ansys剪力和彎矩正負
關注創建者：王靖雯 創建時間：2023-03-08
ansys剪力和彎矩正負的視頻教程
ansys剪力和彎矩正負的實例教程
見圖2，拾取節點12，再拾取節點22 →OK → NSET中輸入1，Lab中選擇UX；重復操作，再拾取12和22節點，NSET中輸入2，Lab中選擇UY；再重復操作，再拾取12和22節點，NSET中輸入3，Lab中選擇UZ。完成分別耦合三個方向的平動自由度的操作。
圖2 梁與梁通過耦合自由度實現鉸接連接
三、剪力圖和彎矩圖正負的規定
從圖3可見，最大剪力30N，最大彎矩30N.m，與材料力學計算結果完全吻合。在C點是鉸接點，彎矩圖在此處彎矩為零，實現了梁與梁的鉸接連接。
圖3 梁的內力圖（關鍵點連線順序從左到右）
劉鴻文版《材料力學》、孫訓方版《材料力學》，還有《結構力學》中都對梁的內力的正負有自己的一套規定。回顧一下劉鴻文版《材料力學》中彎曲內力正負的規定：左段對右段向上相對錯動時，規定剪力為正；反之，為負。彎曲變形凸向下時，規定為正；反之，為負。
但是發現力學教材中剪力和彎矩正負的規定與ANSYS中正負的規定是不一樣的，那么ANSYS是如何規定剪力和彎矩的正負的呢？例如圖3中彎矩圖的正負與劉鴻文版《材料力學》中規定一致，剪力圖的正負與規定的正負相反，這是為什么呢？
先分析得到圖3的建模過程，AC梁：1和2連線生成L1，2和3連線生成L2；CD梁：4和5連續生成L3。生成線1時，關鍵點的連線順序是先拾取關鍵點1，再拾取關鍵點2；其他生成其他兩條線的關鍵點連線順序也是從左到右。
如果兩個關鍵點的連線順序都變成從右到左，在C點出需要耦合的節點變成12和23，將這兩個節點耦合平動自由度，經過計算后，得到的剪力圖和彎矩圖如圖4所示，剪力圖的正負仍然保持不變，但是彎矩圖的正負與圖3相反。再細致觀察發現，圖3的剪力圖都是畫在+Y一側，而圖4中的剪力圖都畫在-Y一側。
展開 根據材料力學的知識，我們可以繪制出該模型的剪力和彎矩圖如下：
下面使用ANSYS Workbench繪制剪力和彎矩圖：
ANSYS的梁單元
在ANSYS較早的單元中，如Beam4單元，采用主自由度的原理，為經典梁理論下的單元，忽略剪切變形，使用了平截面假設，所以只能得到類似平均的截面彎曲應力；較新的單元中，如Beam189為鐵摩辛柯梁單元，采用相對自由度的原理，考慮剪切變形，計算撓度和截面轉動時根據截面剛度矩陣各自獨立插值，截面應力和變形都是真實的。
目前Workbench中，默認的梁單元為Beam188（低階）和Beam189（高階）梁單元，在ANSYS經典中，一些比較舊的梁單元，如Beam4單元也只能通過命令流來建立使用了。
使用ANSYS求解該問題時，我們從以下幾個方面入手：
1. 確定分析類型：根據例題所示結構，確定分析類型為靜力學分析；
2. 確定單元類型：該結構為梁結構，結果需要輸出彎矩圖和剪力圖，因此分析時使用Beam單元；
Step1
梁模型建模
根據例題中提供的梁模型尺寸，我們在SCDM中建立梁模型。建模時應注意把受力位置和受力點建出來，方便我們施加載荷。
由于我們只需要計算該模型的剪力和彎矩，因此截面形狀及大小對結果沒有影響，所以我們可以隨便為該模型賦予一個截面。本例中筆者使用軟件默認的圓形截面，最后使用Share命令對梁模型進行幾何拓撲共享設置。建立好的梁模型如下圖所示。
展開 如何使用Workbench平臺獲取梁桿內力圖
技術鄰ID：tanghui13 網名：圓周率
更多經典案例請查看本人視頻教程圓周率的有限元視頻
Ansys可通過beam188和beam189單元對梁系結構進行分析，經典界面中要獲得梁的內力可通過Etable命令定義單元表即可獲得一系列內力，如軸力、剪力和彎矩。若用戶使用workbench平臺對梁系結構分析時該如何獲得梁的內力？本文將通過一個簡單的懸臂梁案例向大家展示。
1、首先通過design model概念建模建立一根長度為100mm的梁。如圖1：
圖1 通過design model建立梁模型
2、導入mechanical施加邊界條件，一端固定，一端施加100N集中力載荷。見圖2：
圖2施加邊界條件
3、求解后獲得懸臂梁內力:
1）、右鍵單擊model，插入construction gemotry（見圖3）
2）、右鍵單擊construction gemotry，插入path（見圖3）
3）、在details of path的path type中選擇Edge，并選中懸臂梁的線體。默認的path名稱為“path”（見圖4）
4）、右鍵單擊Solution—Insert—beam results—shear moment diagram,在path一欄中選擇我們剛才建立的path（見圖5）
