ansys彎矩剪力的案例
Ansys workbench獲取梁彎矩、剪力圖
如何使用Workbench平臺(tái)獲取梁桿內(nèi)力圖
技術(shù)鄰ID：tanghui13 網(wǎng)名：圓周率
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Ansys可通過(guò)beam188和beam189單元對(duì)梁系結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，經(jīng)典界面中要獲得梁的內(nèi)力可通過(guò)Etable命令定義單元表即可獲得一系列內(nèi)力，如軸力、剪力和彎矩。若用戶使用workbench平臺(tái)對(duì)梁系結(jié)構(gòu)分析時(shí)該如何獲得梁的內(nèi)力？本文將通過(guò)一個(gè)簡(jiǎn)單的懸臂梁案例向大家展示。
1、首先通過(guò)design model概念建模建立一根長(zhǎng)度為100mm的梁。如圖1：
圖1 通過(guò)design model建立梁模型
2、導(dǎo)入mechanical施加邊界條件，一端固定，一端施加100N集中力載荷。見(jiàn)圖2：
圖2施加邊界條件
3、求解后獲得懸臂梁內(nèi)力:
1）、右鍵單擊model，插入construction gemotry（見(jiàn)圖3）
2）、右鍵單擊construction gemotry，插入path（見(jiàn)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(rèn)的path名稱(chēng)為“path”（見(jiàn)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(jiàn)圖5）
5）、評(píng)估結(jié)果后即可得到懸臂梁內(nèi)力。（見(jiàn)圖6）
圖3
圖4
圖5
圖6
展開(kāi) 如何使用ANSYS繪制梁的剪力圖和彎矩圖
我們以材料力學(xué)書(shū)上例4-9為例，講解下使用ANSYS Workbench繪制剪力和彎矩圖。
根據(jù)材料力學(xué)的知識(shí)，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?jiǎn)卧?在ANSYS較早的單元中，如Beam4單元，采用主自由度的原理，為經(jīng)典梁理論下的單元，忽略剪切變形，使用了平截面假設(shè)，所以只能得到類(lèi)似平均的截面彎曲應(yīng)力；較新的單元中，如Beam189為鐵摩辛柯梁?jiǎn)卧?，采用相?duì)自由度的原理，考慮剪切變形，計(jì)算撓度和截面轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)根據(jù)截面剛度矩陣各自獨(dú)立插值，截面應(yīng)力和變形都是真實(shí)的。
目前Workbench中，默認(rèn)的梁?jiǎn)卧獮锽eam188（低階）和Beam189（高階）梁?jiǎn)卧?，?em>ANSYS經(jīng)典中，一些比較舊的梁?jiǎn)卧鏐eam4單元也只能通過(guò)命令流來(lái)建立使用了。
使用ANSYS求解該問(wèn)題時(shí)，我們從以下幾個(gè)方面入手：
1. 確定分析類(lèi)型：根據(jù)例題所示結(jié)構(gòu)，確定分析類(lèi)型為靜力學(xué)分析；
2. 確定單元類(lèi)型：該結(jié)構(gòu)為梁結(jié)構(gòu)，結(jié)果需要輸出彎矩圖和剪力圖，因此分析時(shí)使用Beam單元；
Step1
梁模型建模
根據(jù)例題中提供的梁模型尺寸，我們?cè)赟CDM中建立梁模型。建模時(shí)應(yīng)注意把受力位置和受力點(diǎn)建出來(lái)，方便我們施加載荷。
