abaqus第四讲：应用梁单元共20页文档
abaqus第四讲：应用梁单元解析
（a）梁截面无偏置
（b）梁截面有偏置
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Innovating through simulation
如图所示的工字型梁附着在一个1.2单位厚的壳上。通过定义梁的节点从I截面的底部的偏移量，梁截面的定位可以如图所示。在这种情况下，偏移 量为0.6，亦即壳厚度的一半。
壳截面厚度1.2
梁单元曲率
梁单元的曲率是基于梁的n2方向相对于梁轴的取向。如果n2方向不与 梁轴正交（即，梁轴的方向不与切向t一致），则认为梁单元有初始弯曲。 要模拟曲梁结构，可能需要使用两种方法直接定义n2方向，它允 许你更好地控制对曲率进行模拟： 一种是给出n2矢量的分量作为节点坐标的第4、第5和第6个数据 值； 另一种是使用*NORMAL选项直接地指定法线方向（添加该选项可 以通过ABAQUS/CAE中的Keywords Editor（关键词编辑器））
图 工字型梁用作壳单元的加强件
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你也可以指定形心和剪切中心的位置；这些位置也可以从梁的节点偏置， 从而使你很容易地模拟加强件。 另外也可以分别定义梁节点和壳节点，并在两个节点之间采用一个刚 性梁的约束连接梁和壳。
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二、计算公式和积分
在ABAQUS中的所有梁单元都是梁柱类单元，这意味着它们可以产 生轴向、弯曲和扭转变形。Timoshenko梁单元还考虑了横向剪切变形 的影响。
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剪切变形 ：
线性单元（B21和B31）和二次单元（B22和B32）是考虑剪切变形的 Timoshenko梁单元；因此，它们既适用于模拟剪切变形起重要作用的深梁 又适用于模拟剪切变形不太重要的细长梁。 ABAQUS假设这些梁单元的横 向剪切刚度为线弹性和常数 。 三次单元，称为Euler-Bernoulli梁单元（B23和B33），它们不能模拟 剪切变形。这些单元的横截面在变形过程中与梁的轴线保持垂直 ，因此， 应用三次梁单元模拟相对细长构件的结构更为有效。 对于静态分析，常常可用一个三次单元模拟一个结构构件，而对于动态 分析，也只采用很少数量的单元。这些单元假设剪切变形是可以忽略的。
abaqus第四讲：应用梁单元上课讲义
（a）梁截面无偏置
（b）梁截面偏置
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对于二维梁单元，n1的方向总是（0.0, 0.0, -1.0）。 对于三维梁单元，给定一个近似的n1方向，ABAQUS定义梁的n2方向为t×v。 在n2确定后，ABAQUS定义实际的n1方向为n2×t。上述过程确保了局部切线与局部 梁截面轴构成了一个正交系。
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剪切变形 ：
线性单元（B21和B31）和二次单元（B22和B32）是考虑剪切变形的 Timoshenko梁单元；因此，它们既适用于模拟剪切变形起重要作用的深梁 又适用于模拟剪切变形不太重要的细长梁。 ABAQUS假设这些梁单元的横 向剪切刚度为线弹性和常数 。
另一种是使用*NORMAL选项直接地指定法线方向（添加该选项可 以通过ABAQUS/CAE中的Keywords Editor（关键词编辑器））
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梁截面的节点偏置
当应用梁单元作为壳模型的加强件时，使梁和壳单元应用相同的节 点是很方便的。壳单元的节点是位于壳的中面上，而梁单元的节点是位 于梁的横截面上某点。因此，如果壳和梁单元使用相同的节点，壳与梁 加强件将会重叠，除非梁横截面是偏置于节点位置 。
(完整版)Abaqus分析实例(梁单元计算简支梁的挠度)精讲
Abaqus分析实例（梁单元计算简支梁的挠度）精讲对于梁的分析可以使用梁单元、壳单元或是固体单元。
Abaqus的梁单元需要设定线的方向，用选中所需要的线后，输入该线梁截面的主轴1方向单位矢量(x,y,z)，截面的主轴方向在截面Profile设定中有规定。
注意：因为ABAQUS软件没有UNDO功能，在建模过程中，应不时地将本题的CAE模型（阶段结果）保存，以免丢失已完成的工作。
