梁殼
關(guān)注創(chuàng)建者：想吃大餐的Mr.Lee 創(chuàng)建時間：2018-06-21
梁殼的視頻教程
sap2000入門之三-殼單元的使用與梁殼節(jié)點位移協(xié)調(diào)方法
本期視頻主要講解殼單元。 主要內(nèi)容包括：殼單元的建立，殼單元荷載的指定，殼單元計算結(jié)果的查看以及梁單元與殼單元梁殼節(jié)點位移協(xié)調(diào)方法。 通過學(xué)習(xí)本視頻，可以完全掌握殼單元的應(yīng)用方法，例如網(wǎng)格劃分，剛度修正，面彈簧，面質(zhì)量，非均布壓力荷載以及如何解讀和分析殼單元的應(yīng)力結(jié)果與內(nèi)力結(jié)果。
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梁單元與殼單元的節(jié)點耦合-靜態(tài)載荷仿真
主要介紹梁單元與殼單元在仿真時，如何耦合在一起，通過abaqus中的stringer實現(xiàn)兩者的耦合。 一個簡單的雙層框架結(jié)構(gòu)，可以防止殼單元與梁單元在仿真的過程中脫開。 并介紹如何查看結(jié)果中梁的轉(zhuǎn)矩和應(yīng)力分布情況。對于用梁和殼單元分析的用戶可以借鑒。
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ABAQUS梁單元加鋼筋、殼單元加鋼筋（纖維桿rebar)
講解了在ABAQUS中將鋼筋置于梁單元及殼單元，混凝土材料可用CDP； 講解了在ABAQUS中如何查看梁單元及殼單元中鋼筋內(nèi)力，應(yīng)力等； 將鋼筋置于梁單元和殼單元的方法還有inp文件編輯等方法，但參數(shù)等設(shè)置基本不變； 由于時間和精力等原因，視頻課程并不完美，若有討論，請私信，若有錯誤，請指教，并見諒。
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梁殼的實例教程
【培訓(xùn)講師】 上海安世匯智結(jié)構(gòu)專家
【培訓(xùn)時間】 2023年7 月27日~28日
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—— 安世亞太官方培訓(xùn)證書，豐富職業(yè)履歷
【培訓(xùn)日程】
時間
具體內(nèi)容
第一天
? 梁殼結(jié)構(gòu)模型特點及分析概述
? 梁結(jié)構(gòu)建模技術(shù)
? 殼結(jié)構(gòu)建模技術(shù)
? 梁單元理論簡介
? 梁與實體、梁與殼連接技術(shù)
? 梁結(jié)果提取（剪力、彎矩）
第二天
? 殼單元理論簡介
? 殼與殼、殼與實體連接技術(shù)
? 殼結(jié)果提取
? 梁殼結(jié)構(gòu)批量連接技術(shù)與技巧
? 子模型技術(shù)在梁殼結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用
? 梁殼結(jié)構(gòu)分析案例講解
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· 本次課程有上機操作環(huán)節(jié)，我們會準(zhǔn)備好電腦與軟件；若報名人數(shù)超額，則需部分學(xué)員攜帶自己的電腦，我們會為您裝好試用軟件。
· 本次課程含工作午餐，不含其他食宿費用。
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· 課程報名及咨詢：021-58403100-816（顧女士），E-Mail：sh.marketing@peraglobal.com
展開 模型的建立-梁殼單元建模注意事項
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筆者近期遇到了一臺特殊結(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圈。因其結(jié)構(gòu)的特殊性和非規(guī)則性，如果以實體單元建模，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：
1. 采用線體建梁的時候，需要給線體賦予截面形狀和尺寸；
2. 采用面體的時候，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候，需要劃分一下網(wǎng)格之后再檢查。
網(wǎng)格劃分注意事項
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相較于實體單元，采用殼單元建模的時候網(wǎng)格劃分就變得簡單很多，不需要對體進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：
1. 最重要的一點是實現(xiàn)網(wǎng)格節(jié)點的共享，實體建模的時候只需通過“form new part”操作便可實現(xiàn)網(wǎng)格節(jié)點的共享，而采用梁殼單元僅僅通過“form new part”操作是不能實現(xiàn)網(wǎng)格節(jié)點共享的；
2.
