Ansys中文帮助-单元详解-BEAM189
ANSYS中BEAM189使用方法
BEAM1893 -D三节点梁：MP ME ST PR PRN DS DSS < > < > < > < > PP EME MFS产品限制BEAM189元素说明该BEAM189单元适合于分析细长到中等粗短/厚梁结构。
该元素是基于Timoshenko梁理论，其中包括剪切变形效果。
该元件提供无节制的翘曲和横截面的受限制翘曲的选项。
该元素是在3 -D的二次三节点梁单元。
用默认设置，六个自由度的发生在每一个节点，这些包括在x，y和z方向和旋转围绕x ，y和z方向的平移。
一个可选的第七个自由度（横截面的翘曲）是可用的。
该元件是非常适合于线性，大旋转，和/或大应变非线性应用。
该元件的应力刚，默认情况下，在与NLGEOM ，ON任何分析。
所提供的应力刚度使本单元能分析弯曲，横向及扭转稳定问题（用特征值屈曲或折叠的研究与弧长方法或非线性稳定）。
弹性，塑性，蠕变等非线性材料模型的支持。
与此元素类型相关联的横截面可以是内置了部分引用一个以上的材料。
图189.1 ：BEAM189几何BEAM189单元技术和使用建议BEAM189是基于Timoshenko梁理论，这是一个一阶剪切变形理论：横向剪切应变是通过横截面恒定的，也就是说，横截面保持平面和变形后的失真。
该元件可用于纤细或粗壮的横梁。
由于一阶剪切变形理论的局限，细长到中等厚度的光束可以被分析。
使用一个梁结构（GAL2 / （EI））的长细比，判断该元素的适用性，其中：Ğ剪切模量一的横截面的面积L该成员的长度（而不是元素的长度）EI抗弯刚度使用一些全局距离的措施，而不是在单个元素的尺寸立足它计算出的比率。
下图显示了悬臂梁受小费荷载横向剪切变形的估计。
虽然结果不能外推到其他应用程序中，例如可以很好地充当一般准则。
一个长细比大于30的建议。
图189.2 ：横向，剪切变形预测长细比（GAL2 / （EI ））季莫申科δ/ δ欧拉- 伯努利251.120501.0601001.03010001.003这些元素都支持横向剪切力和横向剪切应变之间的弹性关系。
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单元介绍
ansys 2D 3D单元2-D LINK1 3-D LINK8 LINK10 LINK11 LINK180结构梁单元2-D BEAM3 BEAM23 BEAM543-D BEAM4 BEAM24 BEAM44 BEAM188 BEAM189结构线单元2-DLINK1单元可用于不同的工程应用中，依具体的应用，该单元可模拟桁架、链杆及弹簧等。
该二维杆单元每个节点的自由度只考虑x,y两个方向的线位移，是一种可承受单轴拉压的单元。
因为只用于铰接结构，故本单元不能承受弯矩作用。
结构线单元3-DLINK8单元是这种单元LINK1的三维情况。
LINK10 元素描述LINK10 是一种3 D 轴向拉或压的杆单元，有双线性刚度阵。
在仅处于拉状态时，如果进入压状态（在模拟松弛的电缆或松弛的链情况) 时，刚化被取消。
它也能被用于动态分析( 由于惯性或阻尼作用)，此时希望使用松弛单元的特性但是单元的运动不是主要的。
This element is a line version of SHELL41 with KEYOPT(1) = 2, the “cloth” option.如果分析的目的要研究元素(由于没有松弛元素) 的运动, 应该用一种相似不会松弛的单元, 像LINK8 或PIPE59。
LINK10 也不能在最后结果是拉状态并且该处是集中力的情况时使用，但是迭代收敛结果可以使用在松弛条件。
（LINK10 should also not be used for static convergence applications where the final solution is known to be a taut structure but a slack condition is possible while iterating to a final converged solution.）如果要使用LINK10，那么因为这种原因，应当使用一种不同的单元或缓慢运动技术。
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。
ansys技巧总结_用BEAM188和189单元划分单元
ansys技巧总结_用BEAM188和189单元划分单元
简要介绍资料的主要内容,以获得更多的关注
为什么在用BEAM188和189单元划分单元时会有许多额外的节点？可不可以将它们删除？