简支梁，三点弯曲，工字钢构件，结构钢材质，E=210GPa，μ=0.28，ρ=7850kg/m3（在不计重力的静力学分析中可以不要）。
F=10k N，不计重力。
计算中点挠度，两端转角。
理论解：I=2.239×10-5m4，w中=2.769×10-3m，θ边=2.077×10-3。
文件与路径：顶部下拉菜单File, Save As ExpAbq00。
一部件1 创建部件：Module，Part，Create Part，命名为Prat-1；3D，可变形模型，线，图形大约范围10(程序默认长度单位为m)。
2 绘模型图：选用折线，从(0,0)→(2,0)→(4,0)绘出梁的轴线。
3 退出：Done。
二性质1 创建截面几何形状：Module，Property，Create Profile，命名为Profile-1，选I型截面，按图输入数据，l=0.1，h=0.2，b l=0.1，b2=0.1，t l=0.01，t2=0.01，t3=0.01，关闭。
2 定义梁方向：Module，Property，Assign Beam Orientation，选中两段线段，输入主轴1方向单位矢量(0,0,1)或(0,0,-1)，关闭。
3 定义截面力学性质：Module，Property，Create Section，命名为Section-1，梁，梁，截面几何形状选Profile-1，输入E=210e9（程序默认单位为N/m2，GPa=109N/m2），G=82.03e9，ν=0.28，关闭。
(word完整版)Abaqus基本操作中文教程(2021年整理精品文档)
(word完整版)Abaqus基本操作中文教程(word完整版)Abaqus基本操作中文教程编辑整理：尊敬的读者朋友们：这里是精品文档编辑中心，本文档内容是由我和我的同事精心编辑整理后发布的，发布之前我们对文中内容进行仔细校对，但是难免会有疏漏的地方，但是任然希望（(word完整版)Abaqus基本操作中文教程）的内容能够给您的工作和学习带来便利。
同时也真诚的希望收到您的建议和反馈，这将是我们进步的源泉，前进的动力。
本文可编辑可修改，如果觉得对您有帮助请收藏以便随时查阅，最后祝您生活愉快业绩进步，以下为(word完整版)Abaqus基本操作中文教程的全部内容。
(word完整版)Abaqus基本操作中文教程Abaqus基本操作中文教程(word完整版)Abaqus基本操作中文教程目录1 Abaqus软件基本操作 (4)1.1 常用的快捷键 (4)1。
2 单位的一致性 (4)1。
3 分析流程九步走 (5)1。
3。
1 几何建模（Part） (5)1.3。
2 属性设置（Property) (7)1。
3。
3 建立装配体（Assembly） (7)1.3.4 定义分析步（Step） (9)1。
3.5 相互作用 (Interaction） (10)1。
3.6 载荷边界（Load) (13)1。
3。
7 划分网格 (Mesh） (14)1.3。
8 作业（Job） (18)1.3.9 可视化(Visualization） (19)(word完整版)Abaqus基本操作中文教程1 Abaqus软件基本操作1.1 常用的快捷键旋转模型— Ctrl+Alt+鼠标左键平移模型 - Ctrl+Alt+鼠标中键缩放模型 - Ctrl+Alt+鼠标右键1.2 单位的一致性CAE软件其实是数值计算软件，没有单位的概念,常用的国际单位制如下表1所示,建议采用SI （mm）进行建模。
国际单位SI (m)SI (mm）制长度m mm力N N质量kg t时间s sPa应力MPa (N/mm2)（N/m2）质量密度kg/m3t/mm3加速度m/s2mm/s2例如，模型的材料为钢材，采用国际单位制SI （m）时，弹性模量为2。
abaqus梁单元的应用
6.1.4
梁横截面的节点偏移
当梁单元作为壳模型的加强部件时，梁单元和壳单元有共同节点就很方便。壳单元节 点位于壳的中面上，梁单元节点位于梁横截面的某处。因此，如果要壳和梁单元有共同节 点，壳和加强梁就会重叠，除非梁横截面从节点位置处偏移（见图 6－4）
图 6-4
梁作为壳单元的加强部件：(a)梁截面无偏移 (b)梁截面有偏移
6－2
