節(jié)點只有Ux和Uy兩個平動自由度，而3D桿單元除了這兩個，還有Uz。其他單元，梁單元、殼單元、體單元都包含了這三個自由度，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只需要共用節(jié)點即可，無需建立約束方程。
下面是一個簡單的類似雨棚案例，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。
某屋外雨棚平面簡化模型如上，長度為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)。
下面為建模過程
!
展開 ANSYS各類型單元連接專題講解（四）之2D梁與2D實體單元剛接
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值，例如我們計算一榀框架的時候多數(shù)時候是采用2D平面單元的。
2D梁單元包括：beam3、beam23、beam54
2D實體單元：plane單元
一般來講，2D梁單元與2D實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，因而在建立關(guān)系的局部區(qū)域內(nèi)可能會有應(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梁單元連接時會詳細(xì)說明，此處簡單說下偽梁法與MPC法。
其實偽梁法與MPC法原理基本一樣，構(gòu)造一個虛擬梁單元，使虛擬梁單元與外部梁單元剛接，虛擬梁單元與內(nèi)部實體單元強制剛接，從而間接實現(xiàn)外部梁單元與實體單元的剛接效果。
使用偽梁法需注意的是，在建立虛擬梁單元時，虛擬梁單元應(yīng)至少與實體單元的兩個節(jié)點相連，剛度可取為無窮大或者實際梁單元的10^5倍。
下面以一個小案例來演示。
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，中間鋼梁所受均布荷載為10KN/m,采用ANSYS模擬該情況。
展開 Hypermesh為ansys創(chuàng)建梁單元（一） ￥1
Hypermesh與ansys聯(lián)合仿真系列之Hypermesh為ansys創(chuàng)建梁單元（一）。
本文介紹ansys梁單元中的beam188和beam189及它們之間的本質(zhì)區(qū)別，以及仿真時對兩種梁單元的選擇建議。簡介梁單元的關(guān)鍵字設(shè)置及截面設(shè)置，主要介紹通過Hypermesh在ansys求解器下兩種創(chuàng)建梁單元的詳細(xì)步驟及效果對比。
ANSYS梁單元自定義截面
梁單元作為一種簡單且高效的計算單元，在結(jié)構(gòu)分析尤其是建筑結(jié)構(gòu)中得到廣泛的應(yīng)用。使用梁單元可以避免將結(jié)構(gòu)中梁柱全部轉(zhuǎn)換為實體單元，從而降低了計算量，且梁單元結(jié)構(gòu)形式簡單，求解精度也相對較高。在ANSYS中，梁單元基本上可以分為線性單元和二次單元，二者之間計算理論不同，經(jīng)典的二次單元即BEAM189單元的積分點如下圖所示：
在ANSYS中可以為BEAM單元定義截面，其中大部分經(jīng)典的截面形式都包含在ANSYS的截面庫中，但是經(jīng)典的梁單元計算時截面方向分為四個單元，這對于一般計算來說是足夠的，但如果需要仔細(xì)分析截面方向的內(nèi)力，可能就略顯的粗糙了。除此之外，鋼管混凝土、組合梁之類也都是異形梁截面，此時標(biāo)準(zhǔn)截面庫中的數(shù)據(jù)也沒什么用。針對這個問題存在兩種解決方式，一種是使用ASEC自定義截面參數(shù)，這個命令不管截面如何，只需要給出截面相關(guān)的信息即可，截面的信息輸入如下圖所示：
至于這些截面的參數(shù)可以使用簡單的截面計算工具得到，如果是鋼筋混凝土梁這種比較復(fù)雜的復(fù)合梁，那么需要使用Xtract之類的截面有限元軟件進行計算。將截面信息填入。采用ASEC的截面輸入方式計算效率高，截面信息準(zhǔn)確的話，精度也不差，但缺點是不能輸出截面積分點和柵點的數(shù)據(jù)。
另一種方式就是自定義截面，其基本思路如下：
1.設(shè)定MESH200單元，建立截面幾何形狀；
2.用MESH200單元劃分截面，并保存截面數(shù)據(jù)；
3.建立計算幾何模型，讀取截面數(shù)據(jù)；
4.賦予模型截面，施加邊界條件計算；
5.后處理。