BEAM188和189是ANSYS从5.5版本开始起增加的新的梁单元，它的最大特点是支持梁截面形状显示，可以考虑剪切变形和翘曲，同时也支持大转动和大应变等非线性行为，而且也可以直接显示梁截面上的应力和变形。
在用BEAM188和189建模时必须先定义截面形状，而且必须指定一个方向点，在形成的每个梁单元中都会生成一个方向节点（即额外节点），它是梁单元的组成部分，所以不能被删除。
ANSYS单元中文介绍
Ansys单元的类型及选择
梁单元
东南大学土木学院秦卫红
Ansys单元的类型及选择
常用梁单元分类
常用梁单元
二维梁单元 BEAM3、BEAM２3、BEAM54
三维梁单元 BEAM４、BEAM24、BEAM44
三维有限应变单元 BEAM188、BEAM189
东南大学土木学院秦卫红
东南大学土木学院秦卫红
Ansys单元的类型及选择
输入数据
该单元的几何，节点位置以及坐标系见图1，单元
通过两个节点、横截面、初始应变或间隙以及各 项同性材料特性来定义。单元的X轴是沿着节点I 到节点J的单元长度方向。 单元的初始应变（ISTRN）由Δ/L给出，这里 Δ为 单元长度的变化量。对于受拉（缆）选项，负的 应变值表示其处于松弛状态。对于受压（裂口） 选项，正的应变值表示其处于裂开状态。LINK10 单元在每个节点上有三个自由度：沿节点坐标系 X、Y、Z方向的平动，不管是仅受（缆）选项， 还是仅受压（裂口）选项，本单元都不包括弯曲 刚度。
东南大学土木学院秦卫红
Ansys单元的类型及选择
LINK8的假定和限制
杆件假设为均质直杆，在其两端点受轴向
荷载作用； 杆长应大于0，即节点I，J不能重合； 杆件必须位于X－Y平面且截面面积要大于0； 温度沿杆长为线性变化； 位移函数表明杆件应力均匀； 初始应变也参与应力刚度矩阵的计算。
Ansys单元的类型及选择
Beam4是一种可用于承受拉、压、弯、扭的三维弹性梁单 元。这种单元在每个节点上有六个自由度：x、y、z三个 方向的线位移和绕x,y,z三个轴的角位移。可用于计算应力 硬化及大变形的问题。 Beam188与Beam189相对Beam4的第一个突出点是具有 更出色的截面数据定义功能和可视化特性，横截面定义指 垂直于梁的轴向的截面形状。ANSYS提供了11种常用梁 截面形状，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（如lyy，lzz等），并通过求解泊松方程得到弯曲 特征。第二个突出点是Beam188与Beam189自动考虑了剪 切变形。 采用BEAM4建模时，直接输入截面特性：两个主轴的 惯性矩，高度，宽度，面积。ANSYS处理时直接调入参 数计算。对于所有截面型式模型中均显示为矩形，但对非 矩形截面时并不是简单的等效为矩形，在双向受力时按等 效矩形计算是错误的。 东南大学土木学院秦卫红
ANSYS-Beam188单元应用
Beam188/189单元基于Timoshenko梁理论（一阶剪切变形理论：横向剪切应变在横截面上是常数，也就是说，变形后的横截面保持平面不发生扭曲）而开发的，并考虑了剪切变形的影响，适合于分析从细长到中等粗细的梁结构。
该单元提供了无约束和有约束的横截面的翘曲选项。
Beam188是一种3D线性、二次或三次的2节点梁单元。
Beam189是一种3D二次3节点梁单元。
每个节点有六个或者七个自由度，包括x、y、z 方向的平动自由度和绕x、y、z 轴的转动自由度，还有一个可选择的翘曲自由度。
该单元非常适合线性、大角度转动或大应变非线性问题。
beam188的应力刚化选项在任何大挠度分析中都是缺省打开的，从而可以分析弯曲、横向及扭转稳定问题(进行特征值屈曲分析或（采用弧长法或非线性稳定法）破坏研究)。
Beam188/beam189单元支持弹性、塑性，蠕变及其他非线性材料模型。
这种单元还可以采用多种材料组成的截面。
该单元还支持横向剪力和横向剪应变的弹性关系，但不能使用高阶理论证明剪应力的分布变化。
下图是单元几何示意图：该单元的几何形状、节点位置、坐标体系和压力方向如图所示，beam188 由整体坐标系的节点i 和j 定义。
对于Beam188梁单元，当采用默认的KEYOPT(3)=0，则采用线性的形函数，沿着长度用了一个积分点，因此，单元求解量沿长度保持不变；当KEYOPT(3)=2，该单元就生成一个内插节点，并采用二次形函数,沿长度用了两个积分点，单元求解量沿长度线性变化；当KEYOPT(3)=3，该单元就生成两个内节点，并采用三次形函数,沿长度用了三个积分点，单元求解量沿长度二次变化；当在下面情况下需要考虑高阶单元内插时，推荐二次和三次选项：1）变截面的单元；2）单元内存在非均布荷载（包含梯形荷载）时，三次形函数选项比二次选项提供更好的结果。
（对于局部的分布荷载和非节点集中荷载情况，只有三次选项有效）；3）单元可能承受高度不均匀变形时。
