beam188单元自定义截面的方法及预览实现
Beam188-189用法
梁的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，梁单元可以效率更高的求解。
两种新的有限元应变单元，BEAM188和BEAM189，提供了更强大的非线性分析能力，更出色的截面数据定义功能和可视化特性。
参阅ANSYS Elements Reference中关于BEAM188和BEAM189的描述。
何为横截面？横截面定义为垂直于梁的轴向的截面形状。
ANSYS提供了有11种常用截面形状的梁横截面库，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结点的数值模型来确定梁的截面特性（lyy,lzz等），并求解泊松方程得到弯曲特征。
横截面和用户自定义截面网格划分将存储在横截面库文件中。
可以用LATT命令将梁横截面属性赋给线实体。
这样，横截面的特性将在用BEAM188或BEAM189对该线划分网格时包含进去。
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关联。
2．定义截面的几何特性数值。
ANSYS中提供了下表列出的命令完成生成、查看、列表横截面和操作横截面库的功能：参阅ANSYS Commands Reference可以得到横截面命令的完整集合。
定义截面并与截面号关联使用SECTYPE命令定义截面。
下面的命令将截面号2与定义号的横截面形状（圆柱体）关联：命令：SECTYPE,2,BEAM,CSOLIDSECDATA,5,8SECNUM,2GUI: Main Menu>Preprocessor>Settings>-Beam-Common SectsMain Menu>Preprocessor>-Attributes-Define>Default Attribs要定义自己的横截面，使用子形状（ANSYS提供的形状集合）MESH。
要定义带特殊特性如lyy和lzz的横截面，使用子形状ASEC。
定义横截面的几何特性数值使用SECDATA命令定义横截面的几何数值。
ansys中地Beam188单元中文说明书
BEAM188中文说明BEAM188 —3-D 线性有限应变梁（基于Ansys 5.61的help）MP ME ST PR PP ED元素描述BEAM188 适用于分析细长的梁。
元素是基于Timoshenko 梁理论的。
具有扭切变形效果。
BEAM188 是一个二节点的三维线性梁。
BEAM188 在每个节点上有6或7个自由度，（自由度）数目的变化是由KEYOPT(1)来控制的。
当 KEYOPT(1) = 0时 (默认), 每节点有6个自由度。
分别是沿x,y,z的位移及绕其的转动。
当 KEYOPT(1) = 1时,会添加第七个自由度 (翘曲量) 。
此元素能很好的应用于线性（分析），大偏转，大应力的非线性（分析）。
BEAM188包含应力刚度，在默认情况下，在某些分析中由NLGEOM来打开。
在进行弯曲（ flexural）,侧向弯曲（ lateral）, 和扭转稳定性（ torsional stability）分析时，应力刚度应该是被打开的。
BEAM188 能够采用SECTYPE, SECDATA, SECOFFSET, SECWRITE,和SECREAD来定义任何截面（形状）。
. 弹性（elasticity）,蠕变（ creep）,和塑性（ plasticity）模型都是允许的 (不考虑次截面形状)。
图1. BEAM188 3-D 线性有限应变梁输入数据（元素的）几何形状，节点为止，即元素坐标系图示于BEAM188。
BEAM188在模型坐标系中是由节点 I 和节点 J 来定义的。
节点 K 是必需的元素方向点定义。
有关方向点的相关信息详见Generating a Beam Mesh With Orientation Nodes 在ANSYS Modeling and Meshing Guide中。
于LMESH和LATT命令说明中可见节点 K 的自动定义的详细说明。
在空间中这是一个没有量纲的元素。
截面形状是用SECTYPE和SECDATA命令(详见ANSYS Commands Reference )来独立定宓摹Ｃ恳桓鼋孛嫘巫淳囟ㄒ桓?ID 号(SECNUM)。
用 BEAM44,BEAM188,BEAM189 单元模拟线模型
