link180的案例
hypermesh-ansys聯合仿真之LINK180單元 ￥2
在設備吊裝以及桁架、纜索等結構中經常使用link180桿單元，link180單元是一種3D單元，具有軸向上的拉壓但不具備承受彎矩的功能。需要輸入實常數為截面面積及單位長度上的質量。可以通過設置KEYOPT(2)關鍵字來設置桿保持截面不變或剛性，通過KEYOPT(10)=1允許用戶輸入初始應力子程序。
下面主要介紹link180在設備吊裝中的使用。
圖1是一個正中間帶有一個質量單元的方框梁，需要通過梁的四角將其吊起。
圖1
下面通過三種吊裝方式來對比不同吊裝方式對被吊起設備產生變形的影響，以此來說明吊裝時需要注意的問題。
1.采用約束的方式進行模擬吊裝過程
該方式是通過對梁的四角進行約束自由度來實現對吊裝的模擬，在進行自由度約束時一定要注意約束的自由度個數，自由度過多約束會限制梁的變形造成變形梁低于實際變形量，自由度約束過少時會產生剛體運動導致計算報錯。合理的約束方式如圖2，首先只約束四角節點的Z向自由度，這樣框架梁只能在xy平面內剛體平動和轉動，然后約束左側兩角節點的X方向自由度，這樣限制了之后框架只能沿Y方向平動，最后約束左上角節點的Y方向自由度，這樣就用最少的約束限制了所有的剛體運動又不限制梁的自有變形。
圖2
圖3
圖4
設置完畢后導出CDB文件導入ANSYS-APDL進行計算（施加Z方向1G的重力加速度并設置打開幾何大變形開關）觀察變形結果，需要注意的是本模型采用的梁單元，在變形云圖中顯示梁的3D形狀和不顯示梁的3D形狀變形梁會存在略微差別，如圖3和圖4所示，為了對比方便后面統一采用不顯示3D梁形狀的變形云圖結果進行對比。
#文末有附件
展開 ANSYS結構單元簡介
桿單元：LINK1(2D桿單元)，LINK8(3D桿單元)，LINK180(3D桿單元)。
對筆者來說，
1. 2D情況下，筆者選擇LINK1單元，該單元的實常數(R)有截面面積、初應變，一般只用到截面面積；材料參數有彈性模量、密度、泊松比（可無）、阻尼、等，一般只用到彈性模量和密度（考慮自重時）。
2. 3D情況下，筆者選擇LINK180單元，該單元的實常數(R)有截面面積、附加質量，一般只用到截面面積 ；材料參數有彈性模量、密度、泊松比（可無）、阻尼、等，一般只用到彈性模量和密度（考慮自重時）。對應于LINK1的初應變，LINK180可以設置初應力(ISTRESS)來等效。對于LINK180，還有一點需要注意，默認情況下，LINK180單元為體積不變單元，即單元拉長時，截面面積相應會減小；也可以設置為剛截面單元，即截面面積不變。
3. LINK8一般筆者是不用的，在ANSYS的HELP文檔中，已經沒有LINK1和LINK8的單元介紹，但它們仍然是可用的，只是ANSYS會建議你用LINK180來替代它們而已。
梁單元：BEAM3(2D梁單元)，BEAM4(3D梁單元)，BEAM188/189(3D梁單元）。
對筆者來說，
1. 2D情況下，筆者選擇BEAM3單元，該單元的實常數(R)有面積 、慣性矩、截面高度、等；材料參數有彈性模量、密度、泊松比、阻尼、等，一般只用到彈性模量和密度（考慮自重時）。BEAM3單元是可用考慮剪切變形的，通過實常數來設置，但筆者用BEAM3單元時，一般不考慮剪切變形。
2. 3D情況下，筆者選擇BEAM188/189單元，不設實常數，通過截面類型(SECTYPE)以及截面參數(SECDATA)來定義截面特性；材料參數有彈性模量、密度、泊松比、阻尼、等，一般只用到彈性模量、泊松比以及密度（考慮自重時）。
展開 基于ANSYS WORKBENCH的桁架結構的分析
本文使用LINK180建模，這樣就需要插入命令流。下面說明使用LINK180的建模方法。
1. 創建靜力學結構分析系統。
2. 創建幾何模型
（1）創建草圖
（2）根據草圖生成線體模型
創建圓形截面，其半徑為10mm（該尺寸隨便設置，后面會被覆蓋）
將截面屬性賦予給線體模型
3. 設置桿的單元類型
在線體模型下添加命令
在命令文件編輯窗口輸入下列命令
、
上述命令的含義是：
第1行，設置單元類型是LINK180
第2-3行，設置截面類型是實心圓，且其橫截面積是10mm2
4. 劃分網格
在MESH下添加一個單元尺寸控制，設置給所有邊劃分1等份。
網格劃分結果如下圖
5. 施加邊界條件
該下面兩個關鍵點施加固定支撐，給上面點施加數值向下的力100N,結果如下圖
6. 求解并進行后處理