展開 例如采用ANSYS模擬一個多層混凝土框架結(jié)構(gòu)，一般除計算整體指標(biāo)外，我們在計算具體荷載作用時（如風(fēng)荷載、地震作用、恒載、活載等），樓板一般采用彈性版，此時可用殼單元模擬，主梁、次梁采用梁單元模擬，此時變?yōu)?em>梁單元包含在殼面內(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。
對這中梁單元包含在殼單元面內(nèi)的情況，只需要將梁單元與殼單元共用節(jié)點即可，而無須格外建立約束方程。
三、梁單元在殼單元內(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）。梁單元與殼單元的連接在端部可以通過剛性梁和剛性區(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 請教各位：在對有限元模型劃分單元時，打算一部分用梁單元劃分，另一部分用殼單元劃分（如果全部用殼單元進行劃分則計算時間太長，而且也沒有必要）。這樣就出現(xiàn)了一個問題：梁單元和殼單元的節(jié)點不一樣，變形不協(xié)調(diào)，給連接造成困難。我查過一些資料，說不同單元之間的連接可以采用一種剛性桿或剛性片的單元（可能有些文獻也稱之為約束單元），但是具體怎么操作卻沒于明確說明，現(xiàn)想請教大家這個問題。謝謝！
梁殼體連接情況
1 按“桿梁殼體”的順序，只要后一種單元的自由度完全包容了前一種單元的自由度，則有公用結(jié)點即可，不需要約束方程。例如：
桿與梁、殼、體有公用結(jié)點即可，不需要寫約束方程；
梁與殼有公用結(jié)點即可，不需要寫約束方程；
梁與體則要同位置的不同結(jié)點，需要耦合自由度和約束方程；
殼與體則要同位置的不同結(jié)點，需要耦合自由度和約束方程；
2 殼梁自由度數(shù)目相同，自由度也相同，盡管殼的rotz是虛的自由度，也不妨礙二者之間的關(guān)系，這有點類同于梁與桿的關(guān)系。
3 盡管可以采用耦合自由度和約束方程，但建議盡量不同時采用多種單元于一個結(jié)構(gòu)中，除非你對結(jié)果的正確性有十足的把握。
4 當(dāng)然，采用約束方程可能存在應(yīng)力集中點，不必在意此點的應(yīng)力。
5 我自認為是正確的，希望各位大俠批評指正。
6 為說明上述說法的正確性，這里提供有5個小例子。例1是全“殼單元”，例2是“梁殼單元”；例3是全“體單元”，例4是“體梁單元”，例5是“體殼單元”。
7 運行于ansys6.1下，三月雨提供。
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!梁殼的耦合問題小算例
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梁殼的最新內(nèi)容
第二步：網(wǎng)格劃分與質(zhì)量優(yōu)化
時間：9:45 - 11:30
2.1 網(wǎng)格參數(shù)配置
李工針對不同部件設(shè)定網(wǎng)格參數(shù)：
部件
單元類型
目標(biāo)尺寸
最小尺寸
單元算法
應(yīng)用場景
內(nèi)外板
殼單元
5mm
2mm
混合網(wǎng)格
碰撞/強度
防撞梁
殼單元
其核心優(yōu)勢在于：
強大的幾何兼容能力，可直接導(dǎo)入 UG、CATIA 等主流 CAD 模型，并自動修復(fù)間隙、重疊等問題，大幅減少建模障礙；
卓越的網(wǎng)格劃分技術(shù)，能快速生成高質(zhì)量的梁、殼、四面體或六面體網(wǎng)格，甚至支持 CFD 流體網(wǎng)格；
開放的接口特性，兼容 ANSYS、ABAQUS 等數(shù)十種求解器，同時支持 Python 腳本定制，便于集成到企業(yè)現(xiàn)有工作流中。
