第七章ansys梁单元分析和横截面形状
ANSYS梁单元显示截面与不显示截面后处理结果的研究
ANSYS梁单元显示截面与不显示截面后处理结果的研究ANSYS梁单元显示截面与不显示截面后处理结果的研究关于梁单元挠度及挠曲线方程概念的阐述见图1（引自大连理工大学王守新《材料力学》第三版），ANSYS可以进行梁单元行为的模拟，后处理包括显示截面与不显示截面两种效果，有时候会有差异，诸多ANSYS初学者对此难以理解，本文对此现象进行了研究，采用ANSYS提供的BEAM188单元，对图2所示矩形截面梁端部受载进行了模拟，取集中载荷=1000 N，梁长=500mm，矩形截面长=50mm，宽 =50mm，依据图2提供的理论公式计算矩形截面梁的最大挠度值为0.38835mm，有限元模拟挠度结果见图3及图4，图4为梁截面实体显示后处理格式，发现两种显示方式UY值相同，最大挠度值为0.39135，理=1.0077，二者吻合较好。
论值与模拟值比值为0.391350.38835图1 挠度讲解简图图2 悬臂梁受集中载荷挠度计算公式图3 悬臂梁挠度云图图4 悬臂梁挠度云图（实体显示）查看两种显示方式下悬臂梁受载端部的UY及UX值，见图5、图6、图7及图8，可以发现，UY值二者一致，UX值显示截面时上中下三个位置分别为0.029126，0.174e-17，-0.029126；不显示截面时为0，显示截面时中间位置与不显示截面时的UX位移值一致，说明ANSYS处理梁单元问题采用中性层假设，即把梁模拟成一条直线，分析得出的结论都是中性层上的数据。
ANSYS使用者处理对于不规则截面梁，单元间连接问题上时，应用梁单元不能全面正确地反映出梁的实际状况，建议进行实体建模分析。
图5 悬臂梁端部UY云图（实体显示）图6 悬臂梁端部UY云图（实体不显示）图7 悬臂梁端部UX云图（实体显示）图8 悬臂梁端部UX云图（实体不显示）。
【ANSYS培训】单元库及常用单元、材料库、高级有限元模型技术
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
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梁网格划分
• 网格划分完成后,接着施加荷载并求解
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• 建筑框架
练习
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壳的高级使用
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壳用于薄面板或曲面的模型，壳分析 应用的基本原则是每块面板的主尺寸不低 于其厚度的10倍。
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壳的使用
薄壳 (Love/Kirchhoff)
– 假设最初垂直于壳的中面的横截面 在加载过程中保持平直并垂直于中 性轴，该假设不包括剪切变形。
• 对非线性分析，不同的壳单元在面内和面外有不同的积分 点数。例如, 具有 URI 的SHELL181 在面内有1个积分点 ，在厚度方向上有5 个。特定单元的详细说明可参阅理论 手册第14 章。注意SHELL181 在厚度上可以有用户定义 的积分点。
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SHELL181
• SHELL181 属于 18x 系列单元，由于其丰富的特 点，对非线性应用建议选择该单元。
梁属性
• “自定义”横截面形状步骤: 建立面 指定线分割数 保存截面 编辑截面（若需要，如定义复合材料截面等） 读入截面(使用时)
举例：有圆孔的方形梁 截面上的不同材料
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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
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。
简支梁的ansys分析
简支梁的ANSYS分析题目：如下图所示一个简支梁及其所受载荷情况，求解材料的最大正应力和切应力，其中b=80mm，h=200mm。
已知结构的最大许用正应力为15MPa，最大许用剪切应力为1MPa。