進行求解。
然后進行后處理。可以發現應力，應變，能量等按鈕均不可使用。
使用BEAM TOOL。
但是ANSYS表明，該梁工具不能使用。
添加BEAM RESULTS
但是ANSYS表明，該梁工具也不能使用。
使用WORKSHEET所提供的自定義數據類型，選擇其中的總位移結果
、
得到位移如下圖
讀者可嘗試使用WORKSHEET中的其它用戶自定義結果，
【評論】
1. 通過在幾何體模型后面添加命令，并編輯命令文本，可以設定單元為桿單元LINK180.
2. 可以在MESH后添加尺寸控制，而對各根桿件設置網格劃分份數。
3. 在后處理時，WB所提供的大多數后處理按鈕均不可使用，此時只能使用WORKSHEET中提供的用戶自定義變量。
來源/宋博士的博客
展開 ANSYS分析VS理論解 | 簡單托架應力和變形分析（桿單元實例）
(3)求解前保存模型：Utility Menu >Files >Save as →輸入Link_Load.db →OK。
(4)求解：Main Menu > Solution >Solve >Current LS →File >Close →Solve Current Load Step →OK →Solution is done →Close。
(5)保存結果文件：Utility Menu >Files >Save as →輸入Link_Solve.db →OK。
4．后處理
(1)查看各節點位移：
①云圖顯示：Main Menu >General Postproc >Plot Results >Contour Plot >Nodal Solu →選擇DOF solution。
→選擇X-component of displacement(X方向的位移）→OK
→選擇Y-component of displacement(X方向的位移） →OK
→選擇Displacement vector sum (總位移） →OK
②列表顯示：Main Menu >General Postproc >List Results > Nodal solu →選擇DOF solution 下的Displacement vector sum →OK。
(2)查看各單元軸力：
①查定義LINK180軸力單元表的方法：打開ANSYS Help，搜索LINK180。
找到LINK180的單元介紹頁面后，找Table 180.1: LINK180 Element Output Definitions，在Name欄中FORCE便是軸力，Sxx是軸向應力。
展開 
完全掌握workbench的梁單元和桿單元（含5個實例） ￥1.25
讀者需要重點掌握的單元只有：桿單元<strong>LINK180</strong>；梁單元<strong>BEAM188</strong>，<strong>BEAM189</strong>；殼單元<strong>SHELL181</strong>，<strong>SHELL281</strong>；2D實體單元<strong>PLANE182</strong>，<strong>PLANE183</strong>；3D實體單元<strong>SOLID185</strong>，<strong>SOLID186</strong>，<strong>SOLID187</strong>，<strong>SOLID285</strong>；彈簧單元<strong>COMBIN14</strong>；質量單元<strong>MASS21。
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 WB驗證案例107：支撐懸掛荷載
仿真和理論對比
結果
理論
仿真
誤差
Link Results
Ax
-18000
-17997.8
-0.0167%
Ay
5000
5000.6
0.012%
T
24762
24757
-0.0201%
Pipe Results
Ax
-18000
-18000.2
-0.0011%
Ay
5000
5003.5
0.07%
T
24762
24758
-0.0162%
參考文獻
Beer, F. P. & Johnston, E.R., Jr., (1962). Vector Mechanics for Engineers, Statics and Dynamics. New York, NY: McGraw-Hill. 260.