5.熟悉VisualStudio開發(fā)環(huán)境，熟練使用C++/Python或Fortran開發(fā)語言，具有良好的編碼習(xí)慣及面向?qū)ο蟮木幊趟枷?6.熟悉軟件架構(gòu)設(shè)計的基本方法和工具，熟悉軟件開發(fā)流程與設(shè)計模式，熟悉常用數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法
結(jié)構(gòu)分析求解器研發(fā)中級工程師
崗位職責(zé):
1.參與結(jié)構(gòu)分析求解器核心模塊的設(shè)計與開發(fā)
2.負責(zé)各類結(jié)構(gòu)有限元單元(如梁、殼、實體等)及相關(guān)有限元算法的開發(fā)與維護
（積分梁+分層殼）單元倒塌課程即將推出，敬請關(guān)注哈，學(xué)會了之前的鋼筋混凝土實體單元+這次的梁殼組合單元（計算速度比實體快很多很多），就更加完美了哈
《基于LS-DYNA積分梁&Mat172分層殼單元無支撐鋼框架地震作用下倒塌模擬》
(3-7)
3.4 MFC的力學(xué)性能分析
當(dāng)MFC片粘貼在梁、板、殼表面時，其正壓電效應(yīng)可用作傳感元件，其反壓電效應(yīng)也可用作驅(qū)動元件。圖3-2為壓電復(fù)合材料懸臂薄板結(jié)構(gòu)。基于此結(jié)構(gòu)，本章將分析壓電纖維復(fù)合材料在驅(qū)動和傳感過程中的力學(xué)機理(驅(qū)動彎矩、軸向合力和反饋電壓的表達式)。
圖3-2 壓電復(fù)合懸臂薄板結(jié)構(gòu)
由于懸臂板的限制，MFC會與梁同步變形。
MSC Nastran 支持多種接觸關(guān)系模擬：支持可變形體與可變形體之間的接觸、可變形體自接觸、變形體與剛體之間的接觸；支持不同單元類型之間接觸關(guān)系定義，例如：梁單元與殼單元、實體單元之間接觸關(guān)系，殼單元與實體單元之間接觸關(guān)系等；支持求解類型有線性靜力學(xué) SOL 101、結(jié)構(gòu)模態(tài)、高級非線性 SOL 400等。
2.2 幾何簡化（抽殼）
防撞梁通常采用殼單元（Shell Element）簡化，以減少計算量。
操作步驟：在SpaceClaim/DM中選擇抽殼工具（Thin/Surface）。點擊目標(biāo)面，設(shè)置厚度方向（例如3mm），生成殼模型。隱藏實體模型（快捷鍵F9），僅顯示殼結(jié)構(gòu)。
幾何檢查：切換至線框模式（Wireframe），檢查自由邊（紅色顯示）。
l 偽應(yīng)變能EA：包括沙漏阻力及殼和梁單元橫向剪切中的能量，大量偽應(yīng)變能表明需對網(wǎng)格進行細劃或修改，單元偽應(yīng)變能密度可查看各單元偽應(yīng)變能情況，偽應(yīng)變能ALLSE<5%時沙漏可控制。
3．粘性能：
由阻尼機制引起，包括體粘性阻尼和材料阻尼，與粘彈性或非彈性過程耗散能量不同。
4．外力功
由節(jié)點力（力矩）和位移（轉(zhuǎn)角）定義，指定邊界條件也有貢獻。
MSC Nastran通過其獨特的功能提供卓越的接觸解決方案：
直觀、易于設(shè)置，無需事先確定接觸區(qū)域
更快的預(yù)處理，自動檢測接觸區(qū)域
通過使用 NURBS 提高準(zhǔn)確性
支持接觸類型：解析剛體定義
減少工作量，無需對剛體進行網(wǎng)格剖分
為提高精度，最先進的段間接觸檢測
支持 1D、2D 和 3D 單元，以提高靈活性
不同單元類型之間接觸定義，實體單元、殼和梁之間的力矩傳遞
MSC Nastran通過其獨特的功能提供卓越的接觸解決方案：
直觀、易于設(shè)置，無需事先確定接觸區(qū)域
更快的預(yù)處理，自動檢測接觸區(qū)域
通過使用 NURBS 提高準(zhǔn)確性
支持接觸類型：解析剛體定義
減少工作量，無需對剛體進行網(wǎng)格剖分
為提高精度，最先進的段間接觸檢測
支持 1D、2D 和 3D 單元，以提高靈活性
不同單元類型之間接觸定義，實體單元、殼和梁之間的力矩傳遞
