ABAQUS应用梁单元计算简支梁
abaqus 指定的梁截面方向与切线方向平行
abaqus 指定的梁截面方向与切线方向平行ABAQUS是一款高端的有限元软件，广泛应用于工程设计与分析中。
在使用ABAQUS进行梁结构分析时，有时需要指定梁截面方向与切线方向平行。
本文将详细介绍ABAQUS中指定梁截面方向与切线方向平行的原因、方法及其影响。
一、指定梁截面方向与切线方向平行的原因在进行梁结构分析时，需要指定梁截面的方向。
如果梁截面方向与切线方向不平行，那么在进行结构求解时会出现困难和错误。
因此，为了确保结构计算的正确性，必须确保梁截面方向与切线方向平行。
在ABAQUS中，指定梁截面方向与切线方向平行的原因可以从以下几个方面来看：1.结构分析的需要在进行结构分析时，需要将结构分为许多小单元，并对每个单元进行分析。
为了方便分析，需要将梁截面方向与切线方向平行，以便进行梁单元的正确建模和分析。
2.数学计算的限制在进行结构计算时，需要将结构分割为许多小单元，并建立数学模型。
对于不平行的梁截面和切线方向，数学模型的建立会更加复杂，从而增加错误发生的可能性。
3.几何约束的需要在进行结构计算时，需要对结构进行约束以保证结构的稳定性。
如果梁截面方向与切线方向不平行，那么需要进行更复杂的几何约束，以保证结构稳定性。
二、ABAQUS中指定梁截面方向与切线方向平行的方法在ABAQUS中，指定梁截面方向与切线方向平行的方法非常简单。
只需要在建模过程中，指定梁截面方向与切线方向平行即可。
具体而言，可以通过以下步骤实现：1.建立梁单元在ABAQUS中，首先需要建立梁单元。
梁单元是最基本的结构单元，它由两个节点组成，具有一定的长度、梁截面积和截面惯性矩等特点。
2.指定梁截面方向在建立梁单元后，需要指定梁截面方向。
可以通过以下方式指定：（1）选中梁单元，并打开梁单元属性对话框。
（2）在梁单元属性对话框中，选择“局部轴向向量”选项卡。
（3）在局部轴向向量选项卡中，选择“局部坐标系”选项，并指定梁截面方向。
3.指定切线方向在指定了梁截面方向后，还需要指定切线方向。
基于ABAQUS梁单元的钢筋混凝土框架结构数值模拟共3篇
基于ABAQUS梁单元的钢筋混凝土框架结构数值模拟共3篇基于ABAQUS梁单元的钢筋混凝土框架结构数值模拟1钢筋混凝土框架结构是一种常见的建筑结构形式，具有较高的承载能力和良好的抗震性能。
数值模拟是研究结构力学性能和优化设计的重要手段之一。
本文将介绍基于ABAQUS梁单元的钢筋混凝土框架结构数值模拟方法和实现步骤。
ABAQUS是一种广泛应用于结构力学和工程分析的有限元分析软件，可以模拟不同类型的结构，包括钢筋混凝土框架结构。
在ABAQUS中，钢筋混凝土框架结构使用的是梁单元（B31）和三角形单元（C3D4）。
本文将重点介绍梁单元的应用。
首先，建立模型，包括结构几何形状、截面形状、材料特性等信息。
在ABAQUS中，可以通过建立草图、绘制型材、定义截面属性等方式来创建模型。
需要注意的是，建立的模型必须符合实际结构的几何形状和尺寸要求。
其次，定义材料特性，包括钢筋混凝土的弹性模量、泊松比、屈服强度、极限强度、裂缝韧度等参数。
这些参数对于结构的强度、刚度、稳定性等性能都有很大的影响，需要根据实际情况进行精确的定义。
然后，给结构施加荷载，包括静态荷载、动态荷载、地震荷载等。
在ABAQUS中，可以通过绘制荷载分布或者定义节点荷载、边界约束等方式来施加荷载。
需要注意的是，荷载的大小和方向必须符合实际情况。
最后，进行数值模拟，求解结构的应力、应变、变形等参数。
在ABAQUS中，可以通过指定分析步数、时间步长、求解器、后处理选项等方式来进行数值模拟。
需要注意的是，模拟结果的准确性和可靠性与模型的精度、材料参数和荷载条件等因素密切相关，需要认真评估和验证。
总的来说，基于ABAQUS梁单元的钢筋混凝土框架结构数值模拟是一项复杂的工程计算工作，需要具备专业的结构力学知识和ABAQUS软件的使用技能。
在模拟过程中，需要考虑许多因素，如模型准确性、材料参数、荷载条件、求解器选项等。
因此，需要认真分析和解决各种问题，确保模拟结果的准确性和可靠性，为结构设计和施工提供科学依据。
abaqus梁单元最大主应变
abaqus梁单元最大主应变在Abaqus中，梁单元的最大主应变可以通过查看模型的应力应变结果来获得。
