ansys怎樣剖分梁?jiǎn)卧?/h1> 關(guān)注 創(chuàng)建者：王靖雯 創(chuàng)建時(shí)間：2023-03-07
ansys怎樣剖分梁?jiǎn)卧膶?shí)例教程
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(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 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(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 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，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 前面文章主要講解了梁?jiǎn)卧?/em>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?jiǎn)卧?/em>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(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 Hypermesh與ansys聯(lián)合仿真系列之Hypermesh為ansys創(chuàng)建梁?jiǎn)卧?/em>（一）。
本文介紹ansys梁?jiǎn)卧?/em>中的beam188和beam189及它們之間的本質(zhì)區(qū)別，以及仿真時(shí)對(duì)兩種梁?jiǎn)卧?/em>的選擇建議。簡(jiǎn)介梁?jiǎn)卧?/em>的關(guān)鍵字設(shè)置及截面設(shè)置，主要介紹通過(guò)Hypermesh在ansys求解器下兩種創(chuàng)建梁?jiǎn)卧?/em>的詳細(xì)步驟及效果對(duì)比。
ansys怎樣剖分梁?jiǎn)卧南嚓P(guān)專題、標(biāo)簽、搜索
ansys怎樣剖分梁?jiǎn)卧淖钚聝?nèi)容
開篇點(diǎn)題，不說(shuō)廢話，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?，便于后續(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）推薦基于線性疊加原理的徐變系數(shù)法。徐變應(yīng)變可表達(dá)為：
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型分別介紹不同單元類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?，相比于三維的實(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，即截面在任何方向上都沒有對(duì)稱軸。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?，藍(lán)色是1D梁?jiǎn)卧?，綠色是原來(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
接上篇《Hypermesh為ANSYS創(chuàng)建梁?jiǎn)卧ㄒ唬罚似饕榻B通過(guò)形心或剪切中心和節(jié)點(diǎn)方向來(lái)控制非對(duì)稱梁截面的位置和方向。如下圖分別是實(shí)體梁和創(chuàng)建的beam188梁之間的對(duì)比，通過(guò)上述控制1D梁與實(shí)體梁的位置和方向完美重合。
實(shí)體梁
實(shí)體梁和beam188（藍(lán)色）對(duì)比效果
Hypermesh與ansys聯(lián)合仿真系列之Hypermesh為ansys創(chuàng)建梁?jiǎn)卧ㄒ唬?本文介紹ansys梁?jiǎn)卧械腷eam188和beam189及它們之間的本質(zhì)區(qū)別，以及仿真時(shí)對(duì)兩種梁?jiǎn)卧倪x擇建議。簡(jiǎn)介梁?jiǎn)卧年P(guān)鍵字設(shè)置及截面設(shè)置，主要介紹通過(guò)Hypermesh在ansys求解器下兩種創(chuàng)建梁?jiǎn)卧脑敿?xì)步驟及效果對(duì)比。
