桁架單元的案例
桁架單元與實體單元MPC約束
各位大佬好，我建了一個模型，拉索牽引水管的模型，拉索建立的桁架單元，水管建立的實體單元，兩者通過MPC的PIN約束，控制點選取桁架單元端點，從節點選擇水管的一端上端面。提交作業時，報錯顯示桁架單元已經被其他方程消除了 MPC，剛體，運動耦合約束。
所以我想請教一下大神們，那我要在實體和桁架單元間 施加pPIN約束要怎么做？？？
DAT文件報錯如下：
***ERROR: DEGREE OF FREEDOM 2 DOES NOT EXIST FOR NODE 7720 INSTANCE
LASUOFENXI-1-1. IT HAS ALREADY BEEN ELIMINATED BY ANOTHER EQUATION,
MPC, RIGID BODY, KINEMATIC COUPLING CONSTRAINT, TIE CONSTRAINT OR
EMBEDDED ELEMENT CONSTRAINT. THE REQUIRED MPC (TYPE PIN) CANNOT BE
FORMED.
***ERROR: DEGREE OF FREEDOM 3 DOES NOT EXIST FOR NODE 7720 INSTANCE
LASUOFENXI-1-1.
展開 基于MATLAB和ANSYS的有限元分析 ￥10
章節介紹：
第1節：有限元分析的基本概念
01有限元分析的基本概念
001課程簡介
002基本定義
003應變和應力
004有限元分析中的商業程序
第2節：1D應用桁架單元 (truss element)
001 1D應用桁架單元 (truss element)關鍵公式
002 1D應用桁架單元 (truss element) (MATLAB)
003 1D Truss element_ Example 1 (ANSYS)
004 1D桁架單元 (truss element)_示例1_后處理和比較
005 1D桁架單元 (truss element)_示例2(MATLAB)
006 1D桁架單元 (truss element)_示例2(ANSYS)
007 1D桁架單元 (truss element)_示例2_后處理和比較
第3節：2D應用桁架單元 (truss element)
001 2D應用桁架單元 (truss element)關鍵公式
002 2D應用桁架單元 (truss element) -示例1-(MATLAB)
003 2D應用桁架單元 (truss element) -示例1-(ANSYS)
004 2D桁架單元 (truss element)_示例1_后處理和比較
005 2D桁架單元 (truss element)_示例2(MATLAB)
006 2D桁架單元 (truss element)_示例2(ANSYS)
007 2D桁架單元 (truss element)_示例2_后處理和比較
展開 RC建模和計算過程中常見問題解答 ￥4.99
1.為什么鋼筋要用桁架單元？
? 首先，從幾何特性上看，鋼筋在實際工程結構中主要承受軸向拉力或壓力，這與桁架單元能很好模擬只承受軸向力構件的力學特性相匹配，如混凝土結構中的鋼筋受彎時承受拉力，與桁架單元特性相符。
? 其次，桁架單元自由度較少，在進行大規模結構分析時，相比實體單元或其他復雜單元能顯著減少計算量，提高計算效率，對于包含大量鋼筋的大型混凝土結構模型優勢明顯。
? 再者，在 ABAQUS 中，鋼筋通常要與混凝土等其他材料共同工作，桁架單元模擬的鋼筋可通過節點與混凝土實體單元方便連接，能很好地反映鋼筋和混凝土之間的粘結、滑移等復雜關系。
? 最后，從工程設計角度看，工程師主要關注鋼筋軸向受力情況，桁架單元能直接輸出軸向力等相關結果，與工程設計思路一致，方便進行結構設計和安全評估。