具体步骤如下：1.在后处理模块中，选择"Stress"或"Strain"选项卡。
2.选择相应的应力或应变分量。
3.确保模型已经完全运行，并且已经得到了收敛的结果。
4.在结果窗口中，找到"Stress"或"Strain"的表格，并查看最大主应变值。
需要注意的是，Abaqus中的梁单元是一种一维单元，主要用于模拟细长的结构，如桥梁、建筑物的梁等。
因此，梁单元的最大主应变可能会受到模型的具体尺寸、边界条件、载荷等因素的影响。
同时，还需要注意Abaqus中默认的应变单位是工程应变，即真实应变减去1。
在Abaqus中，梁单元的最大主应变（E1）可以通过以下公式计算：E1=(F/A)-(1-v)(ε1+ε2)其中：F是梁单元的力（N）A是梁单元的面积（m²）v是泊松比ε1和ε2是梁单元在x和y方向上的应变分量需要注意的是，这个公式适用于线弹性材料，并且假设梁单元是均匀的。
对于非均匀或非线性的材料，可能需要使用更复杂的公式来计算最大主应变。
弹性应变率是一个物理量，用于描述物体在受到外力作用时发生的形变速度。
它是应力和应变之间的导数关系，表示单位时间内应变的变化量。
弹性应变率可以用来描述材料的弹性和动态行为，特别是在冲击、振动等动态加载条件下。
弹性应变率可以通过材料的弹性模量和应变率之间的关系计算得出。
具体来说，弹性应变率（E）可以表示为：E=dσ/dt/(1-v^2)其中，dσ/dt是应力的时间导数，v是泊松比，E是弹性模量。
弹性应变率在材料科学、地震工程、生物医学等领域有广泛应用，可以帮助人们更好地理解材料的动态行为和力学性能。
在Abaqus中设置梁单元的最大主应变需要注意以下几点：1.确保模型正确建立：在设置最大主应变之前，需要先建立正确的模型，包括正确的梁单元类型、尺寸、材料属性等。
abaqus壳单元与梁单元连接方法之stringer的使用方法
abaqus壳单元与梁单元连接方法之stringer的使用方法壳单元与梁单元之间的连接方法通常是使用stringer（加强筋），它是一种注入壳单元的强度和刚度的方法。
在abaqus中，可以通过以下步骤使用stringer连接壳单元与梁单元：1. 首先，在abaqus中建立一个新的模型，并创建壳单元和梁单元。
壳单元用于模拟薄壳结构，梁单元用于模拟梁结构。
2. 在壳单元上选择一个合适的位置，确定需要加入stringer的区域。
可以在壳单元的一侧或两侧添加stringer。
3. 在选定的位置上创建一个曲线。
该曲线将被用作stringer的轮廓线。
可以使用abaqus中的曲线创建工具，如polyline或spline。
4. 在模型中创建stringer部分。
使用abaqus中的beam section工具创建与梁单元相匹配的截面。
确保stringer的尺寸与所需的加强效果相一致。
5. 使用曲线划分工具划分stringer的轮廓线成为多个等分段，并根据每个等分段创建stringer的剖面。
在每个等分段上，使用stiffener工具创建具有所需剖面形状的加强筋。
6. 将创建的stringer部分插入到壳单元上。
可以通过选择stringer和壳单元的相应节点来将stringer插入到壳单元上。
7. 将stringer与壳单元进行联接。
通过选择stringer和壳单元的节点进行联接，可以使用tie contact、constraint等方法进行连接。
8. 设定stringer的材料属性和边界条件。
为stringer定义材料性质，并为stringer上的节点设置恰当的边界条件。
使用stringer连接壳单元与梁单元可以提高模型的刚度和强度，使系统更加稳定。
但需要注意的是，连接过程中应根据实际工程需求和设计要求来选择合适的连接方法和参数。
abaqus梁单元后处理
abaqus梁单元后处理Abaqus梁单元后处理Abaqus是一款广泛应用于工程领域的有限元分析软件，其梁单元是常用的一种元素类型。
在进行梁单元分析后，需要进行后处理，以便得到更加详细的分析结果。
本文将介绍如何进行Abaqus梁单元后处理。
1. 节点位移和反应力的输出在进行梁单元分析后，需要输出节点的位移和反应力。
在Abaqus中，可以通过以下步骤进行输出：（1）在Abaqus/CAE中打开ODB文件。
（2）选择“Field Output”菜单，然后选择“Node Output”。
