ANSYS__梁单元
ansys单元-beam3
Beam3二维弹性单元特性Beam3单元描述：Beam3单元是一种可承受拉、压、弯作用的单轴单元。
单元的每个节点有三个自由度，即沿x,y方向的线位移及绕Z轴的角位移。
本单元更详细的说明见《ANSYS, Inc. Theory Reference》，其它的二维梁单元还有塑性梁单元Beam23及非对称变截面梁Beam54。
Beam3单元几何图形：Beam3输入数据：上图给出了单元的几何图形、节点位置及坐标系统。
单元由两个节点、横截面面积、横截面惯性矩、截面高度及材料属性定义。
初始应变通过Δ/L给定，Δ为单元长度L（由I，J节点坐标算得）与0应变单元长度之差。
如果不计环向作用本单元也可进行轴对称体的分析，如对螺栓、带缝圆柱等。
在轴对称分析时输入的面积和惯性矩应是全截面的。
剪切变形量（SHERAR）是可选的，如给SHERAR 赋值为0则表示忽略剪切变形（相关细节见Shear Deflection），当然剪切模量（GXY）只有在考虑剪切变形时才起作用。
单元还可在实常数ADDMAS中输入单位长度的附加质量。
“节点与单元荷载”一节对“单元荷载”有专门介绍。
可以在本单元的表面施加面荷载，如上图中带圈数字所示，其中箭头指向为面荷载作用正向。
横向均布压力的单位为力每单位长度，端点作用的压力应以集中力的形式输入。
KEYOPT（10）用来控制线性变化的横向压力相对单元节点的偏移量。
可在单元几何图形的四个角上设定温度值，其被当做体荷载处理。
第一个角上的温度T1的默认值为TUNIF，如其它角的温度未给定时其默认值等于第一个角的温度，如给定了T1和T2则T3的默认值为T2，T4的默认值为T1。
KEYOPT（9）用来控制两节点中间部分相关值的输出情况，值是按平衡条件得出的。
但在下列情况下这些值不能得到：●考虑应力硬化时TIF，ON］；●一个以上的部件作用有角速度时OMEGA]；●通过命令CGOMGA, DOMEGA, or DCG/MG作用了角速度或加速度时。
ANSYS梁壳单元及其在FEA中的应用
ANSYS梁壳单元及其在FEA中的应用ANSYS功能强大的梁壳单元是ANSYS的特色之一，在有限元仿真分析中使用ANSYS提供的梁壳单元，能大大提高求解效率并能保证工程精度要求。
一梁单元特性及应用梁单元用来建立三维结构的数学上理想化的一维有限元模型，与实体单元和壳单元相比，使用梁单元可以提高求解效率。
ANSYS提供了多种梁单元库以适应不同的需要，其中Beam44为3-D 渐变非对称截面梁，Beam188和Beam189为3-D有限应变梁，ANSYS的梁单元在非线性分析方面具有先进性和鲁棒性的独特优势。
1．3D真实描述梁单元在空间上是一维的线单元，单元特性和截面属性是相互独立的，通过指定截面编号，一维的梁单元就可以描述真实的三维空间结构，并且ANSYS可以以三维的形式显示分析结果。
ANSYS提供了11种常用的截面形状，并允许用户定制截面形状，用户可以利用二维建模的方式创建新截面，并可以把定制的截面形状保存在截面形状库中。
2．变截面梁ANSYS允许定义任意截面形状，允许单元的每一端具有不同的不对称几何形状，并允许其端节点从梁的中心轴偏移。
3．梁单元的预应力ANSYS的梁单元可以考虑预应力产生的应力刚化效应。
所谓应力刚化效应对于梁单元来说就是轴向应力引起的垂直轴向的刚度变化。
4．复合材料截面ANSYS可以定义任意几何形状由多个各向同性材料组成的横截面，可以用来模拟层状复合材料梁，长纤维增强复合材料梁和传感器等。
5．考虑剪切变形和翘曲的影响ANSYS的梁单元基于铁木辛柯梁理论，在平面假设的基础上可以考虑剪切变形的影响。
ANSYS的梁单元还可以考虑非圆截面梁扭转时产生的翘曲影响，这时每个端节点有7个自由度，包括3个平动，3个转动和一个翘曲自由度。
Shell188和Shell189单元不仅能模拟直梁的弯曲剪切响应，而且能模拟横向—扭转屈曲行为（特征屈曲和非线性崩塌）。
6．支持非线性材料本构模型ANSYS的梁单元支持弹性（线弹性和非线性弹性），塑性和蠕变等材料本构模型。
ansys梁单元的使用
ansys梁单元的使用在建筑结构中最常用的简化单元有三种分别是梁单元、杆单元和板壳单元。