2.什么是CDP模型？
混凝土 CDP 模型是一種用于有限元分析軟件中模擬混凝土受力時損傷和塑性行為的本構模型。它通過引入損傷變量描述混凝土材料性能劣化，如在拉壓過程中用損傷變量反映微裂縫產生擴展導致的強度和剛度降低；同時考慮混凝土塑性行為，利用屈服面、塑性勢函數等描述復雜應力狀態下的塑性階段行為。該模型的參數主要通過試驗數據確定，包括基本力學性能參數和損傷、塑性相關參數。它在結構設計與評估中能幫助工程師優化結構尺寸和配筋，在地震工程研究領域可模擬地震荷載下結構的損傷累積和破壞過程，還能結合耐久性因素研究混凝土在環境侵蝕后的力學性能變化和破壞過程，用于評估使用壽命。
推薦大家可以看一下昆明理工大學張田的碩士論文，個人覺得幫助很大。
來源：典型混凝土模型在單調和循環荷載下數值模擬應用研究
3.為什么模擬結果不捏縮？
ABAQUS 模擬鋼筋混凝土結果不出現捏縮可能是由多種因素導致的。
展開 Abaqus | 三維剛架與桁架模型分析
桁架單元的網格劃分，需要局部布種，按個數為1布置，采用T3D2兩結點線性三維桁架單元。
查看位移，應力云圖，觀察到頂部四個角點的位移最大為5.378mm，底部四個鉸結支座反力為403.7KN，四角的錐體桿件的應力偏大。
選取下圖兩個桁架桿繪制應力，查看數據表可知上弦桿應力為82.741Mpa，腹桿為161.473Mpa。
Abaqus 三維剛架與桁架模型分析
桁架單元的網格劃分，需要局部布種，按個數為1布置，采用T3D2兩結點線性三維桁架單元。
查看位移，應力云圖，觀察到頂部四個角點的位移最大為5.378mm，底部四個鉸結支座反力為403.7KN，四角的錐體桿件的應力偏大。
選取下圖兩個桁架桿繪制應力，查看數據表可知上弦桿應力為82.741Mpa，腹桿為161.473Mpa。
來源：Building可視庫
魔術揭秘—基于ANSA與Abaqus的明日環魔術原理
ABAQUS中Truss單元，即桁架單元是只能承受拉伸或壓縮載荷的桿。它們對彎曲沒有抵抗力；因此，它們對于建模銷接框架很有用。此外，桁架單元可用作纜繩或繩子的仿真。本案例中的繩子即采用Truss單元。所有桁架單元名稱都以字母“T”開頭。接下來的兩個字符表示元素的維度—“2D”表示二維桁架，“3D”表示三維桁架。最后一個字符表示元素中的節點數。
打開ABAQUS>ELEMENTS>TRUSS
在打開的對話框中，更改Pick選項為Curve(seq),并選擇界面中的Curve曲線，單元長度設置為1mm。
在彈出的PID屬性界面中，創建新的TRUSS單元屬性，設置截面積A為6，根據圓的面積計算公式，半徑大概為1.3mm。
并設置戒指為剛性體，戒指與繩子建立自接觸。建立方法可參考文章《基于ANSA與ABAQUS的Slinky機靈鬼下樓梯簡單實例》。模型建立完成后如圖所示。
約束繩子上端123456自由度。并在戒子中心，給旋轉初速度。
采用DYNAMIC,EXPLICTI分析，分析時間為0.5s，并給模型加上重力場。
采用META作為后處理，為了渲染出繩子的直徑，打開Setting>Windows Settings>Bar/Beam cross section,設置半徑為1.5mm。
展開 分概念
