abaqus第四讲：应用梁单元解析
梁单元名词解释
梁单元名词解释
梁单元是一种用于模拟梁类构件的有限元分析工具。
在 Abaqus 中，梁单元可以分为线性梁元、二次梁元和三次梁元三种类型，分别适用于轻量级、中度量和重量级梁的模拟。
其中，线性梁元 B21、B31 和二次梁元 B22、B32 属于考虑剪切变形的 Timoshenko 梁单元，能够模拟梁的剪切变形和弯曲效应;而三次梁元 B23、B33 则属于Euler 梁单元，不能模拟剪切变形，适用于模拟轴向拉伸或压缩的梁。
在梁单元的模拟中，用户可以通过设置单元属性、网格划分和载荷施加等方式，模拟梁的应力、应变和位移等物理量。
其中，梁单元的输出应力分量只有 S11，代表梁的弯曲应力。
梁单元考虑到了剪切变形的影响，因此在变形层面会考虑剪切刚度的影响，而在应力层面则忽略剪应力的影响。
梁单元是 Abaqus 中常用的有限元分析工具之一，可以用于模拟梁类构件的各种物理效应，为用户提供了科学、准确的计算分析手段。
abaqus梁单元的应用
6.1.1
截面计算点
梁横截面的几何形状和尺寸确定后，就要在分析过程中计算横截面的工程性面上的计算点来计算梁单元的响应。横截面计算点的编号以 及位置详见 ABAQUS/标准用户手册中 15.3.9 节。单元的变量如应力和应变等，可在任意 一个横截面计算点上输出。然而，默认的输出点只在几个指定的横截面计算点上给出， ABAQUS/标准用户手册中 15.3.9 节中有详细描述。 矩形横截面的计算点如下图 6－2 所示。
第六章
梁单元的应用
对于某一方向尺度 (长度方向)明显大于其它两个方向的尺度，并且以纵向应力为主 的结构，ABAQUS 用梁单元对它模拟。梁的理论是基于这样的假设：结构的变形可以全部 由沿梁长度方向的位置函数来决定。当梁的横截面的尺寸小于结构典型轴向尺寸的 1/10 时,梁理论能够产生可接受的结果。典型轴向尺寸的例子如下： ·支承点之间的距离。 ·有重大变化的横截面之间的距离。 ·所关注的最高振型的波长。 ABAQUS 梁单元假定梁横截面与梁的轴向垂直，并在变形时保持为平面。 切不要误解为横截面的尺寸必须小于典型单元长度的 1/10，高度精细的网格可能包 含长度小于横截面尺寸的梁单元，不过并不推荐这种方式，这种情况下实体单元更适合。
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第四讲：应用梁单元共20页文档
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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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 。
ABAQUS简支梁分析梁单元和实体单元
ABAQUS简支梁分析梁单元和实体单元梁单元是ABAQUS中常用的一种单元类型，适用于对梁结构进行分析。
它是一维元素，具有沿一个坐标轴的长度、截面积和转动惯量等属性。
梁单元适用于对纤维偏离主轴较小的梁进行建模。
与梁单元相比，实体单元更适用于对复杂几何形状的梁进行建模。
实体单元是三维元素，它在三个坐标轴上都具有长度，并且可以定义复杂的几何形状。
实体单元适用于对纤维偏离主轴较大的梁、异形梁和复杂梁进行建模。
梁单元的建模步骤如下：1.创建部件：在ABAQUS中创建一个新部件，并设定其属性，如截面形状、材料参数等。
2.创建草图：使用ABAQUS提供的工具创建梁单元的草图，定义梁的几何形状和尺寸。
3.定义截面：将截面属性应用到梁单元上，包括截面形状和尺寸。
4.创建网格：使用ABAQUS的网格划分工具将梁的草图划分为网格，生成梁单元。
5.设置材料属性：为梁单元定义材料属性，包括弹性模量、泊松比等。
6.施加边界条件：为梁单元定义边界条件，如支撑和加载情况。
7.定义分析类型：选择适当的分析类型，如静力分析或动力分析。
8.执行分析：运行分析，并获取梁的响应结果，如位移、应变和应力。
实体单元的建模步骤如下：1.创建部件：在ABAQUS中创建一个新部件，并设定其属性，如材料参数等。
2.创建草图：使用ABAQUS提供的工具创建梁的草图，定义梁的几何形状和尺寸。
3.创建几何图形：使用ABAQUS的几何模块创建复杂的实体几何形状。
4.定义材料属性：为实体单元定义材料属性，包括弹性模量、泊松比等。
5.生成网格：使用ABAQUS的网格划分工具将实体几何形状划分为网格，生成实体单元。
6.施加边界条件：为实体单元定义边界条件，如支撑和加载情况。
7.定义分析类型：选择适当的分析类型，如静力分析或动力分析。
8.执行分析：运行分析，并获取梁的响应结果，如位移、应变和应力。
梁单元和实体单元在ABAQUS中都提供了丰富的分析功能和选项，可以根据实际需要使用不同的单元类型来建模和分析梁结构。
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。
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。
ABAQUS计算指导0应用梁单元计算简支梁的挠度
ABAQUS计算指导0：应用梁单元计算简支梁的挠度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=10kN，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=109 N/m2），G=82.03e9，ν=0.28，关闭。