LINK180單元介紹
Link180是一個在各種工程應用中有用的3-d spar。該單元可用于模擬桁架、下垂的纜索、連接件、彈簧等。這個單元是一個單軸拉壓單元，每個節點有三個自由度: 節點 x、 y 和 z 方向的平移。只支持張力(電纜)和只壓縮(間隙)選項。在鉸接結構中，不考慮單元的彎曲。
展開 超大跨懸索橋 ANSYS 建模案例 ￥49.9
本案例基于 ANSYS APDL 平臺，采用魚骨梁建模思路，結合 BEAM188 與 LINK180 元素的特性，構建了一個精細、穩定、可擴展的懸索橋仿真模型案例。該模型提供了一個開箱即用、萬變不離其宗的基礎案例。主纜精細化找形筆者也開發了一個單獨的軟件，有興趣的可以私信一起討論。
下承式拱橋ansys全橋模型案例 ￥19.89
模型采用梁單元與桿單元組合建模，其中拱肋、橫梁及主梁均采用 BEAM188 單元模擬，吊桿采用 LINK180 單元模擬，完整還原了下承式拱橋的典型結構特征。
模型技術特點
BEAM188 單元：用于模擬拱肋、橫梁及主梁，該單元基于鐵木辛哥梁理論，支持線性及幾何非線性分析，可準確捕捉結構彎曲、扭轉及軸向受力特性。通過 SECTYPE 命令定義截面參數。如果想修改也通過此命令修改為真實截面。
LINK180 單元：用于模擬吊桿，該單元為三維桿單元，僅承受軸向拉力，符合吊桿的受力特性。模型中吊桿兩端與拱肋及主梁剛性連接，通過實常數定義截面面積及彈性模量，精確模擬吊桿的張拉效應。
幾何參數化：拱軸線采用懸鏈線方程生成，如有需要可以給出懸鏈線計算的python代碼，評論回復可分享討論。
自重工況：模型已通過自重荷載驗證，施加全局重力加速度（9.81m/s2）后，可輸出拱肋軸力、主梁彎矩、吊桿拉力等關鍵內力，用戶可直接運行復現。
自重荷載下拱橋位移
考慮索力的位移情況【20250925更新】
模型進一步功能：
模型進一步可自行施加其他荷載，如風荷載、溫度荷載、車輛活載等荷載，也可以結合多尺度模型思路，將一部分單元替換為實體或者板單元。也可以進行動力特性分析，屈曲分析，時程分析等。
案例內容：
展開 基于Ansys經典界面的塔機附墻撐桿計算
通常塔機一般使用三撐桿或者四撐桿附墻，三撐桿附著一般使用在中小型塔機上，如QTZ63及40，四撐桿附墻一般使用在大型塔機之上，如QTZ80、QTZ125或以上，本文以四撐桿附墻為例，撐桿1至撐桿4兩端均為鉸接，忽略撐桿自重，可將四根撐桿簡化為桿，使用link180單元模擬，附著框為焊接件，故四根附著框使用beam189模擬，附著形式如圖1所示。
圖1 計算簡圖
眾所周知，從塔機吊起重物到最終放下重物完成一個工作循環，除起升和變幅外，其大臂需要圍繞回轉中心旋轉一定角度，隨著大臂旋轉角度的不同，塔身傳遞給附墻的集中力的角度亦不同，為保證塔機在整個工作循環中附墻的強度和穩定性，需要對集中力從0度~360度之間均進行計算。依靠手算計算每根撐桿的內力顯得捉襟見肘，但依靠Ansys Apdl編程，效率上則會提高很多。
以本文中四撐桿附墻為例講解如何通過Ansys經典界面求解附墻撐桿內力。其模型建立相對簡單，不再闡述，其材料為結構鋼，彈性模型E=2.1E5，泊松比μ=0.3,4根撐桿為link180單元，4根附著框為beam189單元，撐桿與墻體連接部位全部固定，如圖2。
圖2 有限元模型
其余部分的關鍵Apdl代碼如下：
*do,i,1,360,1 !變量i為角度計數器，每執行一次角度循環計算，i加1，直到i=361時退出循環
/solu
*if,i,le,90,then !如果i小于等于90度，則執行以下兩行代碼
f,203,fx,50000*cos(i*3.14/180) !注意弧度與角度的切換
f,203,fy,50000*sin(i*3.14/180)
*endif
*if,i,gt,90,and,i,le,180,then !