图1 简支梁尺寸结构及受力情况理论计算：由材料力学可知，按照正应力强度条件计算其中：M max=q*l2/8=10*2*2/8=5KN*mW z=b*h2/6=0.08*0.2*0.2/6=5.33e-4m^3所以最大正应力结果为σ=M max/W z=5e3/5.33e-4=9.38MPa<15Mpa此时结构正应力的安全系数n=15/9.38=1.6结合材料力学公式，校核其剪应力强度如下所示：F qmax=q*l/2=10*2/2=10KNτmax=F qmax*S zmax/（I z*b）=3*F qmax/（2*A）=0.22MPa<1MPa 此时结构正应力的安全系数n=1/0.22=4.55通过理论计算可知，结构满足强度要求，正应力和切应力都小于许用应力。
有限元分析：采用ANSYS软件对上述结构进行分析，得出结构的受力情况。
有限元分析流程如下所示：建立几何模型，该结构为梁结构，在ANSYS中采用梁单元来模拟，那么几何模型为线体，即长度为2m的线，然后赋予梁的截面形状。
单元类型选择beam188单元类型。
该单元类型具有两个节点，每个节点具有六个自由度，分别为空间坐标系下的三个平动自由度和三个转动自由度。
图2 beam188单元类型操作流程如下：GUI：Utility Menu→Preprocessor→Element Type→Add/Edit/Delete，弹出【Element Types】对话框，单机Add按钮，弹出【Library of Element Types】对话框，设置下面选项：左边列表框中选择Beam；右边列表框中选择 2 node 188；图3 单元类型定义定义梁单元的截面属性，操作流程如下：GUI：Utility Menu→Preprocessor→Sections →Beam→Common Sections，弹出如下对话框，并进行如下所示设置，点击Ok。
ANSYS常见单元及其特性
常见单元及其特性单元名称及适用情况单元图形节点数每个节点的自由度数位移模式桁架元桁架2 112u a a x=+平面梁元平面刚架2 312233456u a a xv a a x a x a x=+=+++空间梁元空间刚架2 6xy平面梁元、xz平面纯弯曲梁元和绕x轴纯扭转的位移模式组合平面三角形元平面应力或平面应变问题3 2123456u a a x a yv a a x a y=++=++平面四边形元平面应力或平面应变问题4 2123567u a a av a a aξηαξηξηαξη48=+++=+++三角形截面环元轴对称实体或厚壳3 2－3123123456456789789()cos)sin()cos()sin()sin()cosu a a r a z na a r a z nw a a r a z na a r a z nv a a r a z na a r a z nθθθθθθ=++'''+(++=++'''+++=++'''+++续表u1u212xu1x 12v1v2yθz2θz1u2x12v2u2yu1v1v3u3o3x12v2u2 yu1v1v3u3o43o1v4u4ξηv iw iu ii=1,2,3123rOzu1x12v1v2θx2θz1u2w1θx1yθy1θy2θz2w21z单元名称及适用情况单元图形节点数每个节点的自由度数位移模式六面体等参元三维应力8 312567891016171824zu a aa aa av a a aw a a aξαηαζξηηζζξξηζξξηζξξηζ34=+++++++=+++=+++20节点空间等参元三维应力20 31234567891021112131415161718192021404160u a a a a a aa a a aa a aa a aa aa av a aw a aξηξξηζξηηζζξξηξζηξηζζξζηξηζξηζξηζξηζξηζξηζ2222222222222=+++++++++++++++++++=++=++矩形板元薄板弯曲问题4 322123456322378910331112w a a x a y a x a xy a ya x a x y a xy a ya x y a xy=+++++++++++三角形板元薄板弯曲问题3 3112233423225316127233222831132291221()()()w a L a L a L a L La L L a L L a L L L La L L L La L L L L=++++++--+-123,,L L L为面积坐标OzyxO1w i u iv iξςηi=1,2,3, …., 20yw iOzyx21435678O1w i u iv iξηξθx i Ozx1243θy ii=1,2,3,4yOzyx123θx iθy iw ii=1,2,3续表单元名称及适用情况单元图形节点数每个节点的自由度数位移模式三角形壳元薄壳问题3 5－6平面应力三角形元位移模式和三角形薄板元位移模式的组合矩形壳元圆柱薄壳4 5－6平面应力矩形元位移模式和矩形板元位移模式的组合v iw iu ii=1,2,3123θy iθx iOzyxOzy1423x。