（3）在“Node Output”对话框中，选择“U”和“RF”选项，然后点击“OK”按钮。
（4）在ODB文件中，可以找到节点的位移和反应力数据。
2. 应力和应变的输出在进行梁单元分析后，需要输出梁单元的应力和应变。
在Abaqus中，可以通过以下步骤进行输出：（1）在Abaqus/CAE中打开ODB文件。
（2）选择“Field Output”菜单，然后选择“Element Output”。
（3）在“Element Output”对话框中，选择“S”和“E”选项，然后点击“OK”按钮。
（4）在ODB文件中，可以找到梁单元的应力和应变数据。
3. 梁单元的变形和应力云图的输出在进行梁单元分析后，需要输出梁单元的变形和应力云图。
在Abaqus中，可以通过以下步骤进行输出：（1）在Abaqus/CAE中打开ODB文件。
（2）选择“Visualization”菜单，然后选择“Deformed Shape”。
（3）在“Deformed Shape”对话框中，选择“Scale Factor”选项，然后设置一个合适的比例因子。
（4）点击“OK”按钮，即可得到梁单元的变形云图。
（5）选择“Visualization”菜单，然后选择“Contour”。
（6）在“Contour”对话框中，选择“S”或“E”选项，然后设置一个合适的颜色范围。
（7）点击“OK”按钮，即可得到梁单元的应力云图。
ABAQUS显式分析梁单元的混凝土、钢筋本构模型共3篇
ABAQUS显式分析梁单元的混凝土、钢筋本构模型共3篇ABAQUS显式分析梁单元的混凝土、钢筋本构模型1在ABAQUS中，梁单元是一种经常用于模拟混凝土和钢筋梁的元素。
它使用线性或非线性混凝土本构模型和钢筋本构模型来描述材料的行为，并考虑梁单元在三个方向上的应力和应变。
混凝土本构模型:ABAQUS提供了多个混凝土本构模型，它们可以用于描述混凝土的本构行为。
其中一个常用的模型是Mander本构模型，它考虑了混凝土的三个不同阶段的行为：1. 压缩阶段: 混凝土在受到压缩时会逐渐变硬，所以Mander模型使用一个非线性的应力-应变关系来描述混凝土的压缩行为。
该模型使用三个参数来描述混凝土在不同应变范围内的硬化行为。
2. 弯曲-拉伸阶段: 当混凝土受到弯曲或拉伸时，会发生一些微小的裂缝，导致其变得更容易受到破坏。
因此，Mander模型采用一个渐进应力-应变关系来描述混凝土的弯曲和拉伸行为。
该模型也使用三个参数来描述不同应变范围内的弯曲和拉伸行为。
3. 破坏阶段: 当混凝土受到极大应力时，会发生破坏。
为了模拟破坏行为，Mander模型使用两个参数来描述混凝土的弹性模量和极限应变。
当混凝土受到超过极限应变的应变时，该模型将输出一个非常大的应力值，这意味着梁单元已经破坏。
钢筋本构模型:ABAQUS也提供了多个钢筋本构模型。
其中一个常用的模型是多屈服弹塑性模型，它考虑了钢筋的应力-应变关系的多个拐点：1. 弹性阶段: 在应力小于屈服强度时，钢筋的行为是弹性的。
因此，多屈服弹塑性模型使用一个线性应力-应变关系来描述弹性阶段的行为。
2. 屈服阶段: 当钢筋的应力达到屈服强度时，它的行为将开始变得非线性。
因此，多屈服弹塑性模型使用一个拐点来描述屈服后的应力-应变关系。
该模型使用一组参数来描述每个拐点的应力和应变差。
3. 再次弹性阶段: 当钢筋的应变超过屈服点后，它的应变-应力关系将再次变得线性。
多屈服弹塑性模型也考虑了这个阶段的行为。
abaqus梁单元类型
abaqus梁单元类型abaqus梁单元类型，是指ABAQUS软件中能够处理梁体结构的有限元单元，包括BEAM188、BEAM189、BEAM T3D2、BEAM T3D2R、BEAMT3D2H等多种类型。
这些单元可以用于模拟不同的梁体结构，在结构分析和优化中发挥着重要作用。
下面将从三个方面来介绍abaqus梁单元类型。
一、单元节点对应关系ABAQUS中的每个梁单元都由两个节点以及它们之间的单元杆构成。
BEAM188、BEAM189和BEAM T3D2单元是三维梁单元，它们分别由8个、12个和2个节点定义，其中BEAM188和BEAM T3D2指定了旋转矩阵，而BEAM189采用了四元数来表示节点旋转状态。
BEAM T3D2R单元是二维梁单元，由2个节点定义，节点之间的杆沿着厚度方向被建模。
