ansys中梁单元的截面和方向问题 (1)

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。

单元类型的选择，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。

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。

对于一般的问题，选用shell63就足够了。

梁的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，梁单元可以效率更高的求解。

两种新的有限元应变单元，BEAM188和BEAM189，提供了更强大的非线性分析能力，更出色的截面数据定义功能和可视化特性。

参阅ANSYS Elements Reference中关于BEAM188和BEAM189的描述。

何为横截面？横截面定义为垂直于梁的轴向的截面形状。

ANSYS提供了有11种常用截面形状的梁横截面库，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结点的数值模型来确定梁的截面特性（lyy,lzz等），并求解泊松方程得到弯曲特征。

横截面和用户自定义截面网格划分将存储在横截面库文件中。

可以用LATT命令将梁横截面属性赋给线实体。

这样，横截面的特性将在用BEAM188或BEAM189对该线划分网格时包含进去。

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关联。

2．定义截面的几何特性数值。

ANSYS中提供了下表列出的命令完成生成、查看、列表横截面和操作横截面库的功能：参阅ANSYS Commands Reference可以得到横截面命令的完整集合。

定义截面并与截面号关联使用SECTYPE命令定义截面。

下面的命令将截面号2与定义号的横截面形状（圆柱体）关联：命令：SECTYPE,2,BEAM,CSOLIDSECDATA,5,8SECNUM,2GUI: Main Menu>Preprocessor>Settings>-Beam-Common SectsMain Menu>Preprocessor>-Attributes-Define>Default Attribs要定义自己的横截面，使用子形状（ANSYS提供的形状集合）MESH。

要定义带特殊特性如lyy和lzz的横截面，使用子形状ASEC。

定义横截面的几何特性数值使用SECDATA命令定义横截面的几何数值。

第一步：用cad画图一个箱梁截面并导出.sat文件，假设文件名为cu 1.（1）画出截面（2）尺寸截面导入进ANSYS中，ANSYS截面尺寸大小为cad在测量工具显示下的大小。

与CAD改变单位无关。

（3）建立面域，把线框建立成面CAD面域命令region选中外围轮廓生成面域1再重复一次命令选中内轮廓，生成面域2。

导入到ANSYS中会有两个面用布尔运算（asba）生成箱梁面或者用面域减命令（su），面域1减去面域2，导入后则生箱梁截面。

（4）移动位置截面移动到坐标原点附近，便于在ANSYS中定位。

例如，在cad中的x-z平面画一个矩形面，形心在原点处，其导入后的面在ANSYS总体坐标系的x-z面上，形心在原点处。

（5）将cad中的面域导出为sat文件将sat文件放入到工作目录中第二步：将生成的文件名为cu的.sat文件导入ansys中~SATIN,cu,sat,,all,0 用的时候只需要修改cu这个文件名即可应用1直接利用此截面进行建模FINISH/CLEAR/prep7et,1,solid45mp,ex,1,2.10E11 !钢材mp,dens,1,7850*1.34mp,nuxy,1,0.3~SATIN,section,sat,,all,0k,,,,25l,14,15vdrag,1,,,,,,15VATT,1,,1esize,0.3VSWEEP,all应用2建立梁单元自定义截面Finish/clear/prep7et,1,mesh200 ! 采用mesh200辅助单元进行导入截面的网格划分，不参与计算，只是辅助划分网格。

keyopt,1,1,7 ！设置单元的附加功能，此处为划分的单元为3D八节点四边形单元。

~SATIN,cu,sat,,all,0 !导入截面aatt,1,,1aesize,all,1 ! 对导入的截面划分单元，可以自行调整单元大小amesh,allsecwrite,cu,sect,,1, 这个命令为截面导出命令，cu代表导出文件的名称,会在ANSYS当前工作做目录输cu.sec文件。

论坛里常有人问不同单元之间的连接问题，我自己也一直被这个问题所困绕,最近从ANＳＹＳ工程分析进阶实例上知道了AＮSYS中不同单元之间的连接原则。

感觉收收获不小，现把它上传与大家共享。

一般来说，按“杆梁壳体”单元顺序，只要后一种单元的自由度完全包含前一种单元的自由度，则只要有公共节点即可,不需要约束方程,否则需要耦合自由度与约事方程。

例如：(1)杆与梁、壳、体单元有公共节点即可，不需要约束方程。

ﻫ（2)梁与壳有公共节点怒可,也不需要约束写约束方程;壳梁自由度数目相同,自由度也相同，尽管壳的ｒoｔz是虚的自由度，也不妨碍二者之间的关系，这有点类同于梁与杆的关系。

