第7例悬臂梁
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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)。
第七例 杆系结构的静力学分析实例——悬臂梁
7.2 分析步骤
7.2 .1过滤界面 拾取菜单Main Menu-Preferences，弹出如图7-2所示的对话框，选中 “Structural'项，单击“OK"按钮。 7.2 .2 选择单元类型
拾取菜单Main Menu- P来自百度文库eprocessor- Element Type-Add/Edit/Delete,弹
ANSYS 机械工程应用精华60例
内蒙古工业大学机械系
李宗学
第七例 杆系结构的静力学分析实例——悬臂梁
图7-1 (a)所示为一悬臂梁，图7-1 (b)为梁的横截面形状，分析 其在集中力F作用下自由端的变形。已知截面各尺寸H=50mm, h=43mm，B=35mm, b=32mm，梁的长度L=1m，集中力P=1000N。
示的对话框，选择“Pick Orientation Keypoint(s)”为Yes，单击“OK”按钮；弹
出拾取窗口，选择关键点3，单击“OK” 按钮，则横截面垂直于关键点1,2,3所 在的平面，z轴(见图7-1)指向关键点3。 单击“Size Controls”区域中“Lines”后面的“Set”按钮，弹出拾取窗口， 拾取直线，单击“OK”按钮，弹出如图7-10所示的对话框，在“NDIV”文本 框中输入50，单击“OK”按钮。 单击“MeshTool”对话框中“Mesh”区域的“Mesh”按钮，弹出拾取窗 口，拾取直线，然后单击“OK”按钮。
出如图7-3所 示的对话框，单击“Add...”按钮，弹出如图7-4所示的 对话框，在左侧列表中选“Structural Beam”，在右侧列表中选“2 node 188 ”,单击“OK”按钮，返回如图7-3所示的对话框，单击 “Close"按钮。
第七例 杆系结构的静力学分析实例——悬臂梁
7.2 .2 选择单元类型
元需要指定截面方向点，如果是圆截面，方向点只要不在梁单元的 那条线上就可以了，如果是其他截面的梁单元，方向点的不同可能 会有不同形式的截面形状产生。 定义方向关键点的方法是：在定义先的属性时的line attributes 对话框中，将pick Orientation Keypoint激活为YES，单击OK，出现 line attributes选择框。在图形窗口选择关键点。单击OK，完成。
“OK”按钮，弹出如图7-12所示的对话框，选择“Lab”为“FY”，
在“VALUE”文本框中输入-1000，单击“OK”按钮。
第七例 杆系结构的静力学分析实例——悬臂梁
7.2 .11 求解 拾取菜单Main Menu-Solution-Solve-Current LS。单击“Solve Current Load Step”对话框中的，“OK”按钮。当出现" Solution is done !”提示时，求解结束，即可查看结果。 7.2 .12 查看结果显示变形
钢的弹性模量E=2×1011N/m2，泊松比μ=0.3。
第七例 杆系结构的静力学分析实例——悬臂梁
根据材料力学的知识，梁横截面对x轴的惯性矩为：
该梁自由端的挠度为:
第七例 杆系结构的静力学分析实例——悬臂梁
BEAM188
BEAM188 — 3-D 线性有限应变梁
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
第七例 杆系结构的静力学分析实例——悬臂梁
7.2 .3 定义梁的横截面
第七例 杆系结构的静力学分析实例——悬臂梁
7.2 .4 定义材料模型
第七例 杆系结构的静力学分析实例——悬臂梁
7.2 .5 创建关键点
拾取菜单Main Menu---Preprocessor- Modeling-Create-KeypointsIn Active CS，弹出如图7-8所示的对话框，在“NPT”文本框中输入 1，在“X,Y,Z”文本框中分别输入0,0,0，单击“Apply” 按钮，依次
示的对话框.在列表中选“All DOF”。单击“OK”，按钮。
第七例 杆系结构的静力学分析实例——悬臂梁
7.2 .10 施加载荷 拾取菜单Main Menu-Solution-Define Loads-Apply-StructuralForce/Moment-OnKeypoints，弹出拾取窗口，拾取关键点2，单击
