梁單元建模
關(guān)注創(chuàng)建者：匿名 創(chuàng)建時(shí)間：2025-12-01
梁單元建模的視頻教程
在MSC Apex中進(jìn)行梁單元建模
本期視頻介紹一下在MSC Apex中進(jìn)行快速高效的梁單元建模，目前支持多種方式定義梁單元方向，同時(shí)支持查看可變特性的梁，更多內(nèi)容，查看視頻了解吧~
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ABAQUS初級案例——實(shí)體單元、殼單元、梁單元建模方法詳解
本課程通過簡支工字形鋼梁詳細(xì)講解了ABAQUS中實(shí)體單元模型、殼單元模型、梁單元模型的建立方法，對比了不同單元建模的操作方法及不同模型的計(jì)算速度與計(jì)算結(jié)果。 圖1.實(shí)體單元模型 圖2.殼單元模型 圖3.梁單元模型 購買課程后請關(guān)注公眾號獲取最新課程咨詢及免費(fèi)答疑，同時(shí)下載相關(guān)附件以供練習(xí)。
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ABAQUS梁單元異形截面、型鋼混凝土建模
講解了ABAQUS中梁單元異形截面及型鋼混凝土建模的全過程，從0開始教學(xué)，知識(shí)點(diǎn)詳細(xì)清晰,買課前請先觀看第一個(gè)買前必看的視頻
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梁單元建模的實(shí)例教程
本帖子是關(guān)于：整體以梁單元結(jié)構(gòu)建模進(jìn)行預(yù)應(yīng)力模態(tài)分析，optistruct求解后查看應(yīng)力結(jié)果，沒有von mises stress、normal/shear stress應(yīng)力信息的原因，以及如何解決這個(gè)問題的方法。
前段時(shí)間接觸到桁架橋的結(jié)構(gòu)分析，桿件橫截面主要為BOX和C型槽，C型槽的剪切中心和中性軸不重合，前處理采用梁單元cbeam建模，單元類型選擇cbar還是cbeam，可以參考：【HyperMesh寶典】之梁單元 (qq.com)。建立梁單元截面類型選擇HYPER BEAM庫下的thinwalled box和standard channel，屬性卡片選擇pbeam，求解后，hyperview查看應(yīng)力結(jié)果發(fā)現(xiàn)只有element stress1D(s)下的CBAR/CBEAM Axial stress和long stress，沒有von mises stress、normal stress等應(yīng)力。
網(wǎng)上搜索了一圈都沒有找到相關(guān)的問題的解決方法，也可能是我沒找全面，只能老老實(shí)實(shí)啃幫助文件，找到了關(guān)于Stress Result Written in HyperView，附上鏈接以及截圖：Stress Results Written in HyperView .h3d Format (altair.com)
展開 模型的建立-梁殼單元建模注意事項(xiàng)
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筆者近期遇到了一臺(tái)特殊結(jié)構(gòu)的設(shè)備，有四段不同截面形式的殼體組成：最上段為矩形截面殼體，第二段為長寬逐漸變小的矩形截面殼體過渡段，第三段為天方地圓結(jié)構(gòu)的過渡段，第四段為圓筒形截面殼體，而且在每一段殼體上外圍都分布有角鋼加強(qiáng)圈。因其結(jié)構(gòu)的特殊性和非規(guī)則性，如果以實(shí)體單元建模，工作量很大，最重要的是天方地圓結(jié)構(gòu)似乎無法采用實(shí)體單元建模，但如果采用梁殼單元建模的話似乎就容易很多，而且可以完美的采用梁單元來建立外壓加強(qiáng)圈，于是梁殼單元的模型如下圖所示：
采用梁殼單元建模的注意事項(xiàng)：
1. 采用線體建梁的時(shí)候，需要給線體賦予截面形狀和尺寸；
2. 采用面體的時(shí)候，需要給面體賦予厚度屬性；
3. 線體和面體都具有一定的方向，一定要注意方向賦予的正確性；
4. 可通過“view cross section solids”顯示梁的模型，而面的模型只有在網(wǎng)格劃分之后才會(huì)顯示，在網(wǎng)格劃分之前無法顯示厚度，所以最終檢查模型的時(shí)候，需要?jiǎng)澐忠幌戮W(wǎng)格之后再檢查。
網(wǎng)格劃分注意事項(xiàng)
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相較于實(shí)體單元，采用殼單元建模的時(shí)候網(wǎng)格劃分就變得簡單很多，不需要對體進(jìn)行過多的切分操作成全部可掃掠的體，只需要對不同的體通過“body sizing”進(jìn)行體的網(wǎng)格尺寸控制就可以了，網(wǎng)格劃分后的模型如下圖：
網(wǎng)格劃分注意事項(xiàng)：
1. 最重要的一點(diǎn)是實(shí)現(xiàn)網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)的共享，實(shí)體建模的時(shí)候只需通過“form new part”操作便可實(shí)現(xiàn)網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)的共享，而采用梁殼單元僅僅通過“form new part”操作是不能實(shí)現(xiàn)網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)共享的；
2.
