ANSYS中的梁单元

ANSYS中的梁单元 2010-03-21 20:18:01| 分类： Ansys | 标签： |举报 |字号大
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当一个结构构件的一个方向尺寸远远大于另外两个方向的尺寸时，3D构件就可以理想化为1D构件以提高计算效率。这样的单元有两类：以承受轴向拉压作用为主的杆单元，和承受弯曲作用为主的梁单元。

ANSYS提供的单元类型中共有9种梁单元，分别为BEAM3, BEAM4, BEAM23, BEAM24, BEAM44, BEAM54, BEAM161, BEAM188, BEAM189。在结构分析中常用的是BEAM4和BEAM188或BEAM189这三中梁单元。

BEAM4单元


BEAM4单元是一种具有拉压弯扭能力的3D弹性单元。每节点6个自由度。
BEAM4单元的定义包括：几何位置的确定，单元坐标系的确定，截面特性的输入。

BEAM4单元包含两个节点(i，j)或三个节点(i，j，k)，k为单元的方向节点；单元的截面特性用实常数(REAL)给出，主要包括截面(area)，两个方向的截面惯性矩(IZZ)和(IYY)，两个方向的厚度(TKY和TKZ)，相对单元坐标系x轴的方向角(THETA)，扭转惯性矩(IXX)。其中惯性矩，厚度，方向角都是在单元坐标系下给出的。

BEAM4单元坐标系的方向确定如下：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BEAM4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；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；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。

可以用下列命令查看单元坐标系及截面：

/ESHAPE, 1

/PSYMB, ESYS

说明：在指定网格划分属性时，可将某一关键点作为方向点属性赋予所需划分的线，这样就生成包含3个节点的梁单元。(具体见后面)

单元压力荷载(pressure)的施加比较特殊。只能用SFBEAM命令来实现，通过其他方式施加荷载都是无效的，其中LKEY为荷载方向号。
beam4单元应力输出：包括轴向正应力，弯曲应力，两者的合应力。

命令：PRESOL，ELEM

GUI：LIST RESULT〉ELEM SOLUT〉LINEELEM RESULT

单元弯矩图的绘制

ETABLE，MI，SMISC，5

ETABLE，MJ，SMISC，11

PLLS，MI，MJ，1！PLLS 的GUI：PLOT RESULT〉CONTOUR PLOT〉LINE ELEM RES


BEAM188单元

BEAM188，BEAM189适合于细长梁和适度深梁的计算，计算考虑了剪切变形的影响。

BEAM188为2节点3D梁单元，BEAM189为3节点3D梁单元。
BEAM189每个节点有6个或7个自由度，自由度的多少取决于用户对keyopt(1)的选择，若keyopt(1)=0，则每个节点6个自由度 ，keyopt(1)=1，则每个节点6个自由度，再加上一个翘曲自由度。
若通过

节点来绘制BEAM189单元，需要4个节点(i，j，k，l)，k为单元中间节点，l为单元的方向节点。
单元特性不能通过实常数定义，必须通过界面号进行定义。
其余同上。