第七例 杆系结构的静力学分析实例——悬臂梁
7.2 .12 查看结果显示变形
Create-Lines-Lines Straight Line 拾取关键点1和2，单击 “ok”按钮。
第七例 杆系结构的静力学分析实例——悬臂梁
7.2 .8 划分单元
拾取菜单Main Menu-Preprocessor-Meshing-MeshTool，弹出“MeshTool”对
话框，选择“Element Attributes”的下拉列表框为“Lines”，单击下拉列表框后 面的 “Set”按钮，弹出拾取窗口，选择线，单击“OK”按钮，弹出如图7-9所
第七例 杆系结构的静力学分析实例——悬臂梁
7.2 .8 划分单元
第七例 杆系结构的静力学分析实例——悬臂梁
Pick Orientation Keypoint（s）选项打上勾以后就是可以指定点
来确定单元的截面方向。 方向关键点是用来确定加载方向和计算抗弯模量用的。定义了
梁的截面的时候,方向点可以控制截面的方向，例如beam188等梁单
创建关键点2（1，0，0）和3（0.5，0.5，0）。
第七例 杆系结构的静力学分析实例——悬臂梁
7.2 .6 显示关键点号
拾取菜单Utility Menu- P1otCtrls - Numbering，在所弹出的对话
框中，将Keypoint numbers(关键点号)打开，单击“OK”按钮。
7.2 .7 创建直线 拾取菜单弹出拾取窗口，Main Menu-Preprocessor-Modeling-
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) 。
第七例 杆系结构的静力学分析实例——悬臂梁 BEAM188
第七例 杆系结构的静力学分析实例——悬臂梁
7.2 .8 划分单元
第七例 杆系结构的静力学分析实例——悬臂梁
7.2 .9 施加约束
拾取菜单Main Menu-Solution--Define Loads-Apply-Structural-force/moment-
OnKeypoints，弹出拾取窗口，拾取关键点1，单击“OK”按钮，弹出如图7-11所
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)。
第七例 杆系结构的静力学分析实例——悬臂梁
7.2 分析步骤
7.2 .1过滤界面 拾取菜单Main Menu-Preferences，弹出如图7-2所示的对话框，选中 “Structural'项，单击“OK"按钮。 7.2 .2 选择单元类型
拾取菜单Main Menu- P来自百度文库eprocessor- Element Type-Add/Edit/Delete,弹
ANSYS 机械工程应用精华60例
内蒙古工业大学机械系
李宗学
第七例 杆系结构的静力学分析实例——悬臂梁
图7-1 (a)所示为一悬臂梁，图7-1 (b)为梁的横截面形状，分析 其在集中力F作用下自由端的变形。已知截面各尺寸H=50mm, h=43mm，B=35mm, b=32mm，梁的长度L=1m，集中力P=1000N。
示的对话框，选择“Pick Orientation Keypoint(s)”为Yes，单击“OK”按钮；弹
出拾取窗口，选择关键点3，单击“OK” 按钮，则横截面垂直于关键点1,2,3所 在的平面，z轴(见图7-1)指向关键点3。 单击“Size Controls”区域中“Lines”后面的“Set”按钮，弹出拾取窗口， 拾取直线，单击“OK”按钮，弹出如图7-10所示的对话框，在“NDIV”文本 框中输入50，单击“OK”按钮。 单击“MeshTool”对话框中“Mesh”区域的“Mesh”按钮，弹出拾取窗 口，拾取直线，然后单击“OK”按钮。
出如图7-3所 示的对话框，单击“Add...”按钮，弹出如图7-4所示的 对话框，在左侧列表中选“Structural Beam”，在右侧列表中选“2 node 188 ”,单击“OK”按钮，返回如图7-3所示的对话框，单击 “Close"按钮。
第七例 杆系结构的静力学分析实例——悬臂梁
7.2 .2 选择单元类型