展開 ANSYS梁單元自定義截面
ANSYS梁單元自定義截面
梁單元作為一種簡單且高效的計算單元，在結(jié)構(gòu)分析尤其是建筑結(jié)構(gòu)中得到廣泛的應(yīng)用。使用梁單元可以避免將結(jié)構(gòu)中梁柱全部轉(zhuǎn)換為實體單元，從而降低了計算量，且梁單元結(jié)構(gòu)形式簡單，求解精度也相對較高。在ANSYS中，梁單元基本上可以分為線性單元和二次單元，二者之間計算理論不同，經(jīng)典的二次單元即BEAM189單元的積分點如下圖所示：
在ANSYS中可以為BEAM單元定義截面，其中大部分經(jīng)典的截面形式都包含在ANSYS的截面庫中，但是經(jīng)典的梁單元計算時截面方向分為四個單元，這對于一般計算來說是足夠的，但如果需要仔細(xì)分析截面方向的內(nèi)力，可能就略顯的粗糙了。除此之外，鋼管混凝土、組合梁之類也都是異形梁截面，此時標(biāo)準(zhǔn)截面庫中的數(shù)據(jù)也沒什么用。針對這個問題存在兩種解決方式，一種是使用ASEC自定義截面參數(shù)，這個命令不管截面如何，只需要給出截面相關(guān)的信息即可，截面的信息輸入如下圖所示：
至于這些截面的參數(shù)可以使用簡單的截面計算工具得到，如果是鋼筋混凝土梁這種比較復(fù)雜的復(fù)合梁，那么需要使用Xtract之類的截面有限元軟件進行計算。將截面信息填入。采用ASEC的截面輸入方式計算效率高，截面信息準(zhǔn)確的話，精度也不差，但缺點是不能輸出截面積分點和柵點的數(shù)據(jù)。
另一種方式就是自定義截面，其基本思路如下：
1.設(shè)定MESH200單元，建立截面幾何形狀；
2.用MESH200單元劃分截面，并保存截面數(shù)據(jù)；
3.建立計算幾何模型，讀取截面數(shù)據(jù)；
4.賦予模型截面，施加邊界條件計算；
5.后處理。
展開 hypermesh-ansys聯(lián)合仿真-《梁單元4》 ￥1
在《hypermesh-ansys聯(lián)合仿真-梁單元3》中對比了梁單元和實體單元的結(jié)果，表明梁單元計算結(jié)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(jié)構(gòu)工況下梁的變形梁，讀者可以自行計算嘗試并分析哪種結(jié)算結(jié)果更可靠？造成這個結(jié)果的原因是什么？我們?nèi)绾卧?em>梁單元與殼單元之間做選擇
梁截面尺寸
展開 
hypermesh-ansys聯(lián)合仿真-《梁單元1》
在設(shè)置有方向性的梁截面時要十分小心梁截面的方向，保證與實際的梁方向一致，這一點非常重要，將在后續(xù)文章介紹。
hypermesh為ANSYS創(chuàng)建梁單元的基本流程
1.快速建立圓形截面梁
在Model下右擊Components建立一個新的component并命名為beam，然后分別建立材料卡片、截面屬性卡片和單元卡片，分別命名為steel、section和beam188。為材料卡片設(shè)置好材料參數(shù)，選擇打開單元關(guān)鍵字Keyopt3并切換為三次。
鼠標(biāo)左鍵單機選中section屬性卡片，正下方出現(xiàn)對應(yīng)section的設(shè)置框，Card Image選擇SECTYPE，TYPE選擇BEAM，SBUTYPE選擇CSOLID（實心圓形截面），然后在SECDATA欄下設(shè)置半徑R=2.0，其他默認(rèn)，其中N和T分別表示沿圓周和半徑分別劃分的份數(shù)。指定截面的位置為剪切中心（SHRC）如下圖。設(shè)置好屬性卡片后分別賦予component>beam即可。
選擇component>beam作為當(dāng)前，開始建立幾何。這里需要建立一條線體來表示一維的梁。將面板切換到Geom，點擊nodes通過坐標(biāo)分別新建兩個節(jié)點（0,0,0）和（100,0,0）。
返回到上一級面板，點擊lines，通過兩點新建一個線。
返回到上一級面板，切換到1D面板，點擊line mesh開始將線劃分網(wǎng)格，設(shè)置網(wǎng)格尺寸為2，單元配置選擇bar2，其他默認(rèn)設(shè)置。激活lines按鈕，點擊選中前面新建的線后點擊面板中的mesh，觀察網(wǎng)格效果，確認(rèn)后點擊return完成網(wǎng)格劃分，這里沒有設(shè)置截面方向，因為圓形截面是圓周中心對稱的，任何方向計算的結(jié)果都是一樣的。該種方法建立的梁單元并不能顯示三維效果。
2.