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。
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Ansys中文帮助-单元详解-BEAM189BEAM189—3-D二次有限应变梁MPMESTPRPPED元素描述BEAM189适合于细长的stubby/thick的梁结构。
元素基于Timoshenko梁理论。
包含切应变。
BEAM189是二次（3-节点）3-D梁元素。
BEAM189每个节点有6到7个自由度，自由度的具体数目取决于KEYOPT（1）。
当KEYOPT（1）=0（默认）时，每个节点有6个自由度。
即x，y，和z方向的平动和绕其的转动。
当KEYOPT（1）=1时，会加上第7个自由度（翘曲量）。
此元素能很好的适用于线性，大转角，和非线性大应变的情况。
BEAM189包含有应力刚度，在默认情况下，任何分析中NLGEOM，ON。
应力刚度使得元素能够进行弯曲（flexural），侧向弯曲（lateral），和扭转稳定性（torsional stability）的分析。
BEAM189能够用SECTYPE，SECDATA，SECOFFSET，SECWRITE，and SECREAD 定义任何截面形状。
（支持）弹性（elasticity），潜变（creep），和塑性（plasticity）的特性。
BEAM189 3-D二次有限应变梁输入数据元素的几何形状，节点位置与坐标系统均如图BEAM189所示。
BEAM189在全局坐标系中由节点I，J，和K来定义。
节点L是元素所必需的方向定义节点。
关于元素划分中的方向节点，详见GeneratingaBeamMeshWithOrientationNodes 于ANSYSModelingandMeshingGuide中。
同样于同一本书在QuadraticElements （MidsideNodes）可见关于中节点（midsidenodes）的描述。
在LMESH和LATT 命令描述中可见节点L的自动生成。
关于低次（low-order）梁可见BEAM188。
此梁元素在空间中是单维的线元素。
截面形状用SECTYPE和SECDATA命令（可见ANSYSCommandsReference）独立描述。
每一个截面形状均特定一个ID号（SECNUM）。
截面号是特定的元素属性。
梁元素是基于Timoshenko梁理论的，这是一个一阶切应变理论：横向切应变在截面中是常量；也就是说截面在变形后仍是平面。
BEAM188是一阶Timoshenko梁元素，它用一个点在长度上来（代替截面）。
应此当在节点I和J 上使用SMISC参数的话会显示每个端点节点的形心。
BEAM188能被用于细长（slender）或粗壮（stout）的梁。
因为一阶切应变理论的限制，自有适当厚度的梁能被分析。
梁结构上的细长比（GAL2/（EI））能够用来判断是否采用此元素：G 切变模数A 截面面积L 构件长度EI 弯曲刚度在整体（偏移）距离而不是单个元素的情况下记录这个比值是重要的。
悬臂梁受向下的负载提供了悬臂梁在受向下的负载的情况下横向切应变的一个估评。
虽然这个结果不能外推到所有的情况，但可以作为一个指导。
我们推荐细长比应大于30。
悬臂梁受向下的负载SlendernessRatio（GAL2/（EI）>30）Timoshenko/Euler-Bernoulli25 1.12050 1.060100 1.0301000 1.003 元素能提供一个横向剪切力与横向切应变的弹性关系。
你可以用实常量来定义横向剪切刚度。
扭转变形的St.Venant翘曲决定了一个综合状态，它可以使（材料）在屈服后的切应力变得平均。
ANSYS不提供对横截面或可能出现塑性屈服的横截面上的扭切分布情况的换算。
应此因扭转负载而引起的大的非弹性的变形应当进行讨论，（ansys）也会检查并给处警告。
在这种情况下推荐用实体或壳模型来代替。
在默认情况下BEAM189元素假设横截面上的弯曲很小可以被忽略（KEYOPT （1）=0）。
你可以使用KEYOPT（1）=1来打开弯曲度的自由度。
如果此自由度被打开那每个节点会有7个自由度：UX，UY，UZ，ROTX，ROTY，ROTZ，和WARP。
BEAM188允许用一个轴向延伸率的函数来改变横截面的转动惯量。
默认情况下元素横截面的面积可以改变，但元素的体积在变形前后是相同的。
此默认同样适用于elasto-plastic情况。
使用KEYOPT（2），你能使横截面面积为一个常量或保持不变。
元素的输出在元素的积分位置和横截面的积分点上都是有效的。
梁在长度方向的积分点（高斯点）如（图）积分位置所示。
二次线性有限应变梁元素的积分位置截面的应力与力（包含弯矩）都是在积分点上获得的。