元需要指定截面方向点，如果是圆截面，方向点只要不在梁单元的 那条线上就可以了，如果是其他截面的梁单元，方向点的不同可能 会有不同形式的截面形状产生。 定义方向关键点的方法是：在定义先的属性时的line attributes 对话框中，将pick Orientation Keypoint激活为YES，单击OK，出现 line attributes选择框。在图形窗口选择关键点。单击OK，完成。
“OK”按钮，弹出如图7-12所示的对话框，选择“Lab”为“FY”，
在“VALUE”文本框中输入-1000，单击“OK”按钮。
第七例 杆系结构的静力学分析实例——悬臂梁
7.2 .11 求解 拾取菜单Main Menu-Solution-Solve-Current LS。单击“Solve Current Load Step”对话框中的，“OK”按钮。当出现" Solution is done !”提示时，求解结束，即可查看结果。 7.2 .12 查看结果显示变形
钢的弹性模量E=2×1011N/m2，泊松比μ=0.3。
第七例 杆系结构的静力学分析实例——悬臂梁
根据材料力学的知识，梁横截面对x轴的惯性矩为：
该梁自由端的挠度为:
第七例 杆系结构的静力学分析实例——悬臂梁
BEAM188
BEAM188 — 3-D 线性有限应变梁
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
第七例 杆系结构的静力学分析实例——悬臂梁
7.2 .3 定义梁的横截面
第七例 杆系结构的静力学分析实例——悬臂梁
7.2 .4 定义材料模型
第七例 杆系结构的静力学分析实例——悬臂梁
7.2 .5 创建关键点
拾取菜单Main Menu---Preprocessor- Modeling-Create-KeypointsIn Active CS，弹出如图7-8所示的对话框，在“NPT”文本框中输入 1，在“X,Y,Z”文本框中分别输入0,0,0，单击“Apply” 按钮，依次
示的对话框.在列表中选“All DOF”。单击“OK”，按钮。
第七例 杆系结构的静力学分析实例——悬臂梁
7.2 .10 施加载荷 拾取菜单Main Menu-Solution-Define Loads-Apply-StructuralForce/Moment-OnKeypoints，弹出拾取窗口，拾取关键点2，单击
第七例 杆系结构的静力学分析实例——悬臂梁
7.2 .12 查看结果显示变形
Create-Lines-Lines Straight Line 拾取关键点1和2，单击 “ok”按钮。
第七例 杆系结构的静力学分析实例——悬臂梁
7.2 .8 划分单元
拾取菜单Main Menu-Preprocessor-Meshing-MeshTool，弹出“MeshTool”对
话框，选择“Element Attributes”的下拉列表框为“Lines”，单击下拉列表框后 面的 “Set”按钮，弹出拾取窗口，选择线，单击“OK”按钮，弹出如图7-9所
第七例 杆系结构的静力学分析实例——悬臂梁
7.2 .8 划分单元
第七例 杆系结构的静力学分析实例——悬臂梁
Pick Orientation Keypoint（s）选项打上勾以后就是可以指定点
来确定单元的截面方向。 方向关键点是用来确定加载方向和计算抗弯模量用的。定义了
梁的截面的时候,方向点可以控制截面的方向，例如beam188等梁单
创建关键点2（1，0，0）和3（0.5，0.5，0）。
第七例 杆系结构的静力学分析实例——悬臂梁
7.2 .6 显示关键点号
拾取菜单Utility Menu- P1otCtrls - Numbering，在所弹出的对话
框中，将Keypoint numbers(关键点号)打开，单击“OK”按钮。
7.2 .7 创建直线 拾取菜单弹出拾取窗口，Main Menu-Preprocessor-Modeling-
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) 。
第七例 杆系结构的静力学分析实例——悬臂梁 BEAM188
第七例 杆系结构的静力学分析实例——悬臂梁
7.2 .8 划分单元
第七例 杆系结构的静力学分析实例——悬臂梁
7.2 .9 施加约束
拾取菜单Main Menu-Solution--Define Loads-Apply-Structural-force/moment-
OnKeypoints，弹出拾取窗口，拾取关键点1，单击“OK”按钮，弹出如图7-11所