如果没有提供近似的 n1 方向，ABAQUS 将把从原点到点（0.0，0.0，-1.0）的矢量作 为默认的 n1 方向,这可算作第三种方法。 有两种办法可以用来覆盖被 ABAQUS 定义的 n2 方向，两种办法都要求手工编辑输入 文件。一种是把 n2 矢量的分量作为第 4, 5, 6 个数据值紧跟在节点坐标数据后面给出； 另一种是使用*NORMAL 选项直接指定法线方向 （该选项可以使用 ABAQUS/CAE 中的 Keywords Editor 添加上） 。如果两种办法都使用，后者优先。ABAQUS 再定义方向 n1 为 n2×t。 用户给出的 n2 方向不必与梁单元切线 t 垂直，当 n2 方向确定后，局部梁单元切线 t 可以重新定义为 n1 ×n2 的值。这样再定义的局部梁切线 t, 很可能与从第一节点到第二 节点的矢量所定义的梁轴线不一致 。如果 n2 方向对垂直于单元轴线平面的转角超过了 20，ABAQUS 将在数据文件中给出一个警告信息。 在本章 6.4 节的实例中说明了怎样用 ABAQUS/CAE 确定梁横截面方向。
图 6-1
梁横截面形状
在定义梁横截面的几何形状时，ABAQUS/CAE 会提示输入所需尺寸，不同的横截面类 型会有不同的尺寸要求。 如果梁的外形与梁横截面的截面性质有关时， 可以要求在分析过 程中计算横截面的工程性质， 也可以要求在分析开始前预先计算横截面的工程性质。 当材 料的力学特性既有线性又有非线性时（例如，截面刚度因塑性屈服而改变） ，可以选用第 一种方式，而对线弹性材料，第二种方式效率更高。 也可以不给出横截面尺寸， 而直接给出横截面的工程性质 （面积、 惯性矩和扭转常数） ， 这时材料的力学特性既可以是线性的也可以是非线性的。 这样就可以组合梁的几何和材料 特性来定义梁对荷载的响应，同样，响应也可以是线性或非线性的。详情可参考 ABAQUS/ 标准用户手册中 15.3.7 节。
abaqus实体单元、壳单元、梁单元的定义与用法
abaqus实体单元、壳单元、梁单元的定义与用法文章标题：深度了解abaqus实体单元、壳单元、梁单元的定义与用法一、引言在工程领域中，模拟和分析结构力学行为是非常重要的。
ABAQUS作为有限元分析软件，在工程结构分析和仿真中扮演着重要的角色。
在ABAQUS中，实体单元、壳单元和梁单元是常用的元素类型，它们可以用来模拟各种不同类型的结构和力学行为。
本文将深入探讨这些单元的定义与用法。
二、实体单元的定义与用法1. 实体单元是ABAQUS中最基本的有限元单元之一，通常用于模拟具有三维结构的实体物体。
它能够准确描述物体的体积和构造。
2. 实体单元适用于模拟压力容器、机械零件、汽车车身等实体结构的力学行为。
它能够有效分析结构的应力、应变、变形等力学特性。
3. 在实际工程中，使用实体单元时需要注意单元的类型、材料特性、边界条件和加载方式，以确保分析结果的准确性和可靠性。
三、壳单元的定义与用法1. 壳单元是ABAQUS中常用的二维有限元单元，适用于模拟薄壁结构和板材。
它能够准确描述结构的曲率和变形。
2. 壳单元适用于模拟飞机机翼、船体、薄膜结构等薄壁结构的力学行为。
它能够有效分析结构的弯曲、剪切、挠曲等力学特性。
3. 在实际工程中，使用壳单元时需要注意单元的厚度、材料特性、边界条件和加载方式，以确保分析结果的准确性和可靠性。
四、梁单元的定义与用法1. 梁单元是ABAQUS中用于模拟杆件和梁结构的有限元单元，适用于描述结构的轴向变形和弯曲变形。
2. 梁单元适用于模拟桥梁、支撑结构、梁柱结构等杆件和梁结构的力学行为。
它能够有效分析结构的弯曲、扭转、轴向变形等力学特性。
3. 在实际工程中，使用梁单元时需要注意单元的截面特性、材料特性、边界条件和加载方式，以确保分析结果的准确性和可靠性。
五、个人观点和理解在工程结构分析中，选择合适的有限元单元对于准确模拟和分析结构的力学行为是至关重要的。
实体单元、壳单元和梁单元都有各自的优缺点，工程师需要根据具体的结构特点和分析要求来选取合适的单元类型。
Abaqus单元类型选择讲课文档
ABAQUS/analysis_单元选择 标准
• 比较ABAQUS/Standard和ABAQUS/Explicit单元库 – 两种程序基本上具有相同的单元族：连续体、壳、梁等等。 – 除了应力分析，ABAQUS/Standard包括许多可以用于其它分析类型的单元： 热传导、土壤固结、声学等等。 • 在ABAQUS/Explicit中也可以使用声学单元。 – 对于每个单元族，ABAQUS/Standard包含许多变种。 – ABAQUS/Explicit包含几乎所有的一阶单元。 • 例外：二阶三角形和四面体单元、二阶梁单元 – 对于两种程序，许多单元选择的准则是一样的。
• 例子：带有中心点载荷简支梁的 粗网格和中等网格。
– ABAQUS有内建的沙漏控制方法， 用以限制沙漏产生的问题。
• 确认用于控制沙漏的伪应变能与 内能之比很小(<1%)。
ABAQUS/analysis_单元选择 标准
同样的载荷和位移 (1000×)。
第23页，共51页。