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)該使用哪個單元型號的單元
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)該使用哪個單元型號的單元？
從形函數(shù)與函數(shù)的連續(xù)可導(dǎo)性到ansys結(jié)果中的節(jié)點解與單元解的差異
無論用哪種形函數(shù)插值得到的節(jié)點間的位移都是連續(xù)的，但是無論用哪種形函數(shù)插值得到的單元連接處的位移都是不平滑的，假如節(jié)點1和節(jié)點2之間的單元是單元1，節(jié)點2與節(jié)點3之間的是單元2，無論采用什么類型的形函數(shù)，位移在單元1與單元2連接處（node2）總是不平滑的，把節(jié)點之間的連線看作函數(shù)曲線，在單元之間的連接處總是不可導(dǎo)的，但都是連續(xù)的，原因是形函數(shù)只在單元內(nèi)描述位移場，從不跨界。
那么為什么要強調(diào)位移場在節(jié)點處不平滑呢，只要連續(xù)那么在結(jié)果的位移云圖上不就足夠了嗎？這就牽涉到應(yīng)力，應(yīng)力可以認(rèn)為是位移場的微分解，很顯然在節(jié)點處是不可微的，那么從單元1靠近節(jié)點2，可以稱為單元1的右極限，從單元2靠近節(jié)點2可以稱為單元2的左極限，那么問題來了，節(jié)點2的應(yīng)力到底是通過誰的微分得到的結(jié)果呢？答案是從兩個極限分別微分得到兩個不同的結(jié)果，所以節(jié)點2有兩個應(yīng)力值，類似地其他節(jié)點也是一樣的，當(dāng)然這只是針對上圖來解釋的，如果是殼單元那么對于非邊緣的節(jié)點將有4個應(yīng)力值，而且都不相等，邊緣節(jié)點將有2個不同應(yīng)力值，兩個邊緣交點才只有1個應(yīng)力值，這樣解釋是不是更容易理解一些呢。
下面通過一個實例進一步說明，梁一端固定，另一端施加力。
從應(yīng)力結(jié)果云圖可以看出節(jié)點應(yīng)力結(jié)果等值線是平滑的，單元應(yīng)力結(jié)果的等值線是鋸齒狀的，說明單元應(yīng)力是一種不連續(xù)的應(yīng)力，上圖是下圖經(jīng)過平均后的結(jié)果，大多數(shù)時候我們比較喜歡經(jīng)過平均處理后的應(yīng)力值，因為這種結(jié)果比較美觀，而且比較容易觀察應(yīng)力值的行為，所以在ansys中我們常常用PLNSOL來顯示結(jié)果。單元結(jié)果是未平均處理的結(jié)果，為了進一步說明這種不連續(xù)應(yīng)力將單元結(jié)果打印出來。
展開 Hypermesh為ANSYS創(chuàng)建梁單元（三） ￥1
如下圖為導(dǎo)入Hypermesh中的實體梁，截面為非對稱，即截面在任何方向上都沒有對稱軸。本節(jié)通過Hypermesh提取實體梁的截面作為1D梁單元的截面。
圖1實體梁
圖2beam188梁單元
圖2是將提取的實體梁截面賦予beam188梁單元后的效果，藍(lán)色是1D梁單元，綠色是原來的實體梁，兩者完全重合。
通過該方法建立梁單元的關(guān)鍵點是梁截面的提取和賦予1D梁單元時梁截面方向的控制。
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