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杆单元,梁单元简介
ANSYS中提供的杆单元简介LINK1 二维杆单元，应用于平面桁架，杆件，弹簧等结构，承受轴向的拉力和压力，不考虑弯矩，每个节点具有X和Y位移方向的两个自由度，单元不能承受弯矩，只用于铰链结构应力沿单元均匀分布。
具体应用时存在如下假设和限制：1．杆件假设为均质直杆，在其端点受轴向载荷。
2．杆长应大于0，即节点i,j不能重合3．杆件必须位于x-y平面且横截面积要大于04．温度沿杆长方向线性变化5．位移函数的设置使得杆件内部的应力为均匀分布6．初始应变也参与应力刚度矩阵的计算LINK8 三维杆单元，应用于空间桁架，是 LINK2的三维情况，用来模拟桁架，缆索，连杆，弹簧等，这种三维杆单元是杆轴方向的拉压单元，每个节点有三个自由度，即沿节点坐标系x，y，z，方向的平动，就像在铰链结构中表现的一样，本单元不承受弯矩。
本单元具有塑性，蠕变，膨胀、应力刚化、大变形和大应变等功能。
具体应用时存在如下假设和限制：1.杆单元假定为直杆，轴向载荷作用在末端，自杆的一端至另一端均为统一属性2.杆长应大于0，即节点i,j不能重合3.横截面积要大于04.温度沿杆长方向线性变化5.位移函数暗含着在杆上有相同的应力6.即便是对于第一次累计迭代，初始应变也被用来计算应力刚度矩阵LINK10 三维仅受压或仅受拉杆单元，应用于悬索，它具有独一无二的双线性刚度矩阵特性，使用只受拉选项时，如果单元受压，刚度就消失，以此来模拟缆索的松弛或是链条的松弛，这一特性对于整个钢缆用一个单元来模拟的钢缆静力问题非常有用，当需要松弛单元的性能，而不关心松弛单元的运动时，他也可用于动力分析（带有惯性和阻尼效应）。
如果分析的目的是研究单元的运动（没有松弛单元），那那么应该使用类似于LINK10的不能松弛的单元，如LINK8或PIPE59。
对于最终收敛结果是紧绷状态的结构，如果迭代过程中可能出现松弛状态，那么这种静力收敛问题也不能使用LINK10单元。
而使用其他单元。
ANSYS中单元类型介绍和单元的选择原则
ANSYS中单元类型介绍和单元的选择原则ANSYS中单元类型的选择初学ANSYS的人，通常会被ANSYS所提供的众多纷繁复杂的单元类型弄花了眼，如何选择正确的单元类型，也是新手学习时很头疼的问题。
类型的选择，跟你要解决的问题本身密切相关。
在选择单元类型前，首先你要对问题本身有非常明确的认识，然后，对于每一种单元类型，每个节点有多少个自由度，它包含哪些特性，能够在哪些条件下使用，在ANSYS的帮助文档中都有非常详细的描述，要结合自己的问题，对照帮助文档里面的单元描述来选择恰当的单元类型。
1.该选杆单元（Link）还是梁单元(Beam)？这个比较容易理解。
杆单元只能承受沿着杆件方向的拉力或者压力，杆单元不能承受弯矩，这是杆单元的基本特点。
梁单元则既可以承受拉，压，还可以承受弯矩。
如果你的结构中要承受弯矩，肯定不能选杆单元。
对于梁单元，常用的有beam3,beam4,beam188这三种，他们的区别在于：1)、beam3是2D的梁单元，只能解决2维的问题。
2)、beam4是3D的梁单元，可以解决3维的空间梁问题。
3)、beam188是3D梁单元，可以根据需要自定义梁的截面形状。
（常规是6个自由度，比如是用于桁架等框架结构，如鸟巢，飞机场的架构）2.对于薄壁结构，是选实体单元还是壳单元？对于薄壁结构，最好是选用shell单元，shell单元可以减少计算量，如果你非要用实体单元，也是可以的，但是这样计算量就大大增加了。
而且，如果选实体单元，薄壁结构承受弯矩的时候，如果在厚度方向的单元层数太少，有时候计算结果误差比较大，反而不如shell单元计算准确。
实际工程中常用的shell单元有shell63,shell93。
shell63是四节点的shell单元(可以退化为三角形)，shell93是带中间节点的四边形shell单元(可以退化为三角形),shell93单元由于带有中间节点，计算精度比shell63更高，但是由于节点数目比shell63多，计算量会增大。
在ANSYS中实现自定义梁截面
在ＡＮＳＹＳ中实现自定义梁截面ＡＮＳＹＳ软件是美国ＡＮＳＹＳ公司研制的一个功能强大的大型有限元分析软件,具有强大的前处理、求解和后处理功能,目前广泛应用于航空航天、核工业、铁道、石油化工、机械制造、水利水电、生物医学、土木工程、家用产品及科学研究等领域。