但是，當需要考察混凝土梁的裂縫開裂、應力沿斷面的分布狀況時，則需要采用實體單元，再比如混凝土板，當需要考查其帶裂縫工作性能時，則需要采用實體單元，否則無法獲得裂縫在板厚度方向上的分布情況。當然，個別CAE程序采用在殼單元厚度方向上增加積分點的方式來近似模擬板厚度方向的力學響應結果，則另當別論。其二為根據具體工程單元主要工作特性，在工程分析中，有些時候工程師容易犯形而上學的錯誤，以索單元和梁單元為例，當結構分析需要考察的是構件的受拉特性，或者說構件實際工作特性主要以受拉為主的時候，這時候可以采用索單元模擬，但是，當需要考察柔性構件的垂度效應時，則可以采用降低抗彎剛度和抗剪剛度的梁單元來分段模擬拉索，從具體構件的工作特性抽象出對應的力學模型，是單元選擇最重要的原則。再比如桁架單元和雙向鉸接梁單元的選擇，當鉸接構件主要呈現拉壓特性時，可以采用桁架單元模擬，但是，當鉸接構件還需考察橫向變形特性時，則應該采用鉸接梁單元模擬，開口薄壁型鋼構件，由于其截面翹曲作用有時候會增加很大的額外附加應力，此時，則需要考慮采用帶有翹曲自由度的梁單元模擬，否則，分析結果在工程上存在不安全因素。
3.4 單元劃分與荷載傳導
和一些專業的設計程序不同，CAE程序形成結構物理模型最關鍵的一步，便是單元網格劃分，有限元的所有力學響應指標，均是通過單元節點進行傳遞，并保持位移連續。工程中常見的一個錯誤，便是梁系框架沒有單元劃分而造成錯誤結果，其問題主要在于單元劃分和荷載傳遞的問題：大多數情況下，為了提高計算效率，CAE程序默認的單元均采用線性積分單元，這樣，在一個單元體內，其輸入激勵和響應指標呈線性分布，因此，當輸入荷載后，最終通過節點傳導，單元體中間區域并沒有傳導荷載，造成節點受力，單元并沒有受力的現象。
展開 【iSolver案例】單自由度振動隱式動力學
（1）有限元模型
建立如下所示的只包含1個桁架單元的有限元模型，桁架單元長度為25mm。材料參數設置：彈性模量為12337.0055，密度1.0，截面積1.0。左側約束x、y、z三個方向平動自由度，右側約束y、z兩個方向平動自由度。
在這樣的簡支約束下，該結構只有一個水平方向的動力自由度。根據力學原理，可以簡化成下面所示的計算模型。
在右側節點上施加水平方向的簡諧荷載p(t)=p0*sin(w*t),式中p0為簡諧荷載賦值，w為簡諧荷載的頻率。荷載幅值p0=1，5s內的時程曲線如下所示
（2）解析解求解
（3）結果對比
我們計算5s內的時程反應，將解析解、abaqus解、iSolver解相互對比，相互驗證。
位移時程
速度時程
加速度時程
由時程圖可知，位移的解析解、abaqus解、iSolver解幾乎完全重合；速度和加速abaqus和iSolver解幾乎完全重合，但是二者于解析解在峰值處存在極小的差距，這部分差距是數值計算引入的人工阻尼，但完于可以接受的范圍。
（4）將解析解導入導abaqus后處理中的方法
先使用python按照解析解數學公式算出時程曲線上的若干個點，并將結果存到本地，python源程序如下：
最后，按照以下步驟將txt文檔讀入abaqus后處理
展開 【iSolver案例分享73】iSolver在土木工程中的應用之斜拉橋建模與仿真
工程適用性強：支持梁單元、桁架單元、殼單元等常用單元類型，能夠覆蓋土木工程常見結構體系分析。
1.3. 建模背景
本文選取一座跨徑布置為100+220+100 m的斜拉橋作為研究對象（測試用，參數選取實際可以進行調整）。主梁采用連續梁結構，索塔為鋼筋混凝土門式塔，斜拉索以空間對稱布置方式連接主梁與塔柱。此類結構兼具受力復雜性與計算規模適中，適合作為有限元軟件對比驗證的典型算例。
1.4. 建模過程
在iSolver中，建模過程大致如下：
定義單元類型：主梁、索塔均采用梁單元；斜拉索采用桁架單元，以模擬僅受拉特性。
圖1-1 定義單元類型
施加邊界條件：在橋塔基礎處施加約束，主梁兩端支座位置設置適當的豎向與水平約束。
圖1-2 邊界條件建立
加載工況：主要考慮恒載作用。
圖1-3 施加重力
求解設置：采用靜力分析方法。
圖1-4 提交工作
在ANSYS對比模型中，主梁與索塔采用Beam188單元，斜拉索采用Link180單元，建模思路與iSolver一致，確保結果具有可比性。
1.5.