展開 ANSYS APDL斜拉橋精細化建模與仿真分析案例 ￥39.9
模型采用經典單元類型（Beam188、Link180），跨徑布置為100m+220m+100m，包含完整的命令流文件（.mac）與模型數據庫文件（.cdb），用戶可直接運行或基于現有框架快速擴展功能。
1.2. 核心內容與文件說明
1.2.1. 模型文件
stayedCableBridge.cdb：已生成的有限元模型數據庫，包含幾何、單元、材料及邊界條件定義，可直接導入ANSYS進行求解或后處理。【也可以直接接入到命令界面進行修改】
Stayed Cable Bridge.mac：模型分析的APDL命令流腳本，含求解及后處理等關鍵步驟包括。
1.2.2. 模型特點
單元類型科學選擇：
Beam188：適用于主梁與索塔的彎曲-剪切耦合分析，支持自定義截面形狀；
Link180：模擬斜拉索的索-梁/塔錨固行為，可通過初應變法實現索力精準控制。
可通過節點坐標的修改進行：
參數化設計：跨徑、塔高、索面布置等關鍵參數可快速修改，適應不同橋型需求。
非線性兼容性：支持幾何非線性分析（如大位移、索松弛），為復雜工況提供可靠依據。
案例優勢與應用場景
1.2.3. 索力優化基礎平臺：
模型內置斜拉索初應變參數化接口（1-40、111-150號單元為斜拉索單元），可直接集成優化算法（如影響矩陣法、遺傳算法），實現成橋狀態索力自動調整。
1.2.4. 二次開發友好性：
命令流結構清晰，模塊化設計便于擴展功能（如施工階段模擬、風振響應分析等）；
支持與MATLAB、Python等工具聯動，實現自動化參數掃描與結果后處理（需要會批處理調用接口）。
1.2.5.
展開 
基于ANSYS APDL的兩端固定桿的單元生死仿真【轉載】
3.使用LINK180來建模桿。
4.創建2種材料。這兩種材料的彈性模量和泊松比一樣，但是參考溫度不一樣。一個參考溫度是0度，一個是100度。
5.先創建4個節點，然后創建3個單元。
6.固定兩個端節點，并給所有節點固定Z方向自由度，借此模擬二維桿件。7.按照題目要求進行先后四次的計算和后處理，以考察生死單元的使用。
8.本文采用APDL命令進行講解。
【求解過程】
1. 建模
1.1 創建單元類型
在命令窗口輸入
/PREP7
ET,1,LINK180
上述命令首先進入到前處理器，然后創建桿單元LINK180，該單元用于模擬二力桿。
1.2 設置材料模型
在命令窗口輸入
MP,EX,1,30E6
MP,ALPX,1,.00005
上述命令定義了材料1的彈性模量和線膨脹系數。這里并沒有定義泊松比，它的默認值是0.3.
在命令窗口輸入
MP,EX,2,30E6
MP,ALPX,2,.00005
MP,REFT,2,100
上述命令定義了材料2，該材料的彈性模量和線膨脹系數與材料1一致，但是其參考溫度是100。該材料會用在下面的生死單元上面，設定100的參考溫度，是為了顯示單元復活時，它的初始應變是重新計算的。
1.3 設置截面
在命令窗口輸入
SECTYPE,1,LINK
SECDATA,1
上述命令首先定義了桿的截面是LINK，然后定義該LINK的截面積是1.