使用连续体单元模拟弯曲
ABAQUS/analysis_单元选择 标准
– 与连续体单元模型相比，结构单元模型需要的单元一般少得多。 • 对于能得到可接受结果的结构单元，壳的厚度和梁截面的尺寸应该小于总体结
构尺寸的1/10，比如： – 支撑或点载荷之间的距离 – 尺寸变化很大的横截面之间的距离 – 最高振动模态的波长
第14页，共51页。
结构单元（壳和梁） vs. 连续体单元
– 在ABAQUS/Viewer中，使用Use the X–Y 绘图功能比较能量。
内能
内能
伪应变能
伪应变能
沿厚度方向有两个单元： 伪应变能与 内能之比为2%。
沿厚度方向有四个单元： 伪应变能与 内能之比为0.1%。
在Abaqus中使用梁单元进行计算
在Abaqus中使用梁单元进行计算在Abaqus中使用梁单元进行计算(2012-03-26 11:28:00)转载▼标签：分类：ABAQUSabaqus梁杂谈xiaozity 助理工程师:在练习老庄的Crane例题时，欲提取梁元的截面应力。
反复折腾后，小小体会，总结如下：（1）书中讲到：“线性梁元B21、B31及二次梁元B22、B32是考虑剪切变形的Timoshenko 梁单元；而三次梁元B23、B33不能模拟剪切变形，属Euler梁单元”。
（2）众所周知，当要考虑剪切变形时，例如深梁，采用Timoshenko梁单元比较合适。
三次梁元由于可模拟轴线方向的三阶变量，因而对static问题，一个构件常常用一个三次单元就足够，特别对于分布载荷的梁，三次梁元的精度相当高。
（3）Abaqus 会默认在积分点处的若干截面点输入应力值；但用户可自定义应力输出的截面点位置，这通过property-section-manage-edit-output points 来定义输出应力值的截面点；（4）特别要指出的是，无论B22还是B33还是其它梁元，其输出的应力分量只有S11，如图所示；那么，现在的问题是：1：S11代表什么应力，根据经验，大家会认为11是1方向的正应力或主应力等等2：为什么没有S22、S33、S12......下面分别说明：1：S11表达的是梁元的弯曲应力，即局部坐标系下截面上的正应力2：只输出S11，而无其它应力，这是因为梁元之所以成为梁元，有一基本前提就是用梁元来模拟的构件，其正应力是最主要的，而剪应力是可忽略的；一个基本的佐证就是：众所周知，在建立梁的总势能方程时，总是讲剪切应变能是小量，因而它总是被忽略掉的；忽略剪应力的一个结果是：mises应力将与S11在数值上完全相同，不仅Abaqus如此，Ansys 也是如此，这也难怪有人讲：“Timoshenko梁单元是骗人的，它根本没有考虑剪应力”；对这件事情，我想作如下评价：（A）不仅Timoshenko梁单元，其它梁元（不考虑剪切变形）确实在应力的层面没有考虑剪应力的影响，这可从mises应力与S11的比较看出来；而为什么这样处理，理由如上所述，剪应力是高阶量，可忽略，否则就认为不能用梁元来模拟。
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如图所示的工字型梁附着在一个1.2单位厚的壳上。通过定义梁的节点从I截面的底部的偏移量，梁截面的定位可以如图所示。在这种情况下，偏移 量为0.6，亦即壳厚度的一半。
壳截面厚度1.2 图 工字型梁用作壳单元的加强件
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扭转响应翘曲
结构构件经常承受扭矩，几乎所有的三维框架结构都会发生这种情况。 在一个构件中引起弯曲的载荷，可能在另一个构件中引起了扭转，如图所 示
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剪切变形 ：
线性单元（B21和B31）和二次单元（B22和B32）是考虑剪切变形的 Timoshenko梁单元；因此，它们既适用于模拟剪切变形起重要作用的深梁 又适用于模拟剪切变形不太重要的细长梁。 ABAQUS假设这些梁单元的横 向剪切刚度为线弹性和常数 。
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ABAQUS中常用的横截面形状：
当梁的轮廓与梁的截面特性相关时，可以指定或者是在分析过程中计算 截面的工程性质，或者是让ABAQUS预先计算它们（在分析开始时）。
选择前者可以应用于线性或者非线性的材料行为（例如，截面刚度因非
另一种是使用*NORMAL选项直接地指定法线方向（添加该选项可 以通过ABAQUS/CAE中的Keywords Editor（关键词编辑器））