用有限元方法进行结构分析时,要将截面划分为若干个区格,在使用ＡＮＳＹＳ进行计算时,划分截面区格数目的多少,不仅影响计算的精度,也可能影响计算的收敛性。
在钢结构中梁、柱截面形状多为工字型、Ｔ型、Ｈ型等,当用ＡＮＳＹＳ软件进行钢结构分析时,ＡＮＳＹＳ提供了梁横截面库,在此截面库中包括了11种常用的截面形状。
但是选用ＡＮＳＹＳ截面库提供的截面无法对该截面的翼缘、腹板进行区格的划分。
为此采用一种自定义截面形状和尺寸的方法,解决了上述问题,实现了截面区格的划分。
具体原则及示例见下述.1.自我定义梁、柱截面1.1 单元类型的选择在ＡＮＳＹＳ中有许多单元,如梁单元、壳单元等,用户应根据计算类型、计算方法、材料等,选择单元类型。
1.2 数据输入并计算(1)输入材料属性:如材料的弹性模量、泊松比、屈服强度等。
(2)算出并依次输入截面各点坐标值,将输入的点依次用线连结起来并建立面。
1.2 对各个面进行布尔操作将各个面进行粘接以及分割操作,防止在截面连接处网格划分困难。
1.3 截面区格的划分其中包括定义网格尺寸和网格划分。
根据计算精度和计算工作量确定网格尺寸。
网格越密,计算精度越高,但是计算工作量越大。
1.4 模块的保存将自定义并且划分区格的截面存入事先建立的截面库中,以备日后使用。
1.5 残余应力问题先定义初应力文件,然后在结构分析中的第一个载荷部中施加残余应力。
通过上述过程就能实现截面区格的划分,使具体结构分析得以顺利进行。
2建模实例以工字形梁截面为例,该梁材料为Ｑ235钢,截面尺寸如下:翼缘宽ｂ=50ｍｍ、厚ｔ1=5ｍｍ;腹板高ｈ0=90ｍｍ、梁截面高ｈ=100ｍｍ、厚为ｔｗ=4.5ｍｍ;材料的弹性模量Ｅ=206000Ｎ/ｍｍ2,泊松比(即泊松系数)为μ=0.3。
ANSYS中梁单元的截面和方向问题
梁的截面和方向问题
自定义梁的截面形状如图
建立梁的模型如下：
全局显示梁的显示为：
由此可以看出，默认情况下梁规定的正方向为Z轴的正向！
关于2D/3D梁的说明:
1、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beam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；
2、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；
3、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。
ANSYS有限元分析实例
ANSYS有限元分析实例假设我们需要分析一个简单的悬臂梁结构，该梁由一个固定端和一个自由端组成。
其几何形状和材料属性如下：梁的长度：L = 1000mm梁的宽度：W = 20mm梁的高度：H = 10mm梁的材料：钢材材料的弹性模量：E=210GPa材料的泊松比：υ=0.3在进行有限元分析之前，我们首先需要绘制悬臂梁的几何模型，并划分网格。
对于本例，我们可以使用ANSYS软件的几何建模工具进行绘制和网格划分。
然后，我们需要定义材料属性和加载条件。
在ANSYS中，可以通过分析系统中的属性表来定义材料属性。
在本例中，我们将定义钢材的弹性模量和泊松比。
接下来，我们将定义结构的约束和加载条件。
悬臂梁的固定端不允许位移，因此我们需要将其固定。
我们还需要定义在自由端施加的外部力或力矩。
在建立有限元模型之后，我们需要进行模型网格划分并设置网格精度。
在ANSYS中，可以选择适当的网格划分工具，例如自适应网格划分或手动划分。
完成网格划分后，我们可以应用适当的材料属性和加载条件。
在ANSYS中，可以使用强度分析工具来定义材料属性，并使用负载工具来定义加载条件。
我们可以在加载条件中指定施加在自由端的外部力或力矩。
然后，我们需要选择适当的求解器类型和求解方法。
在ANSYS中，可以选择静态结构分析求解器，并选择适当的求解器设置。
在求解器设置完成后，我们可以运行有限元分析，并获得结构的响应和性能结果。
在ANSYS中，可以查看和分析各个节点和单元的应力、应变、位移等结果。
最后，我们可以通过对结果进行后处理和分析，得出结构的安全性和性能评估。
在ANSYS中，可以使用后处理工具查看节点和单元的应力云图、变形云图、反应力云图等。
综上所述，这是一个使用ANSYS有限元分析进行静态结构分析的简单实例。
通过应用ANSYS软件的建模、网格划分、材料属性定义、加载条件定义、求解器设置、求解分析等步骤，我们可以获得悬臂梁结构在不同加载条件下的响应和性能结果。
定义单元类型和横截面信息
定义单元类型和横截面信息
1、选择“Main Menu>Preferences”，单击“Structural”检查框。
按“OK”。