展開 對于模擬細(xì)長結(jié)構(gòu)，這種“當(dāng)前技術(shù)”梁單元證明很有效。與使用殼單元和實(shí)體單元的3D模型相比，梁建模極大地減小了建模時(shí)間和工作，同時(shí)得到了可接受的整體結(jié)果。然而這種“當(dāng)前技術(shù)”梁單元受限于一階剪切變形梁理論（Timoshenko）。因此梁單元不太適合短而粗的結(jié)構(gòu)或者可能經(jīng)歷大截面變形的結(jié)構(gòu)（如SHELL281模型中預(yù)測的高階模態(tài)）。
在生成網(wǎng)格（MESH）截面子類型的幫助下，“當(dāng)前技術(shù)”梁單元能夠用于某種特定類型的復(fù)合結(jié)構(gòu)。在復(fù)合結(jié)構(gòu)模擬中采用它們需要仔細(xì)考慮梁單元的可行性，當(dāng)使用梁單元建模時(shí)，復(fù)合結(jié)構(gòu)有以下限制：
• 材料必須面向梁結(jié)果的坐標(biāo)系
• 材料屬性必須在截面內(nèi)部沒有大的變化
• 因?yàn)?em>梁理論的限制，一些材料參數(shù)如泊松比，軸向剛度和扭曲切向剛度的耦合在梁單元內(nèi)是忽略不計(jì)的。
逐漸變窄的截面類型可以被所有的標(biāo)準(zhǔn)梁截面（甚至用戶自定義）所使用，讓其在建模具有復(fù)雜和變截面幾何的結(jié)構(gòu)時(shí)，成為一種有力和靈活的工具。
立方插值選項(xiàng)可以讓BEAM188單元在具有很少的網(wǎng)格下也能產(chǎn)生和線性插值選項(xiàng)差不多精確的效果，在單元內(nèi)部具有部分分布或者指向載荷時(shí)，也需要使用立方插值。
在使用平均結(jié)果格式（KEYOPT(15)=0）后，甚至在兩種不同材料的界面之間觀察到了連續(xù)的彎曲應(yīng)力。對于梁單元構(gòu)建的截面，使用非平均結(jié)果模式（KEYOPT(15)=0）更合適。如圖，在異質(zhì)界面處觀察到了應(yīng)力不連續(xù)。
如果在長度方向上可能出現(xiàn)非均勻變形，則使用BEAM188中的高階插值選項(xiàng)，然而高階插值選項(xiàng)能夠引入不可見的內(nèi)部單元節(jié)點(diǎn)，所以需要仔細(xì)檢查邊界條件和加載條件，避免非協(xié)調(diào)。
展開 今天我們介紹一下梁單元的相關(guān)基礎(chǔ)知識(shí)：
首先，對于長度方向大于截面尺寸10倍以上的結(jié)構(gòu)，通過用梁單元簡化，可以有效縮減模型規(guī)模，提高計(jì)算效率。因此，梁單元適用范圍很廣，是常用的結(jié)構(gòu)單元之一。
以下是梁單元的命名規(guī)律：
由于空間梁單元除了拉壓、彎曲自由度外，還具有扭轉(zhuǎn)（翹曲）自由度，所以一般相同邊界載荷條件下，平面梁單元與空間梁單元計(jì)算結(jié)果會(huì)有一些差異，因此，在選擇梁單元時(shí)要根據(jù)實(shí)際情況選擇。
梁單元按節(jié)點(diǎn)數(shù)量分為兩類：2節(jié)點(diǎn)梁單元、3節(jié)點(diǎn)梁單元
具有不同積分點(diǎn)的梁單元分類如下：對于單個(gè)單元來說，積分點(diǎn)數(shù)量越多，單個(gè)單元具有更好的柔度，越適合模擬大彎曲變形的結(jié)構(gòu)，如海底光纜。
本文以工字梁作為建模單元：在定義工字梁截面屬性時(shí)，I 的作用如下：定義單元橫截面軸在截面內(nèi)與截面底部的距離。
I=0.2
I=0.6
以下為部分工字梁單元輸出結(jié)果：Abaqus梁單元計(jì)算結(jié)果具有豐富的計(jì)算結(jié)果（幾十種結(jié)果類型），能夠滿足科研、常規(guī)工程的計(jì)算需求。
展開 開篇點(diǎn)題，不說廢話，直接給出生成梁單元的手動(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)梁單元截面特性，便于后續(xù)的梁單元建模和仿真。
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
LSEL,all !選擇所有線段
LESIZE,all,10 !設(shè)定網(wǎng)格尺寸，根據(jù)具體圖形尺寸進(jìn)行調(diào)整
MSHAPE,0,2D !采用四邊形網(wǎng)格單元
MSHKEY,0 !采用自由網(wǎng)格
AMESH,ALL !劃分網(wǎng)格
4，截面寫出-界面操作
section->beam->write
5，截面寫入-界面操作
section->beam->read->plot
模塊化命令流
! 模塊化寫出截面命令流
finish
/clear
/prep7
str1 = 'name'
~SATIN,'name','sat',,SURFACES,0
*get,a_count,area,,count ! 獲得面號
/facet,normal ! 面顯示正常
allsel
ET,1,plane82 !添加單元類型plane82
LSEL,all !選擇所有線段
LESIZE,all,12 !設(shè)定網(wǎng)格尺寸，根據(jù)具體圖形尺寸進(jìn)行調(diào)整
MSHAPE,0,2D !采用四邊形網(wǎng)格單元
MSHKEY,0 !采用自由網(wǎng)格
AMESH,ALL !