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梁截面的节点偏置
当应用梁单元作为壳模型的加强件时，使梁和壳单元应用相同的节 点是很方便的。壳单元的节点是位于壳的中面上，而梁单元的节点是位 于梁的横截面上某点。因此，如果壳和梁单元使用相同的节点，壳与梁 加强件将会重叠，除非梁横截面是偏置于节点位置 。
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横截面方向 ：
用户必须在整体笛卡儿空间中定义梁横截面的方向。从单元的第一节点 到下一个节点的矢量被定义为沿着梁单元的局部切线t，梁的横截面垂直于这 个局部切线矢量。矢量n1和n2代表了局部（1-2）梁截面轴。这三个矢量t、 n1、n2构成了局部、右手法则的坐标系。
梁单元曲率
梁单元的曲率是基于梁的n2方向相对于梁轴的取向。如果n2方向不与 梁轴正交（即，梁轴的方向不与切向t一致），则认为梁单元有初始弯曲。
要模拟曲梁结构，可能需要使用两种方法直接定义n2方向，它允 许你更好地控制对曲率进行模拟：
一种是给出n2矢量的分量作为节点坐标的第4、第5和第6个数据 值；
一个假设: ABAQUS梁单元的假设是在变形中垂直于梁轴线的平截面保持为平面。
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一、横截面几何形状
ABAQUS中梁横截面几何形状的定义方法：
从ABAQUS提供的横截面库中选择和指定梁横截面的形状和尺度； 应用截面工程性质来定义一个一般性的梁轮廓，诸如面积和惯性矩； 利用特殊二维单元的网格，由数值计算得到它的几何量，称为划分网格 的梁横截面。
三次单元，称为Euler-Bernoulli梁单元（B23和B33），它们不能模拟 剪切变形。这些单元的横截面在变形过程中与梁的轴线保持垂直 ，因此， 应用三次梁单元模拟相对细长构件的结构更为有效。
对于静态分析，常常可用一个三次单元模拟一个结构构件，而对于动态 分析，也只采用很少数量的单元。这些单元假设剪切变形是可以忽略的。
应用梁单元可以模拟的结构:
结构一个方向的尺度（长度）是明显地大于其它两个方向的尺度，并且沿 长度方向的应力是最重要的 .
为了应用梁理论产生可接受的结果，横截面的尺度必须小于结构典型轴向尺 度的1/10。
典型轴向尺度的例子：
支承点之间的距离; 横截面发生显著变化部分之间的距离; 所关注的最高阶振型的波长。
弹性屈服而改变）；选择后者虽然是计算效率高，但是只适用于线弹性材料 行为。
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截面点：
当应用在ABAQUS横截面库的建立梁轮廓的方式来定义梁横截面，并要 求在分析过程中计算横截面的工程性质时，在通过分布于梁横截面上的一 组截面点上，ABAQUS计算梁单元的响应。
对于矩形横截面，所有的截面点如图所示。对于该横截面，在点1、5、21 和25上提供了默认的输出。在图中所示的梁单元中总共使用了50个截面点 （两个积分点，每个积分点上有25个截面点）来计算刚度。
当要求在分析前计算梁截面的性质时，ABAQUS就不在截面点上计算梁 的响应，而是应用截面的工程性质确定截面的响应。
采用工字型、梯型和任意多边形的梁截面形式，可能要将该截面几 何形状定位在与截面的局部坐标系的原点（原点位于单元节点处）具有 一定距离的位置上。使采用这些横截面的梁偏离它们的节点是很容易的。
（a）梁截面无偏置
（b）梁截面有偏置
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Innovating through simulation
你也可以指定形心和剪切中心的位置；这些位置也可以从梁的节点偏置， 从而使你很容易地模拟加强件。
另外也可以分别定义梁节点和壳节点，并在两个节点之间采用一个刚 性梁的约束连接梁和壳。
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二、计算公式和积分
在ABAQUS中的所有梁单元都是梁柱类单元，这意味着它们可以产 生轴向、弯曲和扭转变形。Timoshenko梁单元还考虑了横向剪切变形 的影响。
对于二维梁单元，n1的方向总是（0.0, 0.0, -1.0）。 对于三维梁单元，给定一个近似的n1方向，ABAQUS定义梁的n2方向为t×v。 在n2确定后，ABAQUS定义实际的n1方向为n2×t。上述过程确保了局部切线与局部 梁截面轴构成了一个正交系。ng through simulation