2、选择“Main Menu>Preprocessor>Element Type>Add/Edit/Delete”。
出现“Element Types”对话框。
3、单击“Add...”。
出现“Library of Element Types ”对话框。
4、在左列选择“Structural Beam”。
5、在右列选择“3D finite strain, 3 node 189”以选中 BEAM189。
7、定义梁的矩形截面。
选择“Main Menu>Preprocessor>Sections>-Beam-Common Sects”。
出现“BeamTool ”对话框。
缺省时 ANSYS 将截面号设置为1，将子类型设置为 RECT (在子类型处图示一个矩形)。
因为是矩形横截面，在子类型处不需要修改。
8、在“BeamTool”对话框的底部，可以看到横截面形状和尺寸的图示。
在B标志的部分输入0.2 作为横截面的宽度；在 H 标志的部分输入 5.0 作为横截面的高度。
按“OK”。
9、通过“BeamTool”对话框显示当前截面特性。
按“Preview ”。
在图形窗口显示截面图和数据汇总。
按“Meshview”查看截面网格。
按“Close”。
ANSYS梁单元
18
20. 画出"girder"梁的应力 (ID = 2)SX。
19
21. 画出"beam"梁的应力 (ID = 3)SX。
20
22. 画出“peak”梁的应力 (ID = 4)SX。 23. 最后, 退出ANSYS，表面效应单元施加压力荷载。 – 选择实体: • 按单元类型号 Min, Max = 3选择实体 • 从全部中选择,按 [Apply],按 [Replot] – Main Menu > Solution > -Loads- Apply > Pressure > On Elements + • [Pick All] • LKEY = 5 • VALUE = 0.25 • VAL2, VAL3, VAL4 = 0, 0, -1 • 按 [OK] – Utility Menu > PlotCtrls > Symbols … • /PBC = All Applied BC's • /PSF = Pressures • 用箭头显示压力和对流 • 按 [OK]
?按y坐标minmax480选择线?从全部中选择按apply按plot?设定minmax240?追加选择按apply按replot?minmax0?追加选择按apply按replot?设置z坐标
ANSYS梁单元 梁单元
1
梁模型
建筑框架
2
• 确定建筑物框架由于重力和0.25 psi的“雪载荷”引起 的变形和应力。 • 假定: 数据库文件含几何模型和已定义的材料特性。
10
7. 指定“beam”梁截面，剖分其余网格。 – 选择实体: • 按截面 ID号， Min, Max = 1,4选择线。 • 从全部中选择, 按 [Apply],按 [Invert],按 [Plot] – 网格工具: • 单元特性: [Lines]: 按 [Set] – [Pick All] – 设置MAT = 1, TYPE = 1, SECT = 3, Pick Orientation keypoints = Yes, 按 [OK] – 键入定位关键点号103，按 Enter 键 ,然后按 [OK] • 网格尺寸控制: Lines: 按 [Set] – [Pick All] – 在对话框中设定NDIV = 6, 然后按 [OK] • 按 [Mesh] – [Pick All]
ansys自定义截面及方向节点实例
自定义截面及方向节点实例问题描述：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？答：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。
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。
因此ANSYS提供了用户创建截面的方法具体方法是，首先创建一个2-D实体模型，然后利用SECWRITE命令将其保存。
实例：一根直的细长悬臂梁，一端固定一端自由，在自由端施加载荷。
（悬臂梁截面自定义为梯形）问题特性参数：弹性模量=1.0X10e4psi 泊松比=0.0本例使用如下的几何特性： L=100in H=5in B=2in本例的载荷为： P=1lb步骤：（1）清除内存，开始一个新分析。
选取菜单Utility Menu>file>clear&start new 弹出clears database and start new对话框，采用默认设置，单击ok按钮弹出verify确认对话框，单击yes按钮。