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简支梁分析(梁单元和实体单元)
基于ABAQUS简支梁受力和弯矩的相关分析（梁单元和实体单元）对于简支梁，基于 ABAQUS2016，首先用梁单元分析了梁受力作用下的应力，变形，剪力和力矩；对同一模型，并用实体单元进行了相应的分析。
另外，还分析了梁结构受力和弯矩作用下的剪力及力矩分析。
对于CAE仿真分析具体细节操作并没有给出详细的操作，不过在后面上传了对应的cae，odb，inp文件。
不过要注意的是本文采用的是ABAQUS2016进行计算，低版本可能打不开，可以自己提交inp文件自己计算即可。
可以到小木虫搜索：“基于ABAQUS简支梁受力和弯矩的相关分析”进行相应文件下载。
对于一简支梁，其结构简图如下所示，梁的一段受固支，一段受简支，在梁的两端受集中载荷，梁的大直径D=180mm，小直径d=150mm，a=200mm，b=300mm，l=1600mm，F=300000N。
现通过梁单元和实体单元分析简支梁的受力情况，变形情况，以及分析其剪力和弯矩等。
材料采用45#钢，弹性模量E=2.1e6MPa，泊松比v=0.28。
图1 简支梁结构简图1.梁单元分析ABAQUS2016中对应的文件为beam-shaft.cae ，beam-shaft.odb，beam-shaft.inp。
在建立梁part的时候，采用三维线性实体，按照图1所示尺寸建立，然后在台阶及支撑梁处进行分割，结果如图2所示。
图2 建立part并分割接下来为梁结构分配材料，创建材料，定义弹性模量和泊松比，创建梁截面形状，如图3，非别定义两个圆，圆的直接分别为180和150mm。
然后创建两个截面，截面选择梁截面，再选择图2中的所有梁，定义梁的方向矢量为（0，0，-1）（点击图3中的n2，n1，t那个图标即可创建梁的方向矢量），最后把创建好的梁赋给梁结构。
图3 创建梁截面形状接下来装配实体，再创建分析步，在创建分析步的时候，点击主菜单栏的Output，编辑Edit Field Output Request，在SF前面打钩，这样就可以在结果后处理中输出截面剪力和力矩，如图4所示。
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。
abaqus第四讲：应用梁单元解析
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选择梁单元
在任何包含接触的模拟中，应该使用一阶、剪切变形梁单元（B21，B31）。 如果横向剪切变形是非常重要的，采用Timoshenko（二阶）梁单元（B22， B32）。 如果结构或非常刚硬或非常柔软，在几何非线性模拟中，应当使用 ABAQUS/Standard中的杂交梁单元（B21H，B32H等）。 在ABAQUS/Standard中的Euler-Bernoulli三次梁单元（B23，B33）模拟承 受分布载荷作用的梁有很高的精度，例如动态振动分析。 在ABAQUS/Standard中，模拟开口薄壁横截面的结构应该采用那些应用了 开口横截面翘曲理论的梁单元（B31OS, B32OS）。
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当剪力没有通过梁的剪切中心作用时会产生扭转，扭转力矩等于剪力 乘以它到剪切中心的偏心距。对于开口薄壁梁截面，其形心和剪切中心 常常并不重合，如图所示。如果节点不是位于横截面的剪切中心，在载 荷作用下截面可能扭转。
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开口薄壁横截面
当翘曲是无约束时，开口薄壁横截面在扭转中是非常柔性的，而这种结构 抗扭刚度的主要来源是对于轴向翘曲应变的约束。约束开口薄壁梁的翘曲会 引起轴向应力，该应力又会影响梁对其它类型载荷的响应。 ABAQUS/Standard具有剪切变形梁单元，B31OS和B32OS，它们包括了 在开口薄壁横截面中的翘曲影响。当模拟采用开口薄壁横截面的结构在承受 显著的扭转载荷时必须使用这些单元。
ABAQUS简支梁分析
ABAQUS简支梁分析梁单元是一种一维元素，用于模拟梁结构的性能。
这些单元只在一维方向上有自由度，并且可以模拟杆、梁、桁架等结构的变形和应力响应。
梁单元的计算速度相对较快，且具有较高的精度，适用于较长且较细的结构中，如钢筋混凝土构件、悬索桥、高层建筑等。
实体单元是一种三维元素，用于对立方体、球体、柱体等实体结构的性能进行分析。
实体单元具有六个自由度，分别为三个平移自由度和三个旋转自由度，能够充分模拟结构的各向异性、非线性和复杂几何形状等特性。
实体单元可以用来分析基础、墙体、桥梁、汽车车身等各种结构的力学响应和变形特性。
在ABAQUS中，梁单元和实体单元的使用方式类似，首先需要定义节点坐标和单元拓扑关系，并指定材料属性、边界条件和加载方式等。
然后，可以进行求解并获取结构的应力、应变、位移和变形等结果。
以下内容将详细介绍如何使用ABAQUS进行简支梁的分析。
1. 创建模型：首先，在ABAQUS的Preprocessing环境中创建模型。
选择适当的单位系统，并定义节点坐标和单元拓扑关系。
在创建节点时，需要注意节点编号和坐标的设置，以确保准确的节点连接关系。
2. 定义材料属性：根据实际材料的力学性质，在Material Manager中定义材料的弹性模量和泊松比等参数。
