ansys指定梁單元方向的案例
梁單元截面方向的調整-方向矢量
按照上面的坐標系，我們賦予一個L形截面，會得到如下對應結果：
圖 4 單元坐標系與截面坐標系的對應
所以說實際上方向節點并不是說直接指定截面的Z方向，而是通過生成一個方向矢量V與X方向叉積得到Y方向，再將X方向與Y方向叉積就得到了Z方向，當方向節點K恰好在I節點上方的時候，I→K就是Z方向。明白了這個我們其實就可以理解調整梁截面的方向其實有兩種辦法：①通過方向節點間接定義②直接通過各種方式給出方向矢量。
開始兩個案例之前得先說明下：上述規則是ansys的并不一定適用于nastran或者其它軟件，但是基本的方法是類似的，比如下面兩個例子基于optistruct和nastran模板進行操作，它的截面方向與ansys正好相反，所以是X先叉乘V得到Z方向，然后Z叉乘X得到Y方向。
2 案例1
圖 5 案例一
首先，我們通過hyperbeam創建optistruct的U形梁截面，尺寸如下：
圖 6 截面尺寸
將截面形式賦予給橫梁與縱梁的組件，并對橫梁與縱梁進行網格劃分，默認情況下會得到如下的截面形式：
圖 7 默認截面方向結果
可以看到，大部分梁的截面方向以及偏置都不是我們要的，因此需要進行調整。
2.1 橫梁調整
首先調整橫向的梁。通過觀察我們可以知道，如果梁截面的Y方向剛好是沿著桶的軸向的，則槽口的方向（截面Z方向）恰好朝著徑向，也就是我們需要的結構，因此使得這些梁單元的矢量方向指定為軸向（也就是全局的Y方向）則可以得到一個初步的結果，如下：
圖 8 初次調整
如上，雖然槽口的方向趨勢是對的，但是朝向卻是反的，因為截面方向還和梁單元的IJ方向有關，所以再把反的部分（白色部分）使用負Y方向矢量擺正即可得到下面的正確朝向結果（建議更新的時候pin a，b一起更新）。
展開 有限元理論基礎及Abaqus內部實現方式研究系列38： 梁單元差異（2）-梁截面方向
梁的軸向方向是定死的，就是兩個節點連線就行，但截面的方向是不定的，對一個平面來說，只需要兩個互相垂直的方向1和2。梁的彎曲效應主要由I11（1方向慣性矩）、I12（1-2方向慣性矩）、I22（2方向慣性矩）、形心位置等參數決定，對于圓形或者圓管，這些參數和1、2取哪個方向無關，但其它型材就相關了。對同一個截面，理論上1、2方向可以任意取，實際上基本原則總是取1、2方向后這些截面參數可以很容易的計算，譬如對L、T等肯定是沿翼板和沿腹板來取方向。但到底是1方向沿翼板還是2方向沿腹板，或者沿腹板的方向每個軟件并不相同。
一般軟件都有幾種方式設置梁的截面方向，有幾種：
（1） 指定一個三維方向矢量v
（2） 指定一個三維節點
（3） 指定一個轉角，這個轉角為默認的梁的方向沿軸線旋轉
這三種方式后臺最終都是先求出一個截面方向，另外一個方向只要滿足右手定則即可，在Abaqus、Nastran、iSolver中我們都以第一種方式直接指定一個三維矢量v來說明截面方向。同時以下方的L型材來說明同一個型材在不同軟件中的截面方向（算例名稱為OneBeam.cae/Beam-OneMesh-L）。
2.2 Abaqus的梁截面方向
2.2.1 Abaqus梁截面屬性關聯時的局部坐標系方向
在Abaqus中，創建一根梁由節點1和2組成，同時，節點1、2分別是梁的第一和第二節點。此例子中x=0為節點1。
展開 ANSYS如何顯示指定單元
如何在整個模型中顯示指定單元，如1號單元，最好是一眼就能看出來的，比如顏色不同。
基于ansys的梁單元、實體單元徐變精細化分析（含各參數解釋） ￥25
徐變應變可表達為：
其中， ?(t,τ)為徐變系數，需通過規范公式或實驗數據擬合確定
Ansys程序中內置金屬蠕變規律如下：
命令中詳細解釋了改公式的具體用法，以及參數意義。
二者除個別參數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生過程。
案例文件中包含：
1. 00-ConcreteCreep-benchmark.mac【徐變標定文件，開箱即用，可以用來和手算對比是否正確】
2. 01-ConcreteCreep-solid.mac【分輸入模塊的參數化徐變計算文件【詳細解釋了各參數取值】。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，用來生成網格