元素基本点的输出会外推到元素的节点。
BEAM189的一些剖面关联量（面积的积分，位置，泊松比函数，函数的导数等等），在使用SECTYPE和SECDATA命令定义截面时会自动分配到一个序列号。
每一个截面区域预定为由9个节点组成。
截面区域模型举例说明矩形块和槽形块的模型情况。
每个单元有4个积分点。
BEAM189截面区域模型BEAM189提供剖面积分点和节点的结果输出。
但你仅能查看边界上的输出。
（PRSSOL打印BEAM188剖面节点和积分点的解。
应力和应变是在节点上的，塑性应力，塑性功，潜变应变则是在积分点上。
）当元素的材料具有非线性状态或有通过剖面的温度时，计算是在积分点上进行的。
在大量通用弹性应用中]，元素采用剖面积分点的pre-calculated特性。
应此，应力与应变的输出均是经过了积分点的计算的。
如果截面分配了次截面ASEC，那么只有一般性的应力与应变（轴向力，弯矩，切向应变，（弯曲）曲率，和切应力）能够输出。
3-D的轮廓图和变形显示图是不可用的。
ASEC次截面只能被作为一个薄矩形块来显示验证梁的方向。
质量矩阵与负载向量的相容性的评估，相对于使用的刚度矩阵来说是一个高阶积分。
元素提供包含相容性与集中的质量初矩阵。
使LUMPM，ON可以让质量矩阵（质量）集中。
（系统）默认使用相容性矩阵。
单位长度的质量可以用ADDMAS作为实常量来输入。
详见输入概述。
力是相加在节点上的（定义在元素主方向）。
如果形心轴不与元素主方向重合，那么附加的轴向力会引起弯曲。
（同样）如果形心和扭转中心不重合的话，扭转力也会引起扭转变形和扭矩。
应次节点的定位应当与力的中心向重合。
使用SECOFFSET命令可以适当的改变OFFSETY和OFFSETZ的幅角。
默认情况下ANSYS 用形心来定义元素的主轴。
节点和元素负载中有元素负载的描述。
压力是作为一种面负载来作用在元素表面上的，（元素的面可见）图BEAM189中带圈文字的显示。
正向压力-压力（常规形式）输入。
侧向压力以单位长度上的力来输入。
尾端压力以力（的形式）输入。
BEAM189与ansys中的其他基于埃尔米特多项式（Hermitian polynomial）的元素（f比如说BEAM4）不同，它是基于线性多项式（linear polynomials）的。
因此分布式（周延式）负载的偏移在说明中是不允许的。
此外不支持非节点上的集中力。
（必须加的话）推荐用加细元素的方法。
BEAM188计算的准确性与收敛性与元素的细化程度相关。
温度作为一种体负载可以加在每个端点节点的三个方向上。
在端点上，加在元素主方向（x-axis）上的温度是（T（0，0）），y方向上为（T（1，0）），z方向上为（T（0，1））。
第一个温度坐标T（0，0）默认为TUNIF。
如果仅定义了第一个温度，那么其他的均默认为第一个。
如果仅在节点I上输入温度，那节点J默认对应于节点I。
其他的输入形式如果未定以均默认为TUNIF。
KEYOPT（10）=1用于从用户子程序中读入初始应力数据。
用户子程序的详细叙述请见ANSYS Guide to User Program mable Features。
输入概述中给出了元素输入的一个概括说明。
BEAM189输入概述1切向应变刚度输出数据单元解的输出有两种：节点位移解包含于节点解中。
元素附加解请见元素输出定义多数情况下，我们推荐KEYOPT（8）=2和KEYOPT（9）=2。
详见ANSYSBasicAnalysisGuide f。
要在结构静态或瞬态分析中观察BEAM189的3-D不变形的形状，可以用OUTRES，MISC或OUTRES，ALL。
要在屈曲分析中观察3D模型，必须进行模态扩展（Elcalc=YESon MXPAND）。
元素输出表格中所用的符号：冒号（：）表示可以由[ETABLE，ESOL]的形式获取。
O列表是存在于Jobname.OUT 中。
R列表示存在于结果文件中。
在O或R列中，Y表示该项肯定有，数字则表示注释条件下获得，"--"表示不存在此项。
BEAM189元素输出描述见KEYOPT（6）的描述见KEYOPT（7），KEYOPT（8），KEYOPT（9）的描述自由当形心用*GET获取使用ETABLE和ESOL命令的项目和顺序号）KEYOPT（9）=0（列出了输出通过ETABLE命令采用顺序号获取的方法。
在TheGeneralPostprocessor）POST1（于ANSYSBasicAnalysisGuide和The"ItemandSequenceNumber"Table中有详细介绍。
下面是使用ETABLE和ESOL命令的项目和顺序号）KEYOPT（9）=0（BEAM189使用ETABLE和ESOL命令的项目和顺序号假定与限值。