其中梁单元是用有限元法进行梁柱分析时最常用的单元目前各种流行的大型有限元软件基于不同的力学模型针对不同的问题提供了多种梁单元。
那么分析具体问题时如何进行选择选择的依据是什么选用不同的单元对分析结果会带来多大的影响这些问题直接影响到分析结果的有效性和准确因而需对梁单元的力学模型和如何使用进行探讨。
梁单元是一种几何上一维而空间上二维或三维的单元主要用于模拟一个方向长度大于其它两方向的结构形式。
也就是说主要指那些细长的结构只要横截面的尺寸小于长度尺寸就可以选用梁单元来模拟这在一定意义上和壳单元在一个方向上比另外两个方向都薄原理相似。
一般来说横截面尺寸需要小于长度的1/20或1/30这里的长度是指两支撑点间的物理意义上的距离。
梁单元本身可以进行任意的网格划分也就是说物理尺寸和特性将决定选择哪种单元更为合适。
梁柱杆件是指同时承受弯矩或横向力和轴力作用的构件其中以承受弯矩为主的构件称为梁而以承受轴向压力为主的构件称为柱。
所以梁、柱受力分析的理论基础是相同的在本质上一样的因而梁、柱可以用一种单元来计算。
在有限元分析软件ANSYS中梁单元有BEAM3、BEAM23、BEAM54、BEAM4、BEAM24、BEAM44、BEAM188、BEAM189八种。
其中BEAM3、BEAM23、BEAM54是2D梁单元BEAM4、BEAM24、BEAM44、BEAM188、BEAM189是3D梁单元。
有两种基本的梁单元理论Timoshenko剪切变形理论和Euler—Bernoulli两种理论。
其中Euler—Bernoulli梁理论即经典梁理论也称工程梁理论。
其中BEAM3、BEAM23、BEAM54、BEAM4、BEAM24、BEAM44是基于Euler—Bernoulli梁理论BEAM188、BEAM189是基于Timoshenko梁理论。
ansys梁单元残余应力
ansys梁单元残余应力
在ANSYS中，可以使用梁单元（BEAM）来分析梁结构的应力情况，包括残余应力。
梁单元是一种特殊类型的有限元单元，适用于分析细
长结构，如梁、柱等。
要分析梁单元的残余应力，可以按照以下步骤进行操作：
1. 创建梁单元：在ANSYS中，可以使用梁单元命令或者通过界
面选择梁单元类型来创建梁单元。
例如，使用梁单元命令BEAM188可
以创建混凝土梁单元。
2. 定义梁单元的几何和材料属性：在命令行或者界面中输入相
关指令，定义梁单元的几何尺寸、材料属性、截面特性等。
3. 添加约束条件：根据实际情况，在梁单元的节点上添加适当
的约束条件，如固定边界条件、荷载等。
4. 进行静态分析：在ANSYS中，选择适当的静态分析命令或者
界面选项，进行梁单元的应力分析。
5. 查看结果：完成分析后，可以使用ANSYS的后处理工具查看
梁单元的残余应力分布。
可以选择显示应力云图、应力剖面图或者某
个位置的残余应力数值等。
需要注意的是，在进行梁单元的应力分析时，应根据具体情况选
择合适的材料力学模型和加载条件，并对边界约束条件进行正确设置，以获得准确的残余应力结果。
在ANSYS中梁单元如何自定义截面
第一步：用cad画图一个箱梁截面并导出.sat文件，假设文件名为cu 1.（1）画出截面（2）尺寸截面导入进ANSYS中，ANSYS截面尺寸大小为cad在测量工具显示下的大小。
与CAD改变单位无关。
（3）建立面域，把线框建立成面CAD面域命令region选中外围轮廓生成面域1再重复一次命令选中内轮廓，生成面域2。
导入到ANSYS中会有两个面用布尔运算（asba）生成箱梁面或者用面域减命令（su），面域1减去面域2，导入后则生箱梁截面。
（4）移动位置截面移动到坐标原点附近，便于在ANSYS中定位。
例如，在cad中的x-z平面画一个矩形面，形心在原点处，其导入后的面在ANSYS总体坐标系的x-z面上，形心在原点处。