BEAM T3D2H单元也是二维梁单元，与BEAM T3D2R相似，但它支持主应力方向的旋转。
二、单元类型特点及区别不同的abaqus梁单元类型具有各自不同的特点和用途。
BEAM188单元稳定性较好，适用于大变形问题，但其计算量较大。
BEAM189单元可以模拟高度非线性的变形情况，但对计算资源的需求较高。
BEAMT3D2单元是一种轻量级的单元类型，能够模拟较大的变形，但难以处理非线性行为。
BEAM T3D2R和BEAM T3D2H可以用于模拟二维梁体，并支持旋转和主应力方向变换等操作。
三、参数设置方法在ABAQUS中，选择不同的梁单元类型，需要掌握相应的参数设置方法。
例如，BEAM188单元有多种材料模型可以选择，用户需要合理设置其弹性模量、泊松比、截面类型等参数。
BEAM189单元需要设定节点的四元素、实体材料的本构模型等信息。
BEAM T3D2单元需要输入节点坐标、截面积、弹性模量、剖分单元等信息。
BEAM T3D2R和BEAMT3D2H的设置类似，需要设定节点的坐标、材料信息、厚度和剖分等参数。
综上所述，abaqus梁单元类型在结构分析和优化中具有十分重要的作用，可用于模拟不同类型的梁体结构。
ABAQUS输出实体单元某一截面的弯矩
例子：梁长度为1500mm，均布荷载150N/mm,简支梁，输出梁中间截面弯矩
步骤：
定义输出
网格划分好之后，把需要输出弯矩的那个截面上所有的单元（element，就是一个个小方格）定义成一个SET方便以后选择：
Tools---set---Creat
再定义一个set，这个set包括这个截面上所有节点
定义完之后，然后最后算完之后：
选择截面一侧的elements （事先定义好的set）
为了方便查看有没有选错，可以把上面的HIGHLIGHT勾上，图中就会高亮显示了，方便看有没有选错。
然后就会出现：
其中双箭头的是弯矩，单箭头是剪力（经手算，这个结果很正确！！！！）
然后上面那个是这个面的主弯矩（个方向弯矩合力），看每个方向的弯矩，可以这样：
然后就有各个方向的弯矩了
双箭头的就是弯矩，单箭头是各个方向剪力
然后找到最大的那个双箭头（弯矩）的数值，就是要求的了。
Abaqus梁结构经典计算
Abaqus梁结构经典计算一榀轻钢结构库房框架，结构钢方管构件，材质E=210GPa，μ=，ρ=7850kg/m3（在不计重力的静力学分析中可以不要）。
F=1000N，此题要计入重力。
计算水平梁中点下降位移。
文件与路径顶部下拉菜单File, Save As ExpAbq02。
一部件创建部件，命名为Prat-1。
3D，可变形模型，线，图形大约范围20(m)。
选用折线绘出整个图示屋架。
退出Done。
二性质1 创建截面几何形状：Module，Property，Create Profile，将截面(1)命名为Profile-1，选Box型截面，按图输入数据，关闭。
直至完成截面(3)。
2 定义各段梁的方向：选中所有立杆，输入截面主惯性轴1方向单位矢量(1,0,0)，选中横梁和斜杆，输入截面主轴1方向单位矢量(0,1,0)，关闭。
还有好办法，请大家自己捉摸。
3 定义截面力学性质：将截面(1) Profile-1命名为Section-1，梁，梁，截面几何形状选Profile-1，输入E=210GPa，G=，ν=，ρ=7850，关闭。
直至完成截面(3) Section-3。
4 将截面的几何、力学性质附加到部件上：选中左右立柱和横梁，将各Section-1~3信息注入Part-1的各个杆件上，要对号入座。
5 保存模型：将本题的CAE模型保存为。
三组装创建计算实体，以Prat-1为原形，用Independent方式或Dependent生成实体。
四分析步创建分析步，命名为Step-1，静态Static，通用General。
注释：无，时间：不变，非线性开关：关。
五载荷1 施加位移边界条件：命名为BC-1，在分析步Step-1中，性质：力学，针对位移和转角。
选中立柱两脚，约束全部自由度。
2 创建载荷：命名为Load-1，在分析步Step-1中，性质：力学，选择集中力。
选中顶点，施加Fy=F2=-1000(N)。
六网格对部件Prat-1进行。
【word】弹性地基Timoshenko梁单元在ABAQUS软件中的应用
