第七章 ansys梁单元分析和横截面形状

第七章梁分析和横截面形状

7.1 梁分析概况

梁单元用于生成三维结构的一维理想化数学模型。与实体单元和壳单元相比，梁单元求解效率更高。

本章的内容只适用于 BEAM44(三维变截面单元)和另两种有限元应变单元 BEAM188 和 BEAM189 (三维梁单元)。这些梁单元与ANSYS 的其他梁单元相比，提供了更健壮的非线性分析能力，显著地改进了截面数据定义功能和可视化特性。参阅《ANSYS Elements Reference》中关于 BEAM44、BEAM188 和 BEAM189 单元的描述。

注意--如要对 BEAM44 单元采用本章论述的横截面定义功能，必须清楚不能应用这些功能来定义斜削的截面。此外，本章所述的后处理可视化功能不能应用于 BEAM44 单元。

注意--用户定义横截面功能可能不能应用CDWRITE命令。

7.2 何为横截面

横截面定义为垂直于梁轴的截面的形状。ANSYS提供有11种常用的梁横截面库，并支持用户自定义截面形状。当定义了一个横截面时，ANSYS 建立一个9节点的数值模型来确定梁的截面特性(Iyy，Izz 等)，并求解泊松方程得到扭转特征。

图7-1是一个标准的Z型横截面，示出了截面的质心和剪切中心，以及计算得到的横截面特性。

图7-1 Z型横截面图

横截面和用户自定义截面网格将存储在横截面库文件中。如果用BEAM44、BEAM188、BEAM189 单元来模拟线实体，可用LATT命令将梁横截面属性赋予线实体。

7.3 如何生成横截面

用下列步骤生成横截面：

1、定义截面并与代表相应截面形状的截面号(Dection ID)关联。

2、定义截面的几何特性数值。

ANSYS 提供了表7-1 所列出的命令，可以完成横截面生成、查看、列表和操作横截面库的功能。

表7-1 ANSYS 横截面命令

命令GUI菜单路径目的

PRSSOL

MainMenu>GeneralPostproc>ListRes

ults>

SectionSolutionUtilityMenu>

List>Results>SectionSolution

打印梁截面结果

(BEAM44不支持)

SECTYP E

MainMenu>Preprocessor>Sections>-

Beam-CommonSectnsMainMenu>

Preprocessor>Sections>-Beam-Cust

omSectns>ReadSectMesh

用SEID关联截面子类

型

SECDAT A

MainMenu>Preprocessor>Sections>-

Beam-CommonSectns

定义截面几何数据

SECOFF SET

MainMenu>Preprocessor>Sections>-

Beam-CommonSectnsMainMenu>

Preprocessor>Sections>-Beam-Cust

omSectns>ReadSectMesh

定义梁截面的截面偏

离

SECCON TROLS

MainMenu>Preprocessor>Sections>-

Beam-Add/Edit

覆盖程序计算的属性

值

SECNUM

MainMenu>Preprocessor>-Attribute

s-Define>DefaultAttribsMainMenu>

Preprocessor>-Modeling-Create>El

ements>ElemAttributes

识别关联到一个单元

的SECID

SECPLO T

MainMenu>Preprocessor>Sections>-

Beam-PlotSection

按比例显示梁截面的

几何形状

SECWRI TE

MainMenu>Preprocessor>Sections>-

Beam-WriteSecMesh

建立一个包含用户网

格自定义截面的ASCII文件

/SECLI B

MainMenu>Preprocessor>Sections>S

ectionLibrary>LibraryPath

设置SECREAD缺省截面

库路径

SECREA D

MainMenu>Preprocessor>Sections>S

ectionLibrary>

ImportLibraryMainMenu>Preprocess

or>Sections>

-Beam-CustomSectns>ReadSectMesh

读入用户定义的截面

库、网格、自定义截面

SLIST

MainMenu>Preprocessor>Sections>L istSectionsUtilityMenu>

List>Properties>SectionPropertie

sUtilityMenu>List>Properties>

SpecifiedSectionProperties

汇总截面特性

SDELET E

MainMenu>Preprocessor>Sections>D

eleteSection

删除横截面

参阅《ANSYS Commands Reference》可以得到横截面命令的完整描述。

7.3.1 定义截面并与截面号关联

使用SECTYPE命令定义截面并与截面号关联。下面的命令将截面号2与已定义的横截面形状(圆柱体)关联：

命令：SECTYPE,2,BEAM,CSOLID

GUI: Main Menu>Preprocessor>Sections>-Beam-Common Sectns

要定义自己的横截面，使用子形状(ANSYS提供的形状集合) MESH。要定义带 Iyy 和 Izz 的横截面，使用子形状 ASEC。

7.3.2 定义横截面几何特性和设置截面属性点

接着如上所示的SECTYPE命令之后，使用SECDATA命令来定义横截面的几何特性。注意 CSOLID 子形状有两个尺寸：半径和沿周向的格数。这样，下面的SECDATA命令指定圆截面梁的半径为 5，周向的格数为 8。通过SECNUM