（2）进入前处理器。
选择菜单路径Utility Menu>Preprocessor。
(3)定义单元类型1：面单元PLANE82。
选择菜单路径Utility Menu>Preprocessor>Element Type>Add/Edit/Delete 弹出Element Type对话框，单击Add按钮，接着弹出Library of Element Type 对话框，在右侧列表框下方框中输入82,在Element type reference number 项输入1，单击OK按钮返回Element Type对话框单击Close 按钮。
ANSYS单元讲解(全)
把收集到得ANSYS单元类型向大家交流下。
Mass21是由6个自由度的点元素，x,y,z三个方向的线位移以及绕x,y,z轴的旋转位移。
每个自由度的质量和惯性矩分别定义。
Link1可用于各种工程应用中。
根据应用的不用，可以把此元素看成桁架，连杆，弹簧，等。
这个2维杆元素是一个单轴拉压元素，在每个节点都有两个自由度。
X,y,方向。
铰接，没有弯矩。
Link8可用于不同工程中的杆。
可用作模拟构架，下垂电缆，连杆，弹簧等。
3维杆元素是单轴拉压元素。
每个点有3个自由度。
X,y,z方向。
作为铰接结构，没有弯矩。
具有塑性，徐变，膨胀，应力强化和大变形的特性。
Link10 3维杆元素，具有双线性劲度矩阵的特性，单向轴拉（或压）元素。
对于单向轴拉，如果元素变成受压，则硬度就消失了。
此特性可用于静力钢缆中，当整个钢缆模拟成一个元素时。
当需要静力元素能力但静力元素又不是初始输入时，也可用于动力分析中。
该元素是shell41的线形式，keyopt(1)=2,’cloth’选项。
如果分析的目的是为了研究元素的运动，（没有静定元素），可用与其相似但不能松弛的元素（如link8和pipe59）代替。
当最终的结构是一个拉紧的结构的时候，Link10也不能用作静定集中分析中。
但是由于最终局于一点的结果松弛条件也是有可能的。
在这种情况下，要用其他的元素或在link10中使用‘显示动力’技术。
Link10每个节点有3个自由度，x,y,z方向。
在拉（或压）中都没有抗弯能力，但是可以通过在每个link10元素上叠加一个小面积的量元素来实现。
具有应力强化和大变形能力。
Link11用于模拟水压圆筒以及其他经受大旋转的结构。
此元素为单轴拉压元素，每个节点有3个自由度。
X,y,z方向。
没有弯扭荷载。
Link180可用于不同的工程中。
可用来模拟构架，连杆，弹簧，等。
此3维杆元素是单轴拉压元素，每个节点有3个自由度。
X,y,z方向。
作为胶接结构，不考虑弯矩。
ansys单元介绍
ansys单元介绍ANSYS是一款功能强大的工程仿真软件，广泛应用于各种工程领域。
它提供了丰富的单元类型，以满足各种复杂的分析需求。
下面将介绍一些常用的ANSYS 单元类型及其特点。
1. 杆单元（Link）：用于模拟杆状结构，如梁、柱等。
该单元具有三个自由度：轴向拉伸/压缩、弯曲和扭转。
可以通过设置截面属性来定义杆的截面特性。
2. 梁单元（Beam）：用于模拟梁结构，具有六个自由度：轴向拉伸/压缩、弯曲、扭转和三个平动位移。
梁单元可以承受弯矩、剪力和轴力等载荷。
3. 壳单元（Shell）：用于模拟薄壁壳体结构，如圆筒、管道等。
壳单元具有平面内和平面外的刚度，适用于分析壳体的弯曲、屈曲和振动等问题。
4. 实体单元（Solid）：用于模拟三维实体结构，如块体、球体等。
实体单元具有任意方向的刚度，可以承受各种复杂载荷，如压力、温度和位移等。
5. 表面单元（Surface）：用于模拟二维表面结构，如板、薄膜等。
表面单元可以承受平面内和平面外的载荷，适用于分析表面效应和接触问题。
6. 流体单元（Fluid）：用于模拟流体结构和流体行为，如管道流动、流体振动等。
流体单元可以模拟流体的压力、速度和温度等参数。
7. 热单元（Thermal）：用于模拟热传导、对流和辐射等热力学问题。
热单元可以模拟温度场、热流密度和热梯度等参数。
8. 电单元（Electrical）：用于模拟电场、电流和电压等电磁学问题。
电单元可以模拟电场强度、电流密度和电势等参数。
除了以上介绍的单元类型外，ANSYS还提供了其他多种特殊单元类型，如弹簧单元、质量单元、阻尼器单元等，以满足特定领域的分析需求。
在使用ANSYS 进行仿真分析时，选择合适的单元类型是至关重要的，以确保分析的准确性和可靠性。
ansys杆、梁和管单元讲解