展開 
梁單元建模的相關(guān)專題、標(biāo)簽、搜索
梁單元建模的最新內(nèi)容
超大跨懸索橋 ANSYS 建模案例6個(gè)月前
主纜和吊索體系通過簡化的空間梁單元建模，加勁梁采用連續(xù)梁體系表示，從而兼顧計(jì)算精度與求解效率。
主梁和塔柱等承重結(jié)構(gòu)采用 BEAM188 單元；吊索采用 LINK180 單元，承受軸向拉力，能有效提高計(jì)算穩(wěn)定性。模型引入了幾何非線性求解設(shè)置，確保在大跨和大變形條件下結(jié)果的合理性和物理一致性。
整個(gè)模型結(jié)構(gòu)清晰，單元?jiǎng)澐趾侠恚?jié)點(diǎn)耦合關(guān)系明確。
1.3.
基于梁單元建模的多螺栓連接的轉(zhuǎn)鼓模態(tài)仿真7個(gè)月前
[圖片]
ABAQUS用戶手冊及關(guān)鍵詞參考指南：初學(xué)者必備6件套
1材料卷
2單元卷
3分析卷
4指定條件、約束與相互作用卷
5介紹，空間建模，執(zhí)行與輸出
6工具包
7Abaqus關(guān)鍵詞參考指南
<p>1、 引言</p><p>雙鋼板 - 混凝土組合結(jié)構(gòu)的抗剪性能與傳統(tǒng)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)存在顯著差異。該結(jié)構(gòu)通過拉結(jié)筋和栓釘實(shí)現(xiàn)鋼板與混凝土的連接，在剪力作用下易產(chǎn)生界面滑移，導(dǎo)致試件剛度與承載力下降。本案例聚焦于論文第 4 章雙鋼板 - 混凝土組合梁的建模復(fù)現(xiàn)，旨在通過 ABAQUS 有限元分析軟件，對組合梁抗剪性能進(jìn)行數(shù)值模擬。需特別說明的是，本次復(fù)現(xiàn)僅涵蓋建模過程教學(xué)，不涉及曲線擬合內(nèi)容。</p
<figure style="text-align: center;" class="ql-align-center"><figure class="figure-image" contenteditable="false" data-img="https://img.jishulink.com/202505/attachment/bac005127e9e4c4fafa6a0ac4883fc5b.png
手動(dòng)操作
介紹一下標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)梁單元截面特性，便于后續(xù)的梁單元建模和仿真。
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
LSEL,all !選擇所有線段
LESIZE,all,10 !
本文通過abaqus顯示動(dòng)力學(xué)的方法對BCC結(jié)構(gòu)進(jìn)行壓縮仿真模擬，同時(shí)為減小計(jì)算量，采用梁單元模擬點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)，壓頭設(shè)置為剛性面，添加質(zhì)量縮放，加快運(yùn)算速度，為點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)壓縮模擬提供一種便捷方法。
1. 建立BCC點(diǎn)陣模型,以單胞尺寸5X5X5為例。
a.首先建立立方體實(shí)體，然后對實(shí)體進(jìn)行處理，得到點(diǎn)陣單胞點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)。
b.建立單胞BCC梁單元點(diǎn)陣模型,然后進(jìn)行刪除面的操作，得到單胞
徐變是混凝土在長期恒定應(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、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：
圖1 加筋板示意
如圖1，本文分析的加筋板長度L=3000 mm，寬度B=1600 mm，板厚為10 mm，沿x方向有兩條等距的加強(qiáng)筋，材料為鋼材，邊界條件為加筋板的兩端固支，中部受壓力作用，板用殼單元建模，加強(qiáng)筋用梁單元建模。
2.2 建模流程
（1）在iSolver軟件中，Module模塊切換到Property。
鋼纖維混凝土（SFRC）彌補(bǔ)了素混凝土抗裂性的不足，為建立鋼纖維混凝土的力學(xué)本構(gòu)模型，本案例通過CAD隨機(jī)纖維3D插件建立隨機(jī)分布的纖維線模型，并將模型導(dǎo)入ABAQUS內(nèi)，通過梁單元纖維模型，研究細(xì)觀纖維混凝土梁在三點(diǎn)彎曲下的破壞特征及荷載位移曲線。
在AutoCAD軟件內(nèi)，采用CAD隨機(jī)纖維3D V1.0插件建立隨機(jī)分布的線纖維三維模型