由于我們只需要計(jì)算該模型的剪力和彎矩，因此截面形狀及大小對(duì)結(jié)果沒(méi)有影響，所以我們可以隨便為該模型賦予一個(gè)截面。
展開(kāi) Python畫(huà)彎矩圖剪力圖(一)
/f2.png', dpi = 500) #保存圖片
plt.show()
再看一個(gè)多跨梁
彎矩圖注意事項(xiàng)：
正彎矩畫(huà)在桿件的下方，負(fù)彎矩畫(huà)在桿件的上方。
使桿件下部受拉的彎矩為正,上部受拉的彎矩為負(fù)。
彎矩圖畫(huà)在桿件纖維受拉的一側(cè)。
剪力圖注意事項(xiàng)：
正剪力畫(huà)在桿件的上方；
負(fù)剪力畫(huà)在桿件的下方；
使桿件截面順時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)的剪力為正剪力；
使桿件截面逆時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)的剪力為負(fù)剪力；
一般情況下，剪力與桿件所受外力的方向相反。
彎矩圖是一條表示桿件不同截面彎矩的曲線。這里所說(shuō)的曲線是廣義的，它包括直線、折線和一般意義的曲線。彎矩圖是對(duì)構(gòu)件彎矩的圖形表示，彎矩圖畫(huà)在受拉側(cè)，無(wú)須標(biāo)正負(fù)號(hào)。
展開(kāi) Python畫(huà)彎矩圖剪力圖(三)
/f115.png', dpi = 400) #保存圖片
plt.show()
彎矩圖剪力圖
Python畫(huà)彎矩圖剪力圖(二)
平面剛架的內(nèi)力圖繪制 繪制平面剛架(桁架)的變形圖及內(nèi)力圖就是一系列數(shù)據(jù)的可視化過(guò)程。內(nèi)力是基于桿的位置
的函數(shù)
,由一系列的離散點(diǎn)組成矩陣
這里第三行無(wú)實(shí)際意義，僅作為輔助計(jì)算。
定義縮放矩陣
隧道特種鋼拱架彎矩、扭矩，剪力計(jì)算
隧道特種鋼拱架彎矩、扭矩，剪力計(jì)算。我有三維模型，幫忙計(jì)算一下，提取一下關(guān)鍵參數(shù)。
ABAQUS實(shí)體、殼、梁?jiǎn)卧妮S力、剪力、彎矩的提取方式及準(zhǔn)確性驗(yàn)證 ￥8
在ABAQUS中，對(duì)結(jié)構(gòu)或者構(gòu)件進(jìn)行受力分析除了分析應(yīng)力云圖之外，通常還需要對(duì)部件的軸力、剪力或彎矩的變化趨勢(shì)進(jìn)行分析。本帖基于以下的實(shí)體solid、殼shell、梁/beam（truss）模型，分別提取這三類(lèi)模型的軸力、剪力、彎矩，并與理論計(jì)算相結(jié)合，驗(yàn)證提取結(jié)果的準(zhǔn)確性，并解釋相應(yīng)有限元的計(jì)算原理。
計(jì)算模型
梁?jiǎn)卧?jì)算結(jié)果
實(shí)體單元計(jì)算結(jié)果
殼單元計(jì)算結(jié)果
帖子內(nèi)容概況
Abaqus實(shí)用技巧：彎矩、軸力、剪力提取方法詳解
1
前言
最近在一個(gè)交流群里有人問(wèn)到Abaqus中彎矩、軸力、剪力等內(nèi)力的提取方法，我就好奇的查閱資料并實(shí)踐了一下?；旧贤ㄟ^(guò)Abaqus的gui界面操作可以獲取任意截面在任意時(shí)刻的內(nèi)力，總的來(lái)看方法都是一樣的，小差異在于軟件中的某些選項(xiàng)的設(shè)置。在使用Abaqus進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析時(shí)，提取彎矩、軸力和剪力是非常常見(jiàn)的需求。下面我將詳細(xì)介紹一些在Abaqus中提取這些結(jié)果的實(shí)用技巧。
2
操作步驟
1.進(jìn)入后處理，點(diǎn)擊view cut,如下圖
2.選擇截面位置和截面數(shù)量，具體見(jiàn)下圖
3.進(jìn)入report，點(diǎn)擊free body cut,然后進(jìn)行下圖的設(shè)置