5）、評估結果后即可得到懸臂梁內力。（見圖6）
圖3
圖4
圖5
圖6
展開 如果是線性問題，那么Nastran和Abaqus的精度誤差主要體現在單元算法、邊界處理、MPC約束關系等，在2017年第二篇：S4殼單元質量矩陣研究文章中我們就曾經分析過Abaqus的S4殼單元和Nastran的Quad4殼單元質量矩陣的內部實現方式和差異，在這里主要研究Abaqus、iSolver與Nastran梁單元差異，由于這三款軟件的梁單元的差異較多，我們分幾篇文章來說明，本篇是Abaqus、iSolver和Nastran梁差異（3）-剪力和彎矩。
1.1 剪力和彎矩
只有理解了Abaqus、iSolver和Nastran的梁單元的截面方向后，才能更好的理解和截面方向相關的物理量，剪力和彎矩的計算就是其中一個重要的應用。
梁的剪力和彎矩都是針對梁內部而言的，對有限元來說具體點就是積分點上的值。如果是一根梁的簡單加載問題，剪力必然與外力相等，而彎矩由力矩平衡就可得到，也就是說剪力和彎矩的大小很容易求出來，難的是剪力和彎矩的方向的確定。
1.2 材料力學中規定的方向
剪力和彎矩正方向怎么規定的，剪力和彎矩表示的是梁的特定一點的值，這個點的取法有兩種，譬如下面例子（圖a），可以取梁的左端（圖b），也可以取右端（圖c），那么另外一半對該點的剪力和彎矩的符號恰好相反：
所以在材料力學的理論中，剪力和彎矩的定義是取梁的這個點附近的一小段，如下：
取梁的一段，剪力如果導致梁順時針旋轉，那么為正，彎矩如果導致梁上部受壓，那么為正。
展開 其實在workbench中原理和classi一樣，也是通過建立結構面，投影結果并積分求解而來，依然以前文的懸臂梁為例來簡單說明。
第一步：建立該懸臂梁，并求解，如下。
第二步，在我們需要查看內力截面位置處建立局部坐標系，這里我們建立中間位置處截面，如下所示：
第三步，建立求解面。選擇Model,可以在工具欄中選中construction geometry，插入surface，坐標系選擇我們剛才建立的坐標系。
第四步，提取各個應力，也即是投影節點應力到我們的面上。選擇我們需要投影的節點力，點擊worksheet,然后在表格中右鍵 create user defined results.這兒我們提取SXZ和SZ，來獲取我們Y方向剪力和Z方向軸力。
第五步，觀察應力，并計算內力。
注意提取的時候要注意選擇SURFACE。
SXZ應力分布：
SZ應力分布：
我們這個截面的最終內力也即是 該截面的平均應力乘以我們的面積。
比如：
剪力
FY=66667*0.3*0.5N=10KN
這是與理論結果較為符合的。
細心的小伙伴可能會發現，為什么這里只說了WORKBENCH獲取軸力和剪力的方法，彎矩怎么獲取呢？
因為水哥也還不知道~~~場面一度十分尷尬。有興趣的歡迎可以一起研究討論哦~~~
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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
前面的幾篇文章中，我們介紹了材料力學的第三章——扭轉方面的內容以及相應的ANSYS解法，今天我們正式開始討論材料力學第四章——彎曲應力。
彎曲的概念
劉鴻文版《材料力學》、孫訓方版《材料力學》，還有《結構力學》中都對梁的內力的正負有自己一套的規則，但是發現剪力和彎矩正負的規定與ANSYS中正負的規定是不一樣的，那么ANSYS是如何規定剪力和彎矩的正負的呢？
一、問題描述
AC梁和CD梁通過鉸接連接，其中長度a =1 m，梁的直徑0.02 m，彈性模量E= 200 GPa，泊松比μ = 0.3。
其實在workbench中原理和classi一樣，也是通過建立結構面，投影結果并積分求解而來，依然以前文的懸臂梁為例來簡單說明。
第一步：建立該懸臂梁，并求解，如下。
第二步，在我們需要查看內力截面位置處建立局部坐標系，這里我們建立中間位置處截面，如下所示：
第三步，建立求解面。選擇Model,可以在工具欄中選中construction geometry，插入surface，
如何使用Workbench平臺獲取梁桿內力圖
技術鄰ID：tanghui13 網名：圓周率
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Ansys可通過beam188和beam189單元對梁系結構進行分析，經典界面中要獲得梁的內力可通過Etable命令定義單元表即可獲得一系列內力，如軸力、剪力和彎矩。若用戶使用