（1）杆单元，适用于弹簧、螺杆、预应力螺杆和薄膜桁架等，常用的杆单元有LINK8/LINK11/LINK180.LINK180：三维杆单元，根据各种情况可以看作桁架单元、索单元、链杆单元或弹簧单元等，本单元是一个轴向拉伸---压缩单元，每个节点有三个自由度：节点坐标系的X、Y、Z方向的平动。
本单元是一种顶端铰链结构，不考虑单元弯曲。
本单元具有塑性、蠕变、旋转、大变形和大应变功能。
当考虑大变形时（NLGEOM，ON）任何分析中LINK180单元都包括应力刚化选项。
本单元支持弹性、各向同性强化塑性、随动强化塑性、Hill各向异性强化、Chaboche 非线性强化塑性和蠕变。
LINK10与之类似仅压缩或仅拉伸。
输入参数：节点：I,J 自由度：UX、UY、UZ 实常数：AREA为面积，ADDMAS质量，TENSKEY 拉压选项，0为可以受拉压，1为只受拉，-1为只受压。
材料属性：EX，（PRXY或NUXY），ALPX（CTEX或THSX），DENS，GXY，ALPD，BETD 面载荷：无体载荷：温度T(I)、T（J）特殊属性：单元生死、初始状态、大挠度、大应变、线性扰动、非线性稳定、塑性、应力刚化、用户自定义材料、粘弹性、粘弹性/蠕变、（2）梁单元，用于螺栓（杆）、薄壁管件，C形截面构建，角钢或狭长薄膜构建（只有膜应力和弯应力）梁单元有弹性梁、塑性梁、渐变不对称梁、薄壁梁等，此处介绍BEAM188BEAM188：三维线性有限应变梁单元，适用于分析从细长到中等短粗的梁结构，基于铁木辛哥梁结构理论，考虑了剪切变形的影响。
BEAM188是三维线性（2节点）或者二次梁单元。
每个节点有6或者7个自由度，自由度的个数取决与KEYOPT(1)=0（默认）,每个节点有6个自由度，即节点坐标系的X,Y,Z方向的平动和绕X,Y,Z轴的转动，当KEYOPT(1)=1时，7个自由度，引入横截面的翘曲。
这个单元非常适合线性、大角度转动和并非大应变问题。
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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《ANSYS Elements 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。
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（Iyy ，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。
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。
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PE 命令GUI菜单路径MainMenu >Ge neralPostproc>ListPRSSO Results>Sectio nSolutio nUtilityMe nu>SECTYList>Results>Sectio nSolutio nMainMenu >Preprocessor>Section s>-Beam-Com mon Sect nsMa目的打印梁截面结果(BEAM44不支持)用SEID关联截面子类Preprocessor>Secti on s>-Beam-C ustomSect ns>ReadSectMeshMainMenu >Preprocessor>Sectio n s>-Beam-Com mon Sect nsMainMenu >Preprocessor>Sectio n s>-Beam-Com mon Sect nsMa inMenu >Preprocessor>Secti on s>-Beam-C ustomSect ns>ReadSectMeshMainMenu >Preprocessor>Sectio ns>-Beam-Add/EditMai nMenu >Preprocessor>-Attrib utes-Defi ne>DefaultAttribsMai nMenu>Preprocessor>-Modeli ng-Create >Eleme nts>ElemAttributesMainMenu >Preprocessor>Sectio ns>-Beam-PlotSecti onMainMenu >Preprocessor>Sectio ns>-Beam-WriteSecMesh MainMenu >Preprocessor>Sectio n s>Sectio nLibrary>LibraryPath MainMenu >Preprocessor>Sectio n s>Sectio nLibrary>ImportLibraryMa