7.3.3 用BEAM44,BEAM188,BEAM189 单元模拟线模型在用BEAM44、BEAM188、BEAM189 单元划分线实体前，要定义一些属性，包括：生成梁单元的材料设置属性点；要划分线的梁单元类型；以梁单元的轴向为基准的截面定位；参见《ANSYS Modeling and Meshing Guide》§7.5.2；生成梁单元的截面号。
使用LATT命令将这些属性与选择的线实体关联：命令：LATT,MAT,,TYPE,,KB,,SECIDGUI: Main Menu>Preprocessor>-Attributes-Define>Picked Lines其中：MAT--与所选择的尚未划分网格的线关联的材料号；TYPE--与所选择的尚未划分网格的线关联的类型号；KB--对应于模型中的关键点号。
所生成的梁单元的横截面按这样定向，梁的Z轴将位于由线的两端点和该关键点定义的平面；SECID--与SECTYPE命令定义的梁横截面相对应，截面号由SECNUM指定。
7.4 建立截面有两类梁截面：一般截面；自定义截面。
自定义截面可用标准的几何形状和单个材料来描述。
自定义截面可由任意几何形状定义，还可以包含若干各向同性材料。
7.4.1 使用梁工具生成通用横截面SECTYPE、SECDATA和SECOFFSET命令(Main Menu> Preprocessor>-Beam-Common Sectns)，都与GUI上的梁工具(BEAM TOOL)关联。
梁工具的样式取决于所选择的梁横截面子形状：图7-3 梁工具对话框(包括子类型下拉框)梁工具的顶部，是截面形状号(以及截面名)[SECTYPE]，中部是需要时定义截面偏移的信息[SECOFFSET]，底部是截面几何形状信息[SECDATA]。
SECDATA命令定义的尺寸取决于所选子类型。
可以单击梁工具下的Help 按钮获取所选截面的帮助信息。
如何定制Beam188189单元的用户化截面
如何定制Beam188/189单元的用户化截面ANSYS提供了几种通用截面供用户选用，但有时不能满足用户的特殊需求。
为此，ANSYS提供了用户创建截面（库）的方法。
如果你需要创建一个非通用横截面，必须创建一个用户网格文件。
具体方法是，首先创建一个2-D实体模型，然后利用SECWRITE 命令将其保存(Main Menu>Preprocessor>Sections> -Beam-Write Sec Mesh)。
该过程的细节如下：1.创建截面的几何模型（二维面模型）。
2.对所有线设置单元份数或者单元最大尺寸 (Main Menu>Preprocessor>-Meshing-Size Cntrls>-Lines-Picked Lines或使用MeshTool)。
记住：保证模型中的区格（cell）数目不能超过250个。
3.选择菜单Main Menu>Preprocessor>Sections>-Beam-Write Sec Mesh，弹出一个拾取窗口，单击Pick All拾取包含区格的所有面。
4.ANSYS自动在所有面上创建区格。
在划分网格时，ANSYS可能显示单元形状差的消息，也可以被忽略不显示，但是总能看到一条消息“Unable to mesh area....”。
如果已经完成上述工作，你清除所有面上的单元(MainMenu>Preprocessor>-Meshing-Clear> Areas)，并重复第2、3、4步，即必须重新控制网格密度。
5.如果第4步成功则弹出Write Section Library File对话框，File Name域填入一个未用过SECT文件名，Drives域指定一个截面文件存放驱动器，Directories 域指定一个截面文件存放目录，然后单击按钮OK，完成用户截面文件建立。
如果在第3步中给线指定太多单元份数，区格和节点的数目可能超过限制范围，必须清除所有面上的单元2~4步，直到获得合适数量的区格和节点。
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。
举例分析ANSYS中梁截面的自定义方法
举例分析ANSYS中梁截面的自定义方法ANSYS中自定义梁截面分析的一个例子2007-11-07 11:33:11| 分类：ANSYS学习|举报|字号订阅关于梁分析的一个例子。
首先是建立截面形式。
为了后面调试中清楚地看到方向关键点的影响，所以截面采用矩形截面。
调试的结果表明：截面的关键点是确定中性轴围绕梁纵轴转动的定位（或者说，无论怎么取方向关键点，截面的法线永远与梁的纵轴线平行，）如果大家为了测试这一点，可以采用与梁纵轴线垂直的面内的若干个关键点实验一下。