如果需要考虑材料的非线性行为，可以添加相应的本构模型。
3. 指定边界条件：根据简支梁的边界条件，使用Boundary Conditions Manager指定约束条件。
通常，简支梁的两个端点应变为零，即不存在位移和转角。
在指定边界条件时，需要选择适当的边界条件类型并将其应用到相关节点上。
4. 定义加载方式：根据实际加载情况，在Load Manager中定义加载方式。
对于简支梁，可以施加集中载荷、均布载荷、自重载荷等。
在定义载荷的时候，需要指定作用方向、大小和加载位置等。
5. 设置求解选项：在Step Manager中设置求解选项，包括求解器类型、收敛准则和迭代次数等。
ABAQUS简支梁分析(梁单元和实体单元)
基于ABAQUS简支梁受力和弯矩的相关分析（梁单元和实体单元）对于简支梁，基于 ABAQUS2016，首先用梁单元分析了梁受力作用下的应力，变形，剪力和力矩；对同一模型，并用实体单元进行了相应的分析。
另外，还分析了梁结构受力和弯矩作用下的剪力及力矩分析。
对于CAE仿真分析具体细节操作并没有给出详细的操作，不过在后面上传了对应的cae，odb，inp文件。
不过要注意的是本文采用的是ABAQUS2016进行计算，低版本可能打不开，可以自己提交inp文件自己计算即可。
可以到小木虫搜索：“基于ABAQUS简支梁受力和弯矩的相关分析”进行相应文件下载。
对于一简支梁，其结构简图如下所示，梁的一段受固支，一段受简支，在梁的两端受集中载荷，梁的大直径D=180mm，小直径d=150mm，a=200mm，b=300mm，l=1600mm，F=300000N。
现通过梁单元和实体单元分析简支梁的受力情况，变形情况，以及分析其剪力和弯矩等。
材料采用45#钢，弹性模量E=2.1e6MPa，泊松比v=0.28。
图1 简支梁结构简图1.梁单元分析ABAQUS2016中对应的文件为beam-shaft.cae ，beam-shaft.odb，beam-shaft.inp。
在建立梁part的时候，采用三维线性实体，按照图1所示尺寸建立，然后在台阶及支撑梁处进行分割，结果如图2所示。
图2 建立part并分割接下来为梁结构分配材料，创建材料，定义弹性模量和泊松比，创建梁截面形状，如图3，非别定义两个圆，圆的直接分别为180和150mm。
然后创建两个截面，截面选择梁截面，再选择图2中的所有梁，定义梁的方向矢量为（0，0，-1）（点击图3中的n2，n1，t那个图标即可创建梁的方向矢量），最后把创建好的梁赋给梁结构。
图3 创建梁截面形状接下来装配实体，再创建分析步，在创建分析步的时候，点击主菜单栏的Output，编辑Edit Field Output Request，在SF前面打钩，这样就可以在结果后处理中输出截面剪力和力矩，如图4所示。
abaqus应用梁单元
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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。
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；
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
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。
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。
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ABAQUS简支梁分析(梁单元和实体单元)
基于ABAQUS简支梁受力和弯矩的相关分析（梁单元和实体单元）对于简支梁，基于 ABAQUS2016，首先用梁单元分析了梁受力作用下的应力，变形，剪力和力矩；对同一模型，并用实体单元进行了相应的分析。
另外，还分析了梁结构受力和弯矩作用下的剪力及力矩分析。
对于CAE仿真分析具体细节操作并没有给出详细的操作，不过在后面上传了对应的cae，odb，inp文件。
不过要注意的是本文采用的是ABAQUS2016进行计算，低版本可能打不开，可以自己提交inp文件自己计算即可。
可以到小木虫搜索：“基于ABAQUS简支梁受力和弯矩的相关分析”进行相应文件下载。
对于一简支梁，其结构简图如下所示，梁的一段受固支，一段受简支，在梁的两端受集中载荷，梁的大直径D=180mm，小直径d=150mm，a=200mm，b=300mm，l=1600mm，F=300000N。
现通过梁单元和实体单元分析简支梁的受力情况，变形情况，以及分析其剪力和弯矩等。
材料采用45#钢，弹性模量E=2.1e6MPa，泊松比v=0.28。
图1 简支梁结构简图1.梁单元分析ABAQUS2016中对应的文件为beam-shaft.cae ，beam-shaft.odb，beam-shaft.inp。
在建立梁part的时候，采用三维线性实体，按照图1所示尺寸建立，然后在台阶及支撑梁处进行分割，结果如图2所示。
图2 建立part并分割接下来为梁结构分配材料，创建材料，定义弹性模量和泊松比，创建梁截面形状，如图3，非别定义两个圆，圆的直接分别为180和150mm。
然后创建两个截面，截面选择梁截面，再选择图2中的所有梁，定义梁的方向矢量为（0，0，-1）（点击图3中的n2，n1，t那个图标即可创建梁的方向矢量），最后把创建好的梁赋给梁结构。