（5）将cad中的面域导出为sat文件将sat文件放入到工作目录中第二步：将生成的文件名为cu的.sat文件导入ansys中~SATIN,cu,sat,,all,0 用的时候只需要修改cu这个文件名即可应用1直接利用此截面进行建模FINISH/CLEAR/prep7et,1,solid45mp,ex,1,2.10E11 !钢材mp,dens,1,7850*1.34mp,nuxy,1,0.3~SATIN,section,sat,,all,0k,,,,25l,14,15vdrag,1,,,,,,15VATT,1,,1esize,0.3VSWEEP,all应用2建立梁单元自定义截面Finish/clear/prep7et,1,mesh200 ! 采用mesh200辅助单元进行导入截面的网格划分，不参与计算，只是辅助划分网格。
keyopt,1,1,7 ！设置单元的附加功能，此处为划分的单元为3D八节点四边形单元。
~SATIN,cu,sat,,all,0 !导入截面aatt,1,,1aesize,all,1 ! 对导入的截面划分单元，可以自行调整单元大小amesh,allsecwrite,cu,sect,,1, 这个命令为截面导出命令，cu代表导出文件的名称,会在ANSYS当前工作做目录输cu.sec文件。
ANSYS中的梁单元
ANSYS中的梁单元ANSYS中的梁单元2010-03-21 20:18:01| 分类：Ansys | 标签：|举报|字号大中小订阅当一个结构构件的一个方向尺寸远远大于另外两个方向的尺寸时，3D构件就可以理想化为1D构件以提高计算效率。
这样的单元有两类：以承受轴向拉压作用为主的杆单元，和承受弯曲作用为主的梁单元。
ANSYS提供的单元类型中共有9种梁单元，分别为BEAM3, BEAM4, BEAM23, BEAM24, BEAM44, BEAM54, BEAM161, BEAM188, BEAM189。
在结构分析中常用的是BEAM4和BEAM188或BEAM189这三中梁单元。
BEAM4单元BEAM4单元是一种具有拉压弯扭能力的3D弹性单元。
每节点6个自由度。
BEAM4单元的定义包括：几何位置的确定，单元坐标系的确定，截面特性的输入。
BEAM4单元包含两个节点(i，j)或三个节点(i，j，k)，k为单元的方向节点；单元的截面特性用实常数(REAL)给出，主要包括截面(area)，两个方向的截面惯性矩(IZZ)和(IYY)，两个方向的厚度(TKY和TKZ)，相对单元坐标系x轴的方向角(THETA)，扭转惯性矩(IXX)。
其中惯性矩，厚度，方向角都是在单元坐标系下给出的。
BEAM4单元坐标系的方向确定如下：单元坐标系X轴由节点i，j连线方向确定由i指向j；对于两节点确定的BEAM4单元，若方向角theta=0，则单元坐标系y轴默认平行于整体坐标系的x-y平面；若单元坐标系x轴与整体坐标系z轴平行，则单元坐标系y轴默认平行整体坐标系的y轴，z轴由右手法则判定；若用户希望自己来控制单元绕单元坐标系x轴的转动角，则可以通过方向角theta或第三个节点k来实现，i，j，k确定一个平面，单元坐标系的Z轴就在该平面内。
可以用下列命令查看单元坐标系及截面：/ESHAPE, 1/PSYMB, ESYS说明：在指定网格划分属性时，可将某一关键点作为方向点属性赋予所需划分的线，这样就生成包含3个节点的梁单元。
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《ANSYSElements 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（lyy，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GUI菜单路径Mai nMenu >Ge neralPostproc>ListResul命令目的ts>PRSSOSectio nSolutio nUtilityMe nu>打印梁截面结果(BEAM44不支持)SECTYList>Results>Sectio nSolutio nMainMenu >Preprocessor>Secti on s>-Be am-Com mon Sect nsMai nMenu>用SEID关联截面子类PESECDA TASECOF FSET型Preprocessor>Secti on s>-Beam-Custom Sectns>ReadSectMeshMainMenu >Preprocessor>Secti on s>-Be am-Common Sect nsMainMenu >Preprocessor>Secti on s>-Be am-Common Sect nsMai nMenu>定义截面几何数据定义梁截面的截面偏SECCO NTROLSSECNU M离Preprocessor>Secti on s>-Beam-Custom Sectns>ReadSectMeshMainMenu >Preprocessor>Secti on s>-Beam-Add/Edit 值Mai nMenu >Preprocessor>-Attributes-D efine>DefaultAttribsMai nMenu>覆盖程序计算的属性SECPL OT的Preprocessor>-Modeli ng-Create>Eleme nts>ElemAttributesMainMenu >Preprocessor>Secti on s>-Be am-PlotSecti on识别关联到一个单元SECID按比例显示梁截面的几何形状-Beam-CustomSect ns>ReadSectMesh MainMenu >Preprocessor>Sectio ns>Lis tSectio nsUtilityMe nu>SLIST List>Properties>Sectio nPropertiesUtilit汇总截面特性 yMe nu >List>Properties>SpecifiedSection PropertiesSDELE Mai nMen u>Preprocessor>Sectio ns>Del TE eteSecti on 参阅《ANSYS Comma nds Refere nee 可以得到横截面命令的完整描述。
ansys-apdl中梁单元施加温度作用的研究
ansys-apdl中梁单元施加温度作用的研究温度在结构力学研究中同样具有重要地位，它可以直接引起材料力学特性的质变，从而影响结构的力学行为。
ANSA软件基于ANSYS APDL（ANSYS主程序语言）平台，可以有效的模拟多种有限元结构的温度功能，在求解梁受温度作用的问题时也同样有相当强大的能力。
ANSA软件可以模拟温度的渐变变化和瞬态温度的变化，同时还可以进行多场温度边界条件的考虑，以实现更精确的计算。
一般情况下，在使用ANSA软件进行梁单元施加温度作用的分析时，首先进行有限元计算模型的构建，采用相应的单元、刚度矩阵和荷载参数，对梁结构进行有限元求解。
然后建立相应的Heat Transfer （温度传递）模型，建立单元类型、荷载类型以及温度类型等参数，进行温度传递属性的设定。
通过设置初始温度、热流密度和外界热源，梁单元的温度状态就可以确定。
当符合热传导方程式的热传导属性参数设定完成之后，梁单元就可以施加外界温度作用。
求解过程中，可以采用多种数值解法，从而获得准确的温度应力场分析结果。
以上是ANSA软件中梁单元施加温度作用的研究的基本步骤，其优势在于精确的温度分析、可视图形及统计分析结果、求解时间低等，这些特性让ANSA软件在求解梁受温度作用的问题上极具优势。
另外，在进行梁受温度作用的研究时还需要关注数理模型的准确性。
不同的材料受温度作用所产生的温度应力分布和变形表现会有差异，并且温度应力分布复杂，这就要求ANSA软件在考虑温度作用时必须采用精细的有限元网格结构以及多元数学模型，以便更加确切地确定温度应力场，为有效分析考虑多因素影响作准确的辅助。
因此，ANSA软件在求解梁单元受温度作用的问题方面有其独特的优势，其具有准确的热学模型、高效的求解技术以及准确的数学分析，使其成为求解梁受温度作用的有力工具。
在梁受温度作用的研究中，ANSA软件通过应用有限元计算技术、考虑温度边界条件和多因素影响，可以实现复杂的温度应力分析，为结构力学研究发挥十分重要的作用。
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B. 梁网格划分
• 使用定位关键点的例子:
B. 梁网格划分
• 使用Mesh Tool的单元属性指定线属性 (或选择想要的 线和使用 LATT 命令).