如果两个关键点造成截面取向不同，则梁沿纵轴发生扭曲。
前一个方向关键点控制的是梁的起点的方向，后一个则是终点。
而梁的起点则是你在定义梁轴线时候，位于前面的那个关键点。
在本程序中，也就是关键点5。
如果你把其改成l,6,5，则你会发现梁的扭曲方向变化了！finish/clear,nostart/prep7et,1,82 !注意划分截面单元需要用PLANE82单元。
此处千万别用梁单元mp,prxy,1,1/3 !定义泊桑比mp,ex,1,2.07e11 !定义弹性模量k,1,0,0k,2,400,0k,3,400,40k,4,0,40a,1,2,3,4!lsel,all!lesize,all,0,,4!smrtsize,5!其实上面这三条命令这样划分网格也可以，但是没有下面的方法好。
下面更好控制网格质量。
asel,all !选择所有的面esize,,5 !确定划分网格的大小，每边划成5份。
如果你愿意，也可以改变网格数量。
amesh,all !给截面划分网格secwrite,jm2,sect,,1 !将截面命名为jm2.sect写入当前工作目录中去。
!下面开始建立梁中轴线。
注意截面保存后，生成的关键点、面、线等都已经不存在，所以即使不重新开始，!编号也是重新开始。
但是我还是重新开始，清空了内存数据。
finish/clear,nostart/prep7et,1,188 !定义梁单元，该单元必须是支持采用自定义截面的单元类型。
beam188和beam189单元格栅.
Beam188和beam189单元格栅用过ANSYS的童鞋们都知道beam188/189采用自定义截面的方式做变截面箱梁几乎不可能，因为他们要求变截面两端的面网格划分模式相同(不仅要保证不同截面划分单元数目相同，而且还要求每个单元的节点编号相同、栅格数目顺序对应)，所以明确188/189单元的栅点、角栅点和积分点位置及其序号就显得尤为重要。
1.首先要明确ANSYS中拓扑的一些问题。
(1)怎样才能保证起始和末端截面的拓扑正确对应？要想保证拓扑正确，只需要首末两端截面mesh后的栅格数目、顺序对应即可。
(2)现在先明确一下什么是栅格？对于188/189单元，自定义截面不仅要画出几何模型，还需要进行网格划分。
划分后的每个网格就是一个栅格。
每个栅格定义在边界上8个点和中心的1个点合称为栅点，每个栅格又有4个积分点。
(3)如何查看截面的栅格？假设待查看的截面编号为1，用secplot和slist命令来画出截面上的栅格、栅点以及积分点分布。
Secplot,1,3 !查看截面1的栅格分布Slist,1,,,1,all !列表显示截面1的栅格、栅点以及积分点具体信息Slist可以帮助我们看到截面的各个节点坐标，每个栅格的节点组成，栅点坐标，积分点坐标，这些信息在beam188/189单元后处理时也是很有帮助的。
(4)节点号的对应问题？对应单元的节点号位置和顺序必须相同。
如果其实和末端截面按照相同的建模方法建立模型并划分单元，那么节点号肯定是对应相同的。
如果有人说用直接建模法来定义截面，进而创造栅格相同而节点不同的情况，我觉得这是不可行的。
因为plane82单元只需要8个节点来定义，单元中间的节点没有办法定义。
所以我认为在平时的应用中，只要我们建立截面时注意建模方法的对应相同，使得栅格数目顺序对应，拓扑就不是问题。
2.获取不同截面栅格的方法目前我的获取方法是这样子的：建立一个截面（ANSYS自己有的截面形式），然后查看栅点，栅格，积分点信息（SLIST,1,,,FULL !对截面参数进行列表），然后手动标号。
ansys中的Beam188单元
BEAM188BEAM188 — 3-D 线性有限应变梁（基于Ansys 5.61的help）MP ME ST PR PP ED元素描述BEAM188 适用于分析细长的梁。
元素是基于Timoshenko 梁理论的。
具有扭切变形效果。
BEAM188 是一个二节点的三维线性梁。
BEAM188 在每个节点上有6或7个自由度，（自由度）数目的变化是由KEYOPT(1)来控制的。
当 KEYOPT(1) = 0时 (默认), 每节点有6个自由度。
分别是沿x,y,z的位移及绕其的转动。
当 KEYOPT(1) = 1时,会添加第七个自由度 (翘曲量) 。
此元素能很好的应用于线性（分析），大偏转，大应力的非线性（分析）。
BEAM188包含应力刚度，在默认情况下，在某些分析中由NLGEOM来打开。
在进行弯曲（ flexural）,侧向弯曲（ lateral）, 和扭转稳定性（ torsional stability）分析时，应力刚度应该是被打开的。