4.把導(dǎo)出的數(shù)據(jù)復(fù)制到excel中即可，分析和繪圖等
3
結(jié)語(yǔ)
最近在學(xué)習(xí)和對(duì)比一些界面本構(gòu)的差異和效果，發(fā)現(xiàn)網(wǎng)上一些cohesive單元插入插件使用起來(lái)不僅方便，而且可以實(shí)現(xiàn)一些特殊的效果，如果大家有這方面的插件希望分享下，我也是剛開(kāi)始接觸，這些對(duì)我也很重要，后續(xù)我也會(huì)繼續(xù)分享使用所得的技巧和收集的相關(guān)資料。
文章來(lái)源：力學(xué)混子愛(ài)AI
展開(kāi) flac3d 提取實(shí)體樁（隧道）軸力 剪力 彎矩
本次介紹FLAC3D置fish語(yǔ)言編程提取實(shí)體樁彎矩軸力用下模型介紹（計(jì)算結(jié)果見(jiàn)附件）
隧道彎矩就不展示啦，有需要的可以聯(lián)系我。
需要fish計(jì)算程序可以私聊我技術(shù)鄰或者QQ：3120210076
軸力剪力彎矩結(jié)果.xlsx
土體尺寸為40m*40m*40m，樁埋入土中20m，露出表面5m，在樁頂施加豎向荷載200kN，水平荷載20kN。
利用FLAC3D內(nèi)置fish語(yǔ)言編寫(xiě)程序計(jì)算得樁身軸力、剪力和彎矩。
樁身軸力曲線如圖所示
樁身剪力曲線如圖所示
樁身彎矩曲線如圖所示
展開(kāi) 鋼筋混凝土柱(鋼筋Rebar Layer)及剪力-彎矩輸出
5、輸出荷載-位移曲線：在History Output中輸出施加荷載點(diǎn)的集中力CF和位移U，后處理繪制出荷載-位移曲線；
6、剪力和彎矩的輸出：采用Standard implicit 隱式計(jì)算，在INP文件進(jìn)行*section print，將剪力和彎矩輸出到 dat文件。
模型建立：Rebar Layer
1、建立part：混凝土實(shí)體，鋼筋層三維shell建模（mesh中劃分網(wǎng)格時(shí)采用的是surface單元），如下圖
2、材料屬性：混凝土的材料屬性定義詳見(jiàn)開(kāi)頭鏈接里的小實(shí)例，在此不再贅述；
下面主要說(shuō)一下鋼筋層Rebar layer 如何建立：
1）創(chuàng)建鋼筋的材料屬性；
2）創(chuàng)建截面section ——選擇shell—surface
3) 在彈出的 Edit section，定義 Rebar Layers，詳細(xì)如下圖
Area per bar:直徑20mm的截面面積：314.2mm2；
space：縱筋的間距230mm；
Orientation Angle：縱筋方向與1-方向X軸的夾角90
然后進(jìn)行
mesh網(wǎng)格劃分，混凝土和鋼筋均采用二次完全積分單元（劃分網(wǎng)格時(shí)，鋼筋層采用的是surface單元）
Assembly模塊，運(yùn)用旋轉(zhuǎn)和移動(dòng)，定義參考點(diǎn)，進(jìn)行定位，組裝。
Interaction模塊，進(jìn)行鋼筋和混凝土實(shí)體的Embed。
上述三項(xiàng)操作，在本貼一樓開(kāi)頭，鏈接里面的實(shí)例帖子，均有圖文并茂的詳述，在此不再贅述。
在Step模塊，定義好施加載荷的分析步，
就可以 在Load模塊對(duì)柱底進(jìn)行約束，在柱頂施加集中力了。
為了防止應(yīng)力集中，本例中采用參考點(diǎn)與實(shí)體單元耦合約束 Coupling，在參考點(diǎn)上施加F=5000N的集中力。
在Interaction模塊，創(chuàng)建Coupling 耦合約束，如下圖。
展開(kāi) 剪力和彎矩正負(fù)的規(guī)定，以梁與梁鉸接為例
圖2 梁與梁通過(guò)耦合自由度實(shí)現(xiàn)鉸接連接
三、剪力圖和彎矩圖正負(fù)的規(guī)定