弹性地基Timoshenko梁单元在ABAQUS软件中的应用第31卷第4期2010年7月华侨大学(自然科学版)JournalofHuaqiaoUniversity(NaturalScience)V_oI.31No.4Ju1.2010文章编号:1000—5013(2010)04-044805弹性地基Timoshenko梁单元在ABAQUS软件中的应用杨钊,许建聪,余俊(1.同济大学岩土及地下工程教育部重点实验室,上海2000922.中南大学土木建筑学院,湖南长沙410075)摘要:利用ABAQUS软件中的自定义单元接口,采用Fortran语言开发弹性地基Timoshenko梁单元程序.通过与经典解的比较,验证所编弹性地基Timoshenko梁单元程序的准确性.该单元不仅考虑了地基弹簧受拉脱开的特点,而且还考虑了曲形梁单元内结点不在一条直线上的特点.采用所编写弹性地基梁单元分析青草沙原水过江输水工程,计算规律与已建类似工程实测结果相同.关键词:弹性地基;Timoshenko梁;ABAQUS软件;单元子程序中图分类号:TU471.2文献标识码:A在地下结构的计算领域,已有许多用于考虑结构一土体相互作用的计算方法,但是荷载结构法仍是目前使用最广泛的一种方法.为了在研究周围地层对结构的约束作用及地层对地下结构的反作用力时考虑地下结构变形,将Winker弹性地基理论引入到荷载结构法中].同时,提出弹性地基上的Timosh—enko梁,以考虑横向剪切变形对厚梁的影响.目前,大量商品化软件如MARC,SAP等均包含弹性地基梁单元,但均没有考虑地基弹簧在受拉时的脱开情况.ANSYS,ABAQUS等大型通用有限元法计算分析软件中未包括弹性地基梁单元,只能通过在梁单元结点上加弹簧单元来近似模拟弹性地基的作用[z-33.这种做法只能在梁单元足够小的情况下,才能近似等价于弹性地基作用l4].本文以ABAQUS软件为平台,开发基于Winker地基理论与Timoshenko梁理论的地基梁单元.1Timoshenko梁单元刚度阵与荷载阵设一Timoshenko梁的弯曲刚度为EI,剪切刚度为S,压缩刚度为EA,长度为L,梁上有侧向分布荷载q(z),径向集中力,集中力偶MJ,轴向集中力.因此,其总势能r5J 为//(“,cu,一I『:(塞)dl+y:Sdoo一dl+.『:()d一:q()d一P+,一(1)式(1)中:第2项为梁的剪切变形能;剪切刚度S=;G为剪切模量;A为截面积;a为校正因子,可根据截面的具体情况确定.Timoshenko梁单元的基本特点是挠度,轴向压缩量和截面转动各自独立插值.即一∑N,一∑Niu,0一∑N～0(2)式(2)中:以为单元的结点数;N是Lagrange插值多项式.将式(2)代人式(1)中,由3//=0可以得到有收稿日期:通信作者:基金项目:2009～O9—19杨~(1984一),男,博士研究生,主要从事盾构隧道数值计算和模型实验的研究.E-mail:yangzhaolp@126.con].国家自然科学基金资助项目(40872179);中国博士后科研基金资助项目(20080440652)第4期杨钊,等:弹性地基Timoshenko梁单元在ABAQUS软件中的应用449限元的求解方程为KU—P.(3)式中:K一∑,P===∑P,U===∑U;而一BTDBdl,u一[u,…,u],U一[,”,Oi],D—rE,00]r00--8N/a}0EA0},B一[BJ,…,B],B一i0ON/az0}.L00GA/JN/oz0一』\,2弹性地基梁弹性地基上,梁在荷载作用下产生变形的同时,地基土也产生了变形.根据弹性地基的局部变形理论,地基土对地基梁的反力集度Pd与地基梁的挠度∞问的关系为Pd—kd(4)式(4)中:足为地基反力系数.为了考虑地基弹簧受拉脱开,假定梁的挠度值为负值,k一0.考虑地基土的应变能后,弹性地基梁的总势能比梁的总势能多出一项l6j,即A//一I专忌d∞6d￡.(5)厶式(5)中:b为梁截面的宽度.由式(2)可得一BdU.(6)式(6)中:B一[…,B];,,一[』\,,0,O].将式(6)代人式(5),取极值即可得单元刚度阵中地基刚度附加项为Kj—IB是dBd6dz.(7)单元的总刚度阵艮由梁单元刚度阵K和地基刚度阵K5两部分叠加而成,即K—+.(8)梁单元内力计算方程为N—AE,Q一一),,M一一EIO/.