BEAM188 能够采用SECTYPE, SECDATA, SECOFFSET, SECWRITE,和SECREAD来定义任何截面（形状）。
. 弹性（elasticity）,蠕变（ creep）,和塑性（ plasticity）模型都是允许的 (不考虑次截面形状)。
图1. BEAM188 3-D 线性有限应变梁输入数据（元素的）几何形状，节点为止，即元素坐标系图示于BEAM188。
BEAM188在模型坐标系中是由节点 I 和节点 J 来定义的。
节点 K 是必需的元素方向点定义。
有关方向点的相关信息详见Generating a Beam Mesh With Orientation Nodes 在ANSYS Modeling and Meshing Guide中。
于LMESH和LATT命令说明中可见节点 K 的自动定义的详细说明。
在空间中这是一个没有量纲的元素。
截面形状是用SECTYPE和SECDATA命令(详见ANSYS Commands Reference )来独立定宓摹Ｃ恳桓鼋孛嫘巫淳 囟ㄒ桓?ID 号(SECNUM)。
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beam188单元自定义截面的方法及预览实现
第一部分
定义cross section 文件：
1，2种方法，一种可以在autocad种画好图形，存为".sat"格式，然后再通过ansys的i mport端口导入，一种是直接在ansys里画好。
2，对导入或画好的图形进行网格划分，用plane82网格划分好后（一定完成网格的划分，注意不是预划分），选择precessor-section-beam：首先选择write from area，定义为一个.sect文件
3，然后选择read section mesh 定义section name 和section library file.选择完成。
4，绘制beam188单元，完成后，定义单元横截面属性：meshing-mesh attribute-default attributes 在section number处，选择刚才定义的横截面文件（如果提示没有定义的横截面文件，选择read section mesh 定义section name 和section library file.再重新读取一次，再meshing-mesh attribute-default attributes 在section number处，选择刚才定义的横截面文件）。
到现在，beam188单元的自定义截面就定义成功了。
第二部分
下面就是怎么实现三维预览的问题了，必须要先给beam188单元划分完网格之后，才能实现三维预览，实际上，从现实三维图形的命令中，我们也能够知道，
所谓的三维预览，实际上只是针对element才起作用的，element肯定是在划分完网格后才有的有限元单元。
因此，三维预览的方法：
1，给beam188单元划分网格（一定完成网格的划分，注意不是预划分）。
2，选择plotctrl-style-size and shape，在displace of element 后的方格中打上勾。
3，replot，你就会看到你定义的横截面已经显示在整个beam188单元的通长上了。
第三部分
有可能你会看到你定义的横截面没有按照你预期的要求摆放，不用担心，那是你没有定义方向点的原因，如果走到这一步，你要完成方向点的定义的话，不得不告诉你，不得不回头到第一部分去了（第二步的工作算是废了），方法如下：
1，绘制beam188单元，完成后，定义单元横截面属性：meshing-mesh attribute-default attributes 在section number处，选择刚才定义的横截面文件。
2，在你需要刚才显示的三维图形旋转方向的坐标轴上确定一个keypoint（例如，我要让单元旋转到y轴，我就定义一个坐标为0，x，0的点）
3，选择meshing-mesh attribute-all lines 弹出line attributes对话框，将最下面的那个pi ck orientation keypoint的方框打上勾，然后就出现一个选择keypoint的箭头，选择，你刚才定义的keypoint，然后点击ok按钮。
你的定义成功。
4，完成第二部分的步骤。
你就会发现，原来的三维预览模型，转了90度了。
单元属性的修改命令：modeling-move/modify-element。