從圖3可見(jiàn)，最大剪力30N，最大彎矩30N.m，與材料力學(xué)計(jì)算結(jié)果完全吻合。在C點(diǎn)是鉸接點(diǎn)，彎矩圖在此處彎矩為零，實(shí)現(xiàn)了梁與梁的鉸接連接。
圖3 梁的內(nèi)力圖（關(guān)鍵點(diǎn)連線順序從左到右）
劉鴻文版《材料力學(xué)》、孫訓(xùn)方版《材料力學(xué)》，還有《結(jié)構(gòu)力學(xué)》中都對(duì)梁的內(nèi)力的正負(fù)有自己的一套規(guī)定。回顧一下劉鴻文版《材料力學(xué)》中彎曲內(nèi)力正負(fù)的規(guī)定：左段對(duì)右段向上相對(duì)錯(cuò)動(dòng)時(shí)，規(guī)定剪力為正；反之，為負(fù)。彎曲變形凸向下時(shí)，規(guī)定為正；反之，為負(fù)。
但是發(fā)現(xiàn)力學(xué)教材中剪力和彎矩正負(fù)的規(guī)定與ANSYS中正負(fù)的規(guī)定是不一樣的，那么ANSYS是如何規(guī)定剪力和彎矩的正負(fù)的呢？例如圖3中彎矩圖的正負(fù)與劉鴻文版《材料力學(xué)》中規(guī)定一致，剪力圖的正負(fù)與規(guī)定的正負(fù)相反，這是為什么呢？
先分析得到圖3的建模過(guò)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(xù)生成L3。生成線1時(shí)，關(guān)鍵點(diǎn)的連線順序是先拾取關(guān)鍵點(diǎn)1，再拾取關(guān)鍵點(diǎn)2；其他生成其他兩條線的關(guān)鍵點(diǎn)連線順序也是從左到右。
如果兩個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)的連線順序都變成從右到左，在C點(diǎn)出需要耦合的節(jié)點(diǎn)變成12和23，將這兩個(gè)節(jié)點(diǎn)耦合平動(dòng)自由度，經(jīng)過(guò)計(jì)算后，得到的剪力圖和彎矩圖如圖4所示，剪力圖的正負(fù)仍然保持不變，但是彎矩圖的正負(fù)與圖3相反。再細(xì)致觀察發(fā)現(xiàn)，圖3的剪力圖都是畫(huà)在+Y一側(cè)，而圖4中的剪力圖都畫(huà)在-Y一側(cè)。初步分析發(fā)現(xiàn)，剪力圖和彎矩圖的正負(fù)似乎與連線的順序有關(guān)。
圖4 梁的內(nèi)力圖（關(guān)鍵點(diǎn)連線順序從右到左）
在ANSYS分析中，從不同的視圖看，哪是左段哪是右段？彎曲變形哪是凸哪是凹？因此是不能確定的。
展開(kāi) 
有限元理論基礎(chǔ)及Abaqus內(nèi)部實(shí)現(xiàn)方式研究系列39： 梁?jiǎn)卧町悾?）-剪力和彎矩
如果是線性問(wèn)題，那么Nastran和Abaqus的精度誤差主要體現(xiàn)在單元算法、邊界處理、MPC約束關(guān)系等，在2017年第二篇：S4殼單元質(zhì)量矩陣研究文章中我們就曾經(jīng)分析過(guò)Abaqus的S4殼單元和Nastran的Quad4殼單元質(zhì)量矩陣的內(nèi)部實(shí)現(xiàn)方式和差異，在這里主要研究Abaqus、iSolver與Nastran梁?jiǎn)卧町?，由于這三款軟件的梁?jiǎn)卧牟町愝^多，我們分幾篇文章來(lái)說(shuō)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?jiǎn)卧慕孛娣较蚝?，才能更好的理解和截面方向相關(guān)的物理量，剪力和彎矩的計(jì)算就是其中一個(gè)重要的應(yīng)用。
梁的剪力和彎矩都是針對(duì)梁內(nèi)部而言的，對(duì)有限元來(lái)說(shuō)具體點(diǎn)就是積分點(diǎn)上的值。如果是一根梁的簡(jiǎn)單加載問(wèn)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(shuō)剪力和彎矩的大小很容易求出來(lái)，難的是剪力和彎矩的方向的確定。