(9)djrcl’式(9)中:N为轴力;Q为剪力;M为弯矩.3整体坐标系下的刚度阵假定单元的方向在整体坐标系下的方向角为以单元内任意一点为例,有U一U,l,-sin8COSB式(10)中:U,局部坐标系下第i点坐标;J;L为坐标转换矩阵,.;L一1cos 卢--sinpl00下第i点坐标,U…I一,,Y,].结合式(3),(10),可得rK一j.golDB1dZ,式(11)中:B.l一”,Bf1】],Bl=B2.结合式(6),(7)可得rKed一I嘲ikdBd,golbdl,(12)JU式(12)中:B,1一[B(1’,…,B(1,],B,=Ba,i.整体坐标系下,弹性地基梁单元刚度矩阵为K一(+,酬.(13)当由前处理所得梁单元的内部结点位于梁单元两端结点的连线上,且内部结点为梁单元的均分点时,由局部坐标与整体坐标的转换关系可得∞系1.1标坐体整门●-==_●U450华侨大学(自然科学版)2010年dl一专d,一号’.(14)在实际工程中,特别是以可能在梁单元上处处满足.采用精确积分计算剪切变形能项,将过分夸大剪切应变能的量级而造成剪切锁死.为了避免剪切锁死,对剪切变形项采用缩减积分计算].4程序编制ABAQUS提供用户单元接口子程序UEL,用户通过自定义UEI接口与求解器Standard的接口实现数据传递.UEL有其固定的书写格式与规范,与主程序共享的变量必须在子程序开关予以定义,而主程序通过ABAQUS输入文件(.inp)中的关键字”element,type=Un”来判断是否使用自定义单元.依据ABAQUS软件二次开发的约定,用户单元子程序UEL应至少包括5部分[8],分别为:ABAQUS约定的子程序题名说明,ABAQUS定义的参数声明表,用户自定义的局部变量声明表,用户编写的程序代码段和子程序返回与结束语句等.在UEL中,用户需要给出单元的结点数目,结点自由度,材料参数,通过主程序传送给UEL的结点位移及结点位移增量更新单元应力,并最终将单元刚度矩阵(AMA TRX)及单元不平衡力矩阵(RHS)提供给ABAQUS主程序进行迭代求解.4.1程序流程ABAQUS主程序进行迭代求解有如下8个步骤.(1)计算坐标转换矩阵A.(2)计算高斯积分点数与高斯积分点坐标.对于结点Timensheno梁,轴力项,弯矩项刚度,可由一1个高斯积分点精确求解;剪切项刚度需要个高斯积分点才能精确求解.但为了避免剪切锁死的发生,剪切项刚度在计算中也采用一1个高斯积分点积分.(3)计算形函数矩阵,并由式(14)～(16)计算积分系数.(4)由式(11)计算整体坐标系下梁单元的单元刚度矩阵.(5)由式(9)计算积分点处的轴力,剪力,弯矩.(6)将主程序传人的位移值代人式(2),(10),计算地基梁单元在积分点处的挠度值.如计算挠度值为负值,则取此积分点处的地基刚度为零,再由式(12)计算地基对梁单元的附加刚度矩阵.(7)由式(13)计算地基梁单元的整体刚度矩阵.(8)计算单元的残余力,并判断收敛.如果不收敛,返回ABAQUS主程序进行第i+1次迭代.主程序将根据UEL子程序第i次迭代所得到的单元刚度矩阵与残余力项,计算位移增量与总位移量,然后跳到第(1)步进行UEL的第H—1次迭代计算.4.2程序验证梁荷载和弹性地基梁竖向位移图,分别如图1,2所示.两端自由的弹性地基梁参数:长度l为1Om,宽度b为0.5m,高度h为0.5m,梁身的弹性模量为10.0GPa,剪切模量为5.0GPa,地基的刚度系数K为4.0GN?m_..求梁截面A,B和C的弯矩与挠度_gj.采用自编弹性地基梁单元计算,将梁划分为20个3结点地基梁单元.计算过程中,可得到每个单元内积分点处的弯矩,剪力,轴力.将积分点处的内力值外推,可以得到单元结点处的内力值.弯矩和挠度的理论解与数值解的对比,如表l所示.表1中:n,Mn分别为弯矩,挠度的理论解;叫.,第4期杨钊,等:弹性地基Timoshenko梁单元在ABAQus软件中的应用451+十…1.604…XI.oz~oxIU--一32.85079O;x,<11o图1梁荷载示意图图2弹性地基梁竖向位移图Fig.1LoadsonthebeamFig.2Verticaldisplacementoftheelasticfoundationb eamM分别为弯矩,挠度的数值解;为相对误差.由表l可知,理论解与数值解相差较小,该误差可能源于有限元数值计算中网格的划表1弯矩和挠度的理论解与数值解的对比分,迭代收敛判断准则,以及其他诸多综合因素的影响.