图3 创建梁截面形状接下来装配实体，再创建分析步，在创建分析步的时候，点击主菜单栏的Output，编辑Edit Field Output Request，在SF前面打钩，这样就可以在结果后处理中输出截面剪力和力矩，如图4所示。
(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。
ABAQUS应用梁单元计算简支梁
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。
abaqus梁单元线荷载
abaqus梁单元线荷载ABAQUS是一款常见的有限元分析软件，用于计算各种复杂结构的应力、应变和变形等。
在实际工程中，我们需要对一个梁进行线荷载的计算和分析，而ABAQUS中的梁单元可以很好地进行这种计算和分析。
本文将介绍在ABAQUS中如何对梁单元进行线荷载的计算和分析，让读者可以更好地理解和应用这些知识。
一、梁单元简介在ABAQUS中进行线荷载分析时，需要用到梁单元。
梁单元是一种具有三个节点的有限元，它的长度通常远大于其他两个维度，用于模拟长条状结构的应力和应变。
ABAQUS中有多种梁单元，常用的有BEAM188和BEAM189两种，其中BEAM188适用于线弹性分析，而BEAM189适用于非线性材料的分析。
在进行线荷载分析时，我们一般使用BEAM188单元。
二、梁单元线荷载的计算方法进行梁单元线荷载分析时，需要经过以下计算步骤：1. 定义模型在ABAQUS中，输入模型的方式有很多种，例如输入节点、单元等信息，或者使用建模软件生成模型然后导入到ABAQUS中等。
不过，不管用哪种方法，我们都需要先定义好模型的几何形状和材料属性等信息。
2. 定义截面属性对于一个梁单元而言，其承载能力与其截面形状和材料属性等有关。
在ABAQUS中，我们需要定义好梁单元的截面性质，如横截面积、惯性矩、截面形状等信息。
这些信息通常可以从设计图纸中获取。
3. 定义材料属性与截面属性类似，不同材料具有不同的力学性能，我们需要在ABAQUS中定义好梁单元所使用的材料属性。
例如，如果是钢梁，则其弹性模量、泊松比等参数可以通过查阅资料获得。
4. 定义节点荷载节点荷载是指作用在梁单元的节点上的荷载，通常会影响梁单元的应力与应变等信息。
在ABAQUS中，我们可以定义不同类型的节点荷载，例如单点荷载、区域荷载等。
5. 定义线荷载梁单元线荷载是指作用在梁单元上的力和/或力矩，通常是沿着梁的长度方向施加的荷载。
在ABAQUS中，我们可以定义不同类型的线荷载，例如均布荷载、单点荷载等。
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（a）梁截面无偏置
（b）梁截面有偏置
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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
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。
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。
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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。
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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。
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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 。 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。
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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 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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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。
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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第四讲
王慎平
应用梁单元
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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。 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。