1.2 材料力學(xué)中規(guī)定的方向
剪力和彎矩正方向怎么規(guī)定的，剪力和彎矩表示的是梁的特定一點(diǎn)的值，這個(gè)點(diǎn)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(duì)該點(diǎn)的剪力和彎矩的符號(hào)恰好相反：
所以在材料力學(xué)的理論中，剪力和彎矩的定義是取梁的這個(gè)點(diǎn)附近的一小段，如下：
取梁的一段，剪力如果導(dǎo)致梁順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，那么為正，彎矩如果導(dǎo)致梁上部受壓，那么為正。
展開(kāi) 轉(zhuǎn)載自土木工程師千總，ABAQUS輸出彎矩剪力軸力辦法（cae操作）
本版本6.11以上，例題為受均布荷載作用下兩端固定梁受力圖：
算出來(lái)后第一步：
1是要在z方向上創(chuàng)建界面（我們簡(jiǎn)支梁縱軸是z軸，關(guān)注的梁軸線上的彎矩圖）
2是要顯示每個(gè)面上的合力及合力矩
3是要?jiǎng)?chuàng)建多少個(gè)截面
點(diǎn)option進(jìn)入子菜單點(diǎn)2，再可以調(diào)節(jié)截面?zhèn)€數(shù)3 點(diǎn)擊apply
點(diǎn)擊report 選擇report free body cut ,1為輸出文件名稱(chēng)，在工作目錄可以找到，點(diǎn)擊apply
20個(gè)截面 每個(gè)截面有三個(gè)分力和三個(gè)分彎矩 這個(gè)簡(jiǎn)支梁我們關(guān)注的是Mx，然后會(huì)出彎矩圖
ANSYS Beam188提取彎矩為例介紹ANSYS定義單元表提取數(shù)據(jù) (解決彎矩圖鋸齒狀） ￥20
在ANSYS中有些數(shù)據(jù)無(wú)法直接訪問(wèn)，需要通過(guò)定義單元表完成單元的結(jié)果的訪問(wèn)。下面就以Beam188單元提取彎矩為例介紹ANSYS定義單元表提取數(shù)據(jù)的詳細(xì)過(guò)程。
1. 首先需要知道在哪里定義單元表：Main Menu>General Postproc>Element Table>Define Table>add
2. 定義你想要的數(shù)據(jù)，這里以Beam188的彎矩為例
2.1 啟動(dòng)ANSYS幫助菜單, 在索引框輸入Beam188然后搜索, 在單元輸出介紹找到彎矩的名稱(chēng)（代號(hào)）。
2.2 回到ANSYS界面，比如要輸出Mz, 則需要在添加SMISC,3 和SMISC,16 ,如圖
3. 輸出數(shù)據(jù)：Main Menu>General Postproc>Element Table> List E T, 選擇前面定義的SMISC,3 和SMISC,16 輸出單元I和J節(jié)點(diǎn)的Mz數(shù)值，如圖
4. 顯示彎矩云圖：Main Menu>General Postproc>Plot Results>Contour Plot>Line Elem Res, 這里要注意要在LabI 選SMISC,3 LabJ 選SMSCI,16。
輸出彎矩到這就結(jié)束了，小編突然發(fā)現(xiàn)，輸出的彎矩值在每個(gè)單元的I和J處是一樣的（Beam188為2節(jié)點(diǎn)單元），彎矩圖也就成了鋸齒形，于是去問(wèn)了度娘一波，各路盆友給出解決方法，然而并沒(méi)有起作用的，于是乎我又想起來(lái)了“幫助文檔大法”，于是認(rèn)認(rèn)真真將Beam188的幫助文檔閱讀了一遍，功夫不負(fù)有心人，最終。。。
展開(kāi) Ansys 案例研究 | 剪力作用下的螺栓連接
討論了如何使用螺栓的實(shí)體來(lái)定義用戶定義坐標(biāo)系下的螺栓預(yù)緊力，施加剪力并檢查該力對(duì)實(shí)體的影響。