由此可见,编制的有限元程序是可靠的.5工程实例计算青草沙原水过江隧洞工程位于上海长江隧道下游约80m处,浦Tab.1Comparisonofbendingmomentanddeflection betweenanalyticalsolutionandnumericalsolution东侧越江点在五号沟,长兴岛越江点在该岛新开河附近,全长r7.23km.越江输水管道采用全断面隧道掘进机(TBM)施工,有压输水,设计为圆形断面,衬砌结构外直径为6.8m,管片厚为480mm.考虑冲刷后上部垂直水土压力为439.1kPa,上部水平土压力为313.0kPa,下部水平土压力为375.0kPa,隧道内水压力为404.1kPa.隧道周围地层的地基刚度系数为10.0MN?m_..采用3根弹簧分别模拟接头的抗弯,抗压与抗剪性能,其刚度系数分别为500(MN?m)?rad,5.0TN?m～,0.5TN?m～.计算采用三结点Timeshenko地基梁.为简化计算,在建立地基梁模型的同时也建立三结点Time—shenko梁模型.此梁模型与地基梁模型共结点且结点编号一致,但单元编号不同.将地基梁上的荷载施加到共结点的梁上,取共结点梁单元弹性模量为一极小数.此时,梁单元的存在将简化荷载的施加且对计算结果无影响.由于梁单元结点与地基梁单元共结点,因此,ABAQUS后处理中梁单元的位移场即为地基梁单元的位移场.衬砌变位矢量图,如图3所示.在外周水土压力与内水压力的联合作用下,衬砌结构竖直方向内缩,最大压缩量为 2.4mill;水平方向伸长,最大伸长量为2.2mm.衬砌结构的形状由原先的圆形变成扁平的椭圆形. 衬砌截面的弯矩,轴力和剪力图,如图4～6所示.从图4～6可知,管片弯矩的峰值出现在管顶,管底和两腰,其管顶,管底为正值,两腰弯矩为负值.最大正弯矩位于管顶处,其值为102.7kN?m;最大负弯矩位于管腰处,其值为--95.3kN?m.设轴力以受拉为正,受压为负.管片大部分截面受压,轴压值管顶,管底小,而管腰大.轴压最大值位于管腰处,其最大轴压图3衬砌变位矢量图Fig.3Displacementvectordiagramoflining值为150.8kN;管顶部分截面受拉,最大轴拉值为--34.6kN.设剪力以截面呈顺时针转动为正,反之为负,剪力最大值为68.3kN,剪力最小值为--59.7kN.图4衬砌截面弯矩图Fig.4Momentofliningsection图5衬砌截面轴力图Fig.5Axialforceofliningsection图6衬砌截面剪力图Fig.6Shearforceofliningsection452华侨大学(自然科学版)2010焦6结束语针对绝大多数商品化软件不能考虑弹性地基梁在受拉时地基弹簧脱开的不足,基于ABAQUS软件平台开发了弹性地基Timeshenko梁单元.该单元不仅考虑了地基弹簧受拉脱开的特点,而且还考虑了曲形梁单元内结点不在一条直线上的特点.采用所编写弹性地基梁单元分析青草沙原水过江输水工程,计算规律与已建类似工程实测结果相同.研究结果表明,所编写的弹性地基梁单元精度高,可供实际工程计算应用.参考文献:孙钧.地下结构[M].北京:科技出版社,1987.黄群贤,林建华.液化侧扩地基中桩基的有限元分析[J].华侨大学:自然科学版,2004,25(3):328-330.贾瑞华,阳军生,马涛,等.既有管线下盾构施工地层沉降监测和位移加载数值分析[J].岩土工程,2009,31(3):425-430.杨钊,潘晓明,余俊.盾构输水隧洞复合衬砌计算模型研究[c]∥2009全国土木工程博士生学术论坛优秀论文集.长沙:中南大学出版社,2009.王勖成.有限单元法[Ⅳ【].北京:清华大学出版社,2006.朱伯芳.有限单元法原理与应用[M].北京:中国水利水电出版社,2004. 冯紫良.杆系结构的计算机分析[M].上海:同济大学出版社,1991.叶志才,徐磊,王超.基于ABAQUS的j维锚杆单元的开发EJ].三峡大学,2008,30(5):29—32.黄义,何芳杜.弹性地基上的梁板壳[M].