inMenu >Preprocessor>Secti ons>-Beam-CustomSect ns>ReadSect MeshMainMenu >Preprocessor>Sectio ns>ListSect ion sUtilityMe nu> SECDATASECOFFSET SECCONTROLS SECNUM SECPLOTSECWRITE/SECLIB SECREAD SLIST 定义截面几何数据 定义梁截面的截面偏 离 覆盖程序计算的属性 值 识别关联到一个单元 的 SECID 按比例显示梁截面的 几何形状 建立一个包含用户网 格自定义截面的 ASCII 文 件 设置SECREAD 缺省截 面库路径 读入用户定义的截面 库、网格、自定义截面汇总截面特性List>Properties>Section PropertiesUtilityMe nu >List>Properties>参阅《ANSYS Comma nds Refere nee 》可以得到横截面命令的完整描述。
731 定义截面并与截面号关联 使用SECTYPE 命令定义截面并与截面号关联。
下面的命令将截面号2与已定义的横截面形状（圆柱体）关联：命令：SECTYPE,2,BEAM,CSOLIDGUI: Main Menu>Preprocessor>Sections>-Beam-CommonSect ns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Iyy 和Izz 的横截面，使用子形状 ASEC 。
7.3.2 定义横截面几何特性和设置截面属性点接着如上所示的SECTYPE 命令之后，使用SECDATA 命令来定 义横截面的几何特性。
注意CSOLID 子形状有两个尺寸：半径和沿周向的格数。
这样，下面的SECDATA 命令指定圆截面梁的半径为 5，周向的格数为8。
通 过SECNUM 命令设置截面的属性点为2。
命令：SECDATA, 5, 8SECNUM , 2GUI : Main Menu>Preprocessor>Sections>-Beam-CommonSect nsMai n Menu >Preprocessor>-Attributes-Defi ne>Default Attribs7.3.2.1 确定要定义的格数SDELESpecifiedSection PropertiesMainMenu >Preprocessor>Secti o TE n s>DeleteSect ion 删除横截面通常，在建立横截面时，用户不需要设置格数。
ANSYS 将通过缺省的积分规则，计算截面值，如截面面积、对坐标轴的惯性矩，并将得出数值上精 确的结果。
由于扭转常数从网格中导出，所以扭转常数的精度，与截面网格尺寸 成正比。
ANSYS 应用的缺省网格的精度符合工程应用要求。
对于常用的截面，可用两种方法指定网格尺寸。
应用［SECTYPE,REFINEKEY ］来设置薄璧截面的网格加密水平(CTUBE,CHAN,I,Z, L,T,HATS,HREC)。
应用 SECDATA 命令指定实体截面 (RECT,QUAD,CSOLID)的划分数。
薄璧截面在厚度上最少有2个积分点，所以应用薄璧截面所得到的结果，对于材料非线性分析，应当是可接受的。
但是，在进行塑性分析时，对于实体截面的缺省格数可能需要改变。
下面是ANSYS 生成的实体截面网格，以及用户可能希望用它们进行的分析类 型。
图7-2 截面网格的类型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 m C H 啊0 隔h Oapiurw “last 用 throughIhiciin&ss anci the ar»ei制 pusbcty ailhQ 口如幅押y1X4 Mesn严"OfMeshing 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。
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。
在SECDATA命令描述中，也有对截面形状尺寸的说明。
742 通过用户定义网格建立自定义截面如果用户要定义不常用的截面，必须建立用户网格文件。
为了建立用户网格文件，首先要建立一个2D实体模型，然后用SECWRITE命令保存(Main Menu >Preprocessor> Secti ons> -Beam- Write Sec Mesh) 。
下面讨论这一过程：1 、建立所有的区域(Mai nMenu >Preprocessor>-Modeli ng-Create>-Areas-) 。