4. .cdb文件，網格文件
5. excel轉apdl命令流文件，用來輸入徐變系數。
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：受力的結構，啥邊界條件、荷載不變的情況下，結構還是慢慢變形了。將這種慢慢變形的變形結果以及應力重分配準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，給出了全套參數化命令流，材料模型定義、材料參數定義、求解，拿過來可以直接運行。
2、機理是用了ansys中關于金屬蠕變的材料模型。（細想蠕變和徐變的現象，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 
ANSYS梁單元與實體單元的耦合與約束方程
對于方程ROTZ2 = (UY3 - UY1)/10
稍作變形，0 = UY3 - UY1 - 10*ROTZ2
由此式即可直接寫出對應的ANSYS命令流：
CE,1,0,3,UY,1,1,UY,-1,2,ROTZ,-10
3 模型
本次為梁單元與實體單元的連接，建立模型，如圖3所示，梁單元與實體單元有一個節點位置重合，為使位移和力矩能夠傳遞，需要耦合兩個節點的三個平移自由度，同時還需要用約束方程限制梁的三個轉動自由度。
圖3 梁單元與實體單元
4 約束方程
節點自由度耦合比較好操作，采用CP命令，重合位置處的兩個節點分別為節點1（梁）和節點21（實體），自由度耦合如下：
CP,1,UX,1,21 !耦合節點1和節點21X方向自由度
CP,2,UY,1,21 !耦合節點1和節點21Y方向自由度
CP,3,UZ,1,21 !耦合節點1和節點21Z方向自由度
為約束轉動自由度，由CE的參數項可知，需要先寫出轉動約束方程，對照圖4分別寫出三個轉動自由度的約束方程，圖4中紅圈的四個節點分布在中心節點周圍，將這幾個節點進行約束即可限制梁單元和實體單元的轉動自由度，自由度方程如下：
圖4 節點分布
ROTY(1)=(UX(626)-UX(2328))/ABS(NZ(626)-NZ(2328)) !Y軸轉動
ROTZ(1)=(UX(67)-UX(4283))/ABS(NY(67)-NY(4283)) !Z軸轉動
ROTX(1)=(UZ(67)-UZ(4283))/ABS(NY(67)-NY(4283)) !
展開 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構，一般除計算整體指標外，我們在計算具體荷載作用時（如風荷載、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，此時變為梁單元包含在殼面內的情況，當然此類情況是否需要考慮截面偏置，可根據具體工程而定。
對這中梁單元包含在殼單元面內的情況，只需要將梁單元與殼單元共用節點即可，而無須格外建立約束方程。
三、梁單元在殼單元內但不包含
此種情況為梁與殼位于同一面內，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域兩種方式連接。剛性梁采用MPC184單元，剛性區域采用Cerig命令，具體使用方法下期文章討論。
展開 ANSYS/LS-dyna侵徹爆炸鋼筋單元及方向點選取 ￥50
視頻是關于如何畫鋼筋，怎么導入ansys，如何選取侵徹爆炸中單元類型，如何選取鋼筋方向點，何如畫鋼筋網格的。
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：工業廠房
此類結構一般橫向跨度較大，屋頂采用鋼結構形式，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：門廳鋼結構雨棚
在具體模擬該結構時，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構的時候比較多，其特點是桿件兩端不考慮承受彎矩作用，節點只有平動自由度，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，注意本案例各構件尺寸僅為演示操作需要所擬，未經仔細推敲，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模擬該結構。
下面為建模過程
!
