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0

4．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0

4.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。

LINK10单元在每个节点上有三个自由度，即沿节点坐标系x,y,z方向的平动，不管仅受拉（揽）选项，还是仅受压（裂口）选项，本单元都不包括弯曲刚度。本

单元具有应力刚化和大变形功能。

具体应用时存在如下假设和限制：

1.单元长度必须大于0，节点i,j不能重合，横截面积要大于0，温度沿杆长方向

线性变化

2.如果ISTRN(单元初始应变，对于揽选项，负的应变值表示其处于松弛状态；对

于裂口选项，正的应变值表示其处于裂开状态)等于0那么的单元的刚度包括在

第一个子步内。对于裂开选项（仅受压时），节点J相对于节点I的正值轴向位

移（在单元坐标系中）往往表示裂口打开.

3.求解程序如下：在第一个子步初始时的单元妆太浓决定于初始应变或裂口的输

入值，如果对于揽选项该值小于0，则对于这个子步来说，单元的刚度认为是

0.如果在这个子步结束时STAT=2，那么单元0刚度值被用于下一个子步内。

4.单元是非线性的，且需要一个迭代解。如果单元所处状态在一个子步内改变了，

那么该改变的影响在下一个子步内也存在，非收敛的子步不是平衡状态

5.初始应变也可以用来计算应力刚度矩阵，如果有的话，是用在第一次的累积迭

代中。应力刚化总是用来为揽下垂问题提供数值稳定。应力刚化的大变形影响

可以和一些揽大的问题一起使用。

LINK32 二维热传导杆单元，应用于二维（板或轴对称）稳态或瞬态热分析

LINK33 三维热传导杆单元，应用于节点间热传导，

LINK180三维有限应变场合

ANSYS提供的梁单元简介

基本假定

1.平面梁系结构的节点假设为刚接，每个节点有3个自由度，即x，y位移方向的平动自

由度和绕z轴方向的转动自由度。

2.杆件不仅承受轴向的拉力和压力，还承受弯矩作用。

BEAM3 可以模拟平面梁、平面钢架等平面；梁系结构，一种可承受拉、压、弯作用的单轴受力单元，该单元的每个节点有3个自由度，即x、y方向线位移和绕z轴角位移

具体应用时存在如下假设和限制：

1.梁单元必须位于x-y平面内，长度及面积均不可为0

2.惯性矩参数可以是任意形状截面的计算结果，但对任何截面形状的梁，其等效高

度必须先行确定，因为计算弯曲应力时，将取中性轴至最外边的距离为高度的一

半。

3.单元高度仅在弯曲计算和热应力分析时才会用到，应力沿着截面高度方向线性分

布

4.作用的温度梯度假定延长度方向及高度方向线性变化

5.在不使用大变形时，惯性矩可以为0

BEAM4 广泛应用于空间钢架，框架等空间梁柱结构中，一种可承受拉、压、弯、扭作用的单轴受力单元，该单元的每个节点有6个自由度，即x、y、z3个方向线位移和绕x、y、z 3个轴的角位移

具体应用时存在如下假设和限制：

1.梁单元必须位于x-y平面内，长度及面积均不可为0

2.在不使用大变形时，惯性矩可以为0

3.惯性矩参数可以是任意形状截面的计算结果，但对任何截面形状的梁，其等效高

度必须先行确定，因为计算弯曲应力时，将取中性轴至最外边的距离为高度的一

半。

4.单元高度仅在弯曲计算和热应力分析时才会用到，应力沿着截面高度方向线性分

布

5.作用的温度梯度假定延长度方向及高度方向线性变化

6.当使用相容切线刚度矩阵（KEYOPT(2)=1）时，一定要注意使用切合实际的（即

按比邻的）单元实常数。这是因为相容应力刚度矩阵事基于单元应力来计算的，