北京:科学出版社. ApplicationofElasticFoundationTimoshenko BeamElementinABAQUSY ANGZhao.XUJian—cong.YUJun(1.KeyLaboratoryofGeotechnicalandUndergroundEngineeringof MinistryofEducation,Ton~iUniversity,Shanghai200092,China;2.SchoolofCivilEngineeringandArchitecture,CentralSouthUniversity,Ch angsha410075,China)Abstract:UsingtheuserdefinedelementinterfaeeinABAQUS,theelasticfou ndationTimoshenkobeamelementiSde—paringwithclassicanalyticalsolution,th eresultindicatesthattheaccuracyoftheel—ementishighenough.Thatelementnotonlyconsiderstheseparationofthefou ndationspringundertension,butalso considerstheinternalnodeofcurvebeamelementiSnotonthelineoftWOend ingtheelasticfoundationbeamelement,theQingcaoshariver-crosswaterdiversionprojectisanalyzed,there sultsagreeswiththemeasureddataofsimi—larproiects.Keywor~:elasticfoundation;Timoshenkobeam;ABAQUS;elementsubro utine(责任编辑:黄仲一英文审校:方德平)]]]]]]]]]口。
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ABAQUS应用梁单元计算简支梁
梁是一种常用的结构元素，广泛应用于建筑、桥梁、机械等领域中。
在工程实践中，经常需要对梁进行计算分析，以确定其受力状态和变形情况。
ABAQUS是一种常用的有限元分析软件，可以用于求解梁结构的力学问题。
本文将介绍如何使用ABAQUS进行简支梁的计算分析。
首先，我们需要将梁模型导入ABAQUS软件中。
梁的几何形状可以使用线、点或者直接输入坐标点的方式进行定义。
梁的截面信息（如截面类型、尺寸等）也需要进行定义。
在ABAQUS中，可以选择多种截面类型，例如矩形、圆形等。
根据实际情况选择合适的截面类型，并根据设计要求输入相应的尺寸。
在模型定义完成后，需要定义边界条件。
对于简支梁而言，端点处的位移应设定为零。
在ABAQUS中，可以通过选择固定边界条件或者施加等效约束条件来实现。
选择固定边界条件需要定义节点的自由度受限情况，而施加等效约束条件则可以直接将节点的位移限制为零。
在定义了几何形状、截面信息和边界条件后，需要定义材料参数。
梁的弹性模量、泊松比和密度等参数需要根据实际材料性质进行设定。
在ABAQUS中，可以选择多种材料模型，例如线弹性模型、双线性弹塑性模型等。
根据实际需求选择合适的材料模型，并输入相应的参数。
模型导入并定义完毕后，需要进行网格划分。
在ABAQUS中，可以选择多种网格划分算法，例如四边形单元、六面体单元等。
根据实际需求选择合适的网格划分算法，并根据划分精度设定网格尺寸。
在进行网格划分时，需要注意保证梁模型的几何形状和截面信息的精确性，避免过度简化导致计算结果的不准确。
完成网格划分后，可以进行加载条件的定义。
在ABAQUS中，可以定义多种加载条件，例如集中力、均布载荷等。
根据实际需求选择合适的加载条件，并输入相应的加载参数。
完成加载条件的定义后，可以进行求解运算。
在ABAQUS中，可以选择静力分析或者动力分析方法进行求解。
根据实际需求选择合适的求解方法，并进行计算。
求解完成后，可以对计算结果进行后处理。
ABAQUS提供了丰富的后处理功能，可以实现应力、应变、位移等结果的可视化和分析。
根据需要选择合适的后处理操作，并进行结果的评估和验证。
总的来说，使用ABAQUS进行简支梁的计算分析需要完成以下几个步骤：模型导入和几何定义、边界条件定义、材料参数定义、网格划分、加载条件定义、求解运算和后处理。
通过这些步骤，可以得到简支梁的受力状态和变形情况，并对结果进行评估和验证，为工程实践提供支持。