展開 『轉貼』關于MIDAS/Civil懸索橋分析的一些功能說明
(此時幾何剛度初始荷載不發生作用, 是為了保存成橋狀態的構件內力，以便與活載計算結果組合)
b) 輸入“小位移/初始單元內力”，定義移動荷載后進行分析。(因為是施工階段非線性分析的獨立模型，對于PostCS狀態進行靜力分析時，不是利用最后階段的內力計算幾何剛度。因此需另行輸入初始單元內力，以用來計算PostCS狀態的幾何剛度。)
c) 分析前需把自重、二期恒載等的荷載類型（定義靜力荷載工況時）定義為施工階段荷載。（對于移動荷載工況，程序會自動將索單元轉換為等效桁架單元進行線性分析。但對于其它荷載工況，程序還是按索單元計算，因此有可能出現不收斂的情況。而且由于對于自重、二期恒載的效應已經包含在了成橋狀態的內力中，因此將其設為施工階段荷載，以便對于PostCS狀態不再分析計算）
d) 在PostCS定義一個CS:合計的組合，再定義一個合計與移動荷載的組合。
7）如何得到施工階段過程中，各構件的結構效應？
a) 建立成橋模型
b) 定義倒拆分析的施工階段
c) 在施工階段分析控制對話框中鉤選“考慮構件平衡內力”后進行倒拆分析
8）對于懸索橋如何考慮溫度作用？
a) 可以把溫度作用同樣作為一個施工階段加在最后一個階段上。但對升溫和降溫需建立不同的模型進行分析后分別查看結果。此時對于溫度進行的是非線性分析，有可能出現不容易收斂的情況。
也可將溫度作用定義為一般的荷載工況（不是施工階段荷載工況）。這樣程序在進行完施工階段分析后，會利用幾何剛度初始荷載形成結構的幾何剛度，并對這種狀態的結構進行溫度作用的分析。此時對于索單元是將其轉換為等效桁架單元來計算的。
展開 ABAQUS讀懂彈簧/非線性彈簧單元——“小而精”的Spring element
SPRING2</p><p>Spring between two nodes, acting in a fixed direction</p><p><strong>喵星人翻譯：</strong></p><p>兩個節點之間的彈簧，沿固定方向作用</p><p><strong>喵星人點評：</strong></p><p>這種彈簧應用最為廣泛，可包含平動自由度與轉動自由度，如果應用于連接實體單元（C3D8R）或桁架單元（T3D2）則無轉動自由度。
展開 
關于MIDAS/Civil懸索橋分析的一些功能說明
(此時幾何剛度初始荷載不發生作用, 是為了保存成橋狀態的構件內力，以便與活載計算結果組合)
b) 輸入“小位移/初始單元內力”，定義移動荷載后進行分析。(因為是施工階段非線性分析的獨立模型，對于PostCS狀態進行靜力分析時，不是利用最后階段的內力計算幾何剛度。因此需另行輸入初始單元內力，以用來計算PostCS狀態的幾何剛度。)
c) 分析前需把自重、二期恒載等的荷載類型（定義靜力荷載工況時）定義為施工階段荷載。（對于移動荷載工況，程序會自動將索單元轉換為等效桁架單元進行線性分析。但對于其它荷載工況，程序還是按索單元計算，因此有可能出現不收斂的情況。而且由于對于自重、二期恒載的效應已經包含在了成橋狀態的內力中，因此將其設為施工階段荷載，以便對于PostCS狀態不再分析計算）
d) 在PostCS定義一個CS/FONT>合計的組合，再定義一個合計與移動荷載的組合。
7）如何得到施工階段過程中，各構件的結構效應？
a) 建立成橋模型
b) 定義倒拆分析的施工階段
c) 在施工階段分析控制對話框中鉤選“考慮構件平衡內力”后進行倒拆分析
8）對于懸索橋如何考慮溫度作用？
a) 可以把溫度作用同樣作為一個施工階段加在最后一個階段上。但對升溫和降溫需建立不同的模型進行分析后分別查看結果。此時對于溫度進行的是非線性分析，有可能出現不容易收斂的情況。
也可將溫度作用定義為一般的荷載工況（不是施工階段荷載工況）。這樣程序在進行完施工階段分析后，會利用幾何剛度初始荷載形成結構的幾何剛度，并對這種狀態的結構進行溫度作用的分析。此時對于索單元是將其轉換為等效桁架單元來計算的。
展開 平面三角桁架（常為屋架）ANSYS靜力分析（桿單元） ￥1.25
作者介紹： 力學碩士，有七年的結構有限元分析經驗
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在ANSYS中，桁架結構（只承受拉壓，不承受彎矩）要使用桿單元（link單元）進行分析。在新版的ANSYS中，一般都推薦使用link180單元，該單元有兩個節點，每個節點有三個平移自由度。對于本文的平面三角桁架分析，有如下注意事項：