展開 在ANSYS中用表面效應單元加任意方向的荷載
如果已經知道荷載在整體坐標系內的方向失量為(0,1,1)，可以用如語句加該方向的荷載
sfe,all,5,pres,,100,0,1,1 !荷載值100后的三個數為方向失量
allsel,all
eplot
通過以上命令流得到的荷載圖如下
需要注意的時圖中(0,1,1)方向的荷載值為70.71=100*sqrt(2)/2，剛好是命令流中的荷載值乘以方向余弦。可以用sfelist命令查看單元上的荷載值。
另外，可以再結合sfgrad命令施加沿某個坐標軸方向荷載值變化的荷載。可以參考“[url=http://blog.sina.com.cn/s/blog_47569d4601000aap.html]ANSYS中加變化的面荷載的方法”
·
在ANSYS中如果要在一個面上施加沿某個方向變化的面荷載，需要有兩步來完成：
這里以一個在圓筒內表面加內水壓力的例子進行說明。
第一步，設置面荷載變化規律。如果面荷載沿Z向變化，后面指定面荷載從Z=100開始變化，并按斜率為-9800進行變化，可用如下語句
sfgrad,pres,,z,100,-9800 !也就是準備在高100米的圓柱加內水壓力吧
第二步，施加面荷載。在指定的面上施加按第一步設置的面荷載變化規律的面荷載。
SFA,P51X,1,PRES,0
這個語句相當于在指定面上施加法向荷載(選圓筒體內表面)，在Z=100時荷載值為0，隨Z坐標變化荷載值以變化率-9800進行變化，這樣在Z=0時荷載值為-9800*100
每次用sfgrad進行設置后僅對隨后的sfa命令有效，直倒下次再用sfgrad進行設置。
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，而這也是我們日常工程中比較常見的一種連接方式。
首先從2D平面單元單元開始說起。
盡管現在的ANSYS版本已經摒棄了很古老的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系方程，但值得注意的是由于采用了局部區域的節點，因而在建立關系的局部區域內可能會有應力集中的情況，后處理當中應格外注意。
約束方程法后續講解3D梁單元連接時會詳細說明，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，虛擬梁單元與內部實體單元強制剛接，從而間接實現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，虛擬梁單元應至少與實體單元的兩個節點相連，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創建梁單元（一） ￥1
Hypermesh與ansys聯合仿真系列之Hypermesh為ansys創建梁單元（一）。
本文介紹ansys梁單元中的beam188和beam189及它們之間的本質區別，以及仿真時對兩種梁單元的選擇建議。簡介梁單元的關鍵字設置及截面設置，主要介紹通過Hypermesh在ansys求解器下兩種創建梁單元的詳細步驟及效果對比。
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，在結構分析尤其是建筑結構中得到廣泛的應用。使用梁單元可以避免將結構中梁柱全部轉換為實體單元，從而降低了計算量，且梁單元結構形式簡單，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，其中大部分經典的截面形式都包含在ANSYS的截面庫中，但是經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，但如果需要仔細分析截面方向的內力，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，此時標準截面庫中的數據也沒什么用。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，這個命令不管截面如何，只需要給出截面相關的信息即可，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雜的復合梁，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據。
另一種方式就是自定義截面，其基本思路如下：
1.設定MESH200單元，建立截面幾何形狀；
2.用MESH200單元劃分截面，并保存截面數據；
3.建立計算幾何模型，讀取截面數據；
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，在結構分析尤其是建筑結構中得到廣泛的應用。使用梁單元可以避免將結構中梁柱全部轉換為實體單元，從而降低了計算量，且梁單元結構形式簡單，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，其中大部分經典的截面形式都包含在ANSYS的截面庫中，但是經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，但如果需要仔細分析截面方向的內力，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，此時標準截面庫中的數據也沒什么用。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，這個命令不管截面如何，只需要給出截面相關的信息即可，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雜的復合梁，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據。
另一種方式就是自定義截面，其基本思路如下：
1.設定MESH200單元，建立截面幾何形狀；
2.用MESH200單元劃分截面，并保存截面數據；
3.建立計算幾何模型，讀取截面數據；
4.賦予模型截面，施加邊界條件計算；
5.后處理。
展開 hypermesh-ansys聯合仿真-《梁單元4》 ￥1
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？造成這個結果的原因是什么？我們如何在梁單元與殼單元之間做選擇
梁截面尺寸
展開 hypermesh-ansys聯合仿真-《梁單元1》
在設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，將在后續文章介紹。
hypermesh為ANSYS創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。為材料卡片設置好材料參數，選擇打開單元關鍵字Keyopt3并切換為三次。
鼠標左鍵單機選中section屬性卡片，正下方出現對應section的設置框，Card Image選擇SECTYPE，TYPE選擇BEAM，SBUTYPE選擇CSOLID（實心圓形截面），然后在SECDATA欄下設置半徑R=2.0，其他默認，其中N和T分別表示沿圓周和半徑分別劃分的份數。指定截面的位置為剪切中心（SHRC）如下圖。設置好屬性卡片后分別賦予component>beam即可。
選擇component>beam作為當前，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通過坐標分別新建兩個節點（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開始將線劃分網格，設置網格尺寸為2，單元配置選擇bar2，其他默認設置。激活lines按鈕，點擊選中前面新建的線后點擊面板中的mesh，觀察網格效果，確認后點擊return完成網格劃分，這里沒有設置截面方向，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.
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