拾取线
BEAM188 & 189 单元的附加属性
B. 梁网格划分
步骤2 :线分隔 • 对 BEAM188 和 189 单元,不主张把整个梁当作一个单元 • 使用 Mesh Tool的 “Size Controls”指定想要的线分隔数 (或用 LESIZE 命令).
单元分类
• 1 点单元：MASS
• 2 线单元：LINK、BEAM、PIPE、COMBIN • 3 面单元：PLANE、SBiblioteka ELL • 4 体单元：SOLID
梁单元
梁单元
• 梁单元是三维结构的一维理想化线单元 • 比实体及壳单元更加高效，应用于:
– – – – 建筑结构 桥及路面 运载工具(吊车、有轨车、公共汽车) 等等
– 能用于大多数梁结构 – 支持线性及非线性分析，包括塑性、大变形及非线性 屈曲 – 前后处理阶段都易于使用 – 允许不同材料梁截面,可以施加初应力 KEYOPTIONS: KEYOPT(3)
A. 梁属性
梁截面
• 对 BEAM188 和 189单元的完整定义包 括对横截面属性的定义。 • BeamTool提供了方便的操作. – Preprocessor > Sections > Common Sectns... – 选择想要的形状，然后输入尺寸 – 按 Preview 按钮观看形状,然后按 OK. – 若有多个横截面，必须给每个横截 面指定编号（任意定义名称）
C.加载, 求解， 结果
• 获取解答: – 先保存数据库文件. – 求解. (或把载荷写入载荷步文件，然后求解所有载荷 步) • 查看结果的方法同应力分析相同: – 观察变形 – 观察反力 – 画内力、应力、应变图
截面结果：*get,par,secr,
B. 梁网格划分
步骤1: 线属性 • 梁网格划分的线属性包括: – 材料号 – 横截面号 – 定位关键点 （截面z方向） • 相对于梁轴线，横截面是怎样定位。 • 必须指定所有横截面类型. • 单个关键点可以分配给多条线 ( 即，不需要为每条 线指定单个关键点)。 • 每条线的端点都有它的定位关键点，允许横截面绕 梁轴线扭转。
B. 梁网格划分
• 网格划分完成后,接着施加荷载并求解
C.加载, 求解， 结果
• 梁的典型加载包括: – 位移约束 • 施加在节点或关键点上 –力 • 施加在节点或关键点上 – 压力 • 施加在单位长度上 • 施加在单元表面上 • Solution > Apply > Pressures > On Beams – 或 使用SFBEAM 命令 – 重力或离心力 • 作用在整个结构上
A. 梁属性
预览梁截面属性
自定义梁截面属性
A. 梁属性
材料属性
• 线性和非线性材料属性均可 • 所有梁的属性定义好以后，下一步是对几何模型进行网 格划分
B. 梁网格划分
• 用梁单元对几何模型做网格划分包括三个主 要步骤: – 指定线的属性 – 指定线分隔 – 划分网格 • MeshTool 提供了上述三个步骤的便利操作
A. 梁属性
• 首先形成几何模型－通常是关键点和线的框架 • 然后定义下列梁属性: – 单元类型 – 截面特性 – 材料
A. 梁属性
单元类型
– BEAM188 — 3-D, 线性 (2-node) – BEAM189 — 3-D, 二次 (3-node)
• ANSYS 有多种梁，建议采用BEAM188 & 189
B. 梁网格划分
步骤3:生成网格 • 先保存数据库文件 (Toolbar > SAVE_DB 或使用SAVE 命令). • 按下Mesh Tool中的 Mesh 按钮 (或执行 LMESH,ALL命令) 生成网格
拾取线
B. 梁网格划分
• 在单元绘图中显示横截面形状, 激活显示单元形状: – Utility Menu > PlotCtrls > Style > Size and Shape… – 或使用命令 /ESHAPE,1