1 link180是三維桿，分析平面問題，需要約束一個自由度，一般為Z向。
2 桁架結構的建模，可以直接從節點單元開始，因為桁架的每根桿都只劃分為一個單元。
3 link180單元的截面雖然可以用sectype和secdata來定義，但計算本質還是轉化為實常數。
4 對于桿結構，荷載都施加在節點上，桿單元不能施加線荷載。
對于線模型（桿結構，梁結構，管結構），SECTYPE和SECDATA是很重要的命令：
當命令sectype的type是link的時候，secdata定義桿截面面積。
如果讀者想詳細了解SECTYPE和SECDATA，可以輸入help, sectype或者help, secdata。如下圖：
然后按一下鍵盤的enter，軟件會跳出help文件，詳細解釋sectype。
后文目錄：
一：建模
二：求解
三：后處理
四：源文件
展開 結構設計CAE分析的幾個概念
但是，當需要考察混凝土梁的裂縫開裂、應力沿斷面的分布狀況時，則需要采用實體單元，再比如混凝土板，當需要考查其帶裂縫工作性能時，則需要采用實體單元，否則無法獲得裂縫在板厚度方向上的分布情況。當然，個別CAE程序采用在殼單元厚度方向上增加積分點的方式來近似模擬板厚度方向的力學響應結果，則另當別論。其二為根據具體工程單元主要工作特性，在工程分析中，有些時候工程師容易犯形而上學的錯誤，以索單元和梁單元為例，當結構分析需要考察的是構件的受拉特性，或者說構件實際工作特性主要以受拉為主的時候，這時候可以采用索單元模擬，但是，當需要考察柔性構件的垂度效應時，則可以采用降低抗彎剛度和抗剪剛度的梁單元來分段模擬拉索，從具體構件的工作特性抽象出對應的力學模型，是單元選擇最重要的原則。再比如桁架單元和雙向鉸接梁單元的選擇，當鉸接構件主要呈現拉壓特性時，可以采用桁架單元模擬，但是，當鉸接構件還需考察橫向變形特性時，則應該采用鉸接梁單元模擬，開口薄壁型鋼構件，由于其截面翹曲作用有時候會增加很大的額外附加應力，此時，則需要考慮采用帶有翹曲自由度的梁單元模擬，否則，分析結果在工程上存在不安全因素。
3.4 單元劃分與荷載傳導
和一些專業的設計程序不同，CAE程序形成結構物理模型最關鍵的一步，便是單元網格劃分，有限元的所有力學響應指標，均是通過單元節點進行傳遞，并保持位移連續。工程中常見的一個錯誤，便是梁系框架沒有單元劃分而造成錯誤結果，其問題主要在于單元劃分和荷載傳遞的問題：大多數情況下，為了提高計算效率，CAE程序默認的單元均采用線性積分單元，這樣，在一個單元體內，其輸入激勵和響應指標呈線性分布，因此，當輸入荷載后，最終通過節點傳導，單元體中間區域并沒有傳導荷載，造成節點受力，單元并沒有受力的現象。
展開 基于Python語言求解桁架問題 ￥59.9
image_process=/format,webp" data-initial-src="https://img.jishulink.com/202502/attachment/9f00f43d0c5a4a46955676de041bb725.png"></figure>
</figure><p><br></p><p><br></p><p>最大垂直位移為0.4468m，23節點</p><p>最大壓應力為-210MPa，18單元 </p><p>最大拉應力為175MPa ，19單元</p><p>支撐點1支座反力水平分量為0N，豎直分量為-35KN。</p><p>支撐點2支座反力水平分量為0N，豎直分量為42KN。</p><h2>5．總結</h2><p>通過使用有限元法解決桁架問題，我們可以了解有限元法的原理，掌握python的編程方法和操作環境以及將問題模塊化處理的思路。將問題的已知條件轉化python語言，并列出邊界條件和協調性條件，計算出所求未知物理量。有限元法的基本思路是首先將系統離散化處理，對于該問題的桁架結構， 是將其分解為桿單元和節點，這一步決定了有限元方法的精確度。利用公式單元剛度矩陣，并根據幾何關系利用直接剛度法，將每個單元裝配在系統剛度矩陣中。題中幾何關系所示的邊界條件是支撐節點的位移為零，以及外加載荷節點的外力是7000N。程序將方程解決后即可的出未知節點的位移、應變以及支座反力。</p>
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