1.4 創建節點
在命令窗口輸入
N,1
N,4,10
FILL
上述命令創建了4個節點。
1.5 創建單元
在命令窗口輸入
E,1,2
EGEN,3,1,-1
上述命令生成了三個單元。要注意，這三個單元都是用的第一種材料。
展開 利用ANSYS,從純技術的角度，討論吉他（弦樂類）的調音
預拉力
*dim,f1,,20
*dim,fre,table,20,1
fre(0,1)=0
/prep7
et,1,link180
r,1,area
mp,ex,1,exx
mp,prxy,1,prxyy
mp,dens,1,rou
n,1
n,41,l
fill
e,1,2
egen,40,1,1
fini
*do,i,1,20,1
f1(i)=5*i
fre(i,0)=f1(i)
/solu
antype,0
pstres,on
d,1,all
d,2,uy,,,41
d,all,uz
f,41,fx,f1(i)
solve
fini
/solu
antype,modal
MODOPT,LANB,6
EQSLV,SPAR
MXPAND,0, , ,0
LUMPM,0
PSTRES,1
MODOPT,LANB,6,0,0, ,OFF
ddele,2,uy,40
MXPAND,6
solve
fini
/post1
set,first
*get,fre(i,1),mode,1,freq
fini
*enddo
/post1
/axlab,x,force/N
/axlab,y,frequence/Hz
*vplot,f1,fre
最終的得出調音旋鈕的松緊和頻率（音調）的關系
************************************************************************************************************************************
fini
/cle,nostart
展開 基于ANSYS 經典界面的桿的縱向振動的模態分析例子
二．理論分析
根據機械振動的理論，可以計算出其前五階縱向振動的固有頻率是：F1 = 12659 HZ；F2 = 37978 HZ；F3 = 63296 HZ；F4 = 88615 HZ；F5 = 113933 HZ
三．建模分析
由于只計算桿件的縱向振動，使用LINK180
逐漸增大單元數目，考察固有頻率的多少及大小
四．建模過程
1. 進入ANSYS APDL.
2. 選擇LINK180
3. 輸入截面尺寸，只需要輸入橫截面積為1e-4.
4. 確定材料模型。
彈性模量為2e11（N/M2）
密度為7800kg/m3
6. 創建幾何模型
先創建兩個關鍵點（0，0,0），（0.1,0,0),然后將它們連接成為直線。結果如下圖。
7. 劃分網格
只劃分一個單元，并打開橫截面開關，結果如下圖。
8. 固定左邊端點（關鍵點）
9. 直線在Y和Z方向無位移
約束后結果如下圖
10. 確定新分析是模態分析
11. 確定模態提取算法及要展開的模態數
這里使用BLOCK LANCZOS方法提取前10階模態，并展開之。
12. 進行計算
13. 查看結果
可見，只有1階模態，固有頻率是13959，與理論值有出入。
理論值有5階模態，而且第一階固有頻率是12659 HZ，顯然與這里的13959是有差距的。
展開 基于ANSYS APDL的邊坡穩定性研究
在ANSYS中建立開挖邊坡加固模型，單元選擇為LINK180，LINK180單元是有著廣泛工程應用的桿單元，它可以用來模擬桁架、纜索、連桿、彈簧等等；是桿軸方向的拉壓單元，每個節點具有三個自由度：沿節點坐標系X、Y、Z方向的平動；就像鉸接結構一樣，本單元不承受彎矩。輸入材料參數后，劃分網格。
塑性變形主要分布在斷層附近的脆弱巖石處，由于錨桿的加固，塑性區擴展范圍比未加固前的開挖邊坡小很多，并且沒有形成穿透行為。錨桿與塑性區成一定的角度，這樣當巖土滑動時就會受到錨桿阻擋，錨桿進而把承受的力分散到相連的內部堅固巖石內，從而減弱邊坡內部巖石滑動趨勢，增強斷層附近巖土的材料強度，使邊坡更加穩定。
F=1.0，A-A剖面錨桿加固后的邊坡塑性應變分布圖
A-A剖面錨桿加固后的邊坡大主應力等值線圖
5 總結
采用錨桿加固邊坡是加固邊坡巖土的一種非常有效的處理方式。通過錨桿加固不穩定邊坡，并設計好鍥入角度，可以充分發揮錨桿的抗剪作用。本章對開挖后的邊坡進行了錨桿加固處理，并采用有限元折減強度法，對錨桿加固處理后的模型進行邊坡穩定性分析，開挖邊坡的穩定性得到很好的改善，并使其滿足安全性要求。
展開 