(3)梁与体则要在相同位置建立不同的节点,然后在节点处耦合自由度与施加约束方程。

(４)壳与体则也要相同位置建立不同的节点，然后在节点处耦合自由度与施加约束方程。

上面所述的不同单元之间的接连方法主要是用耦合自由度和约束方程来实现的,有一定的局限性,只适用于小位移，下面介绍一种支持大位移算法的方法，ＭＰC法。

MPC即Mｕｌtiｐoint Conｓtraｉｎt,多点约束方程,其原理与前面所说的方程的技术几乎一致,将不连续、自由度不协调的单元网格连接起来,不需要连接边界上的节点完全一一对应。

MPC能够连接的模型一般有以下几种。

ﻫsolid 模型-ｓoｌid模型ﻫsｈelｌ模型-ｓheｌｌ模型ｓolｉｄ模型-shell 模型ｓolｉd 模型-beaｍ模型shelｌ模型-bｅam模型ﻫ在ＡNSＹS中,实现上述MPC技术有三种途径。

ﻫ(1）通过MPC18４单元定义模型的刚性或者二力杆连接关系。

定义MＰC1８4单元模型与定义杆的操作完全一致，而MPC单(2）利用约束元的作用可以是刚性杆（三个自由度的连接关系)或者刚性梁(六个自由度的连接关系)。

ﻫ方程菜单路径Ｍain Meｎｕ>pｒeproceｓsor>Coupliｎｇ/Cｅqn>shelｌ／ｓｏｌid Ｉｎｔerface创建壳与实体模型之间的装配关系。

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。

ANSYS在钢筋混凝土梁热分析中的应用【摘要】在火灾荷载的条件下，钢筋混凝土构件内部的温度场分布，对火灾后的构件能否继续使用，具有重要的作用。

ANSYS作为大型有限元软件，在有限元分析中得到了普遍的应用.本文首先从混凝土梁截面热分析入手，然后进行混凝土构件梁整体热分析，从而比较两者在热分析中的误差，从而得出ANSYS 在热分析中方法及思路。

【关键词】ANSYS；热分析；钢筋混凝土梁Reinforced concreted beam in the application of thermal analysis with ANSYS【Abstract】With the fire load conditions, the inside temperature field distribution of concrete beam has an important role on the components. As large-scale finite element software, the finite element analysis has gained widespread application. Comparing the thermal analysis of concrete beam section with the overall thermal analysis of concrete beams, and then draw the differences and similarities, which take thermal analysis in ANSYS in the methods and ideas.【Key words】ANSYS;Thermal analysis;Reinforced concrete beam1. 前言组成钢筋混凝土梁构件的材料，在火灾荷载作用下，其热工性能和力学性能会产生明显的变化，变形也会明显增大，由于构件在受火时，体积膨胀、截面温度不均匀分布，都会使截面产生自平衡的温度应力和构件弯曲变形［1］。

Ansys Workbench是一款广泛应用于工程领域的有限元分析软件，可以用于解决各种结构力学、流体动力学、电磁场等问题。

本文将以Ansys Workbench为例，介绍一个结构力学的例题，并详细讲解解题过程。

1. 问题描述假设有一个悬臂梁，在梁的自由端施加一个集中力，要求计算梁的应力分布和挠度。

2. 建模打开Ansys Workbench软件，新建一个静力学分析项目。

在几何模型中，画出悬臂梁的截面，并确定梁的长度、宽度和厚度。

在材料属性中，选择梁的材料，并输入对应的弹性模量和泊松比。

在约束条件中，将梁的支座固定，模拟悬臂梁的真实工况。

在外部荷载中，施加一个与梁垂直的集中力，确定力的大小和作用位置。

3. 网格划分在建模结束后，需要对悬臂梁进行网格划分。

在Ansys Workbench 中，可以选择合适的网格划分方式和密度，以保证计算结果的准确性和计算效率。

通常情况下，悬臂梁的截面可以采用正交结构网格划分，梁的长度方向可以采用梁单元网格划分。

4. 设置分析类型在网格划分完成后，需要设置分析类型为结构静力学。

在分析类型中，可以选择加载和约束条件，在求解器中，可以选择计算所需的结果类型，如应力、应变、位移等。

5. 求解和结果分析完成以上步骤后，可以提交计算任务进行求解。

Ansys Workbench软件会自动进行计算，并在计算完成后给出计算结果。

在结果分析中，可以查看悬臂梁的应力分布图和挠度图，进一步分析梁的受力情况和变形情况。

6. 参数化分析除了单一工况下的分析，Ansys Workbench还可以进行参数化分析。

用户可以改变材料属性、外部加载、几何尺寸等参数，快速地进行批量计算和结果对比分析，以得到最优的设计方案。

7. 结论通过Ansys Workbench对悬臂梁的结构分析，可以得到悬臂梁在外部加载下的应力分布和挠度情况，为工程设计和优化提供重要参考。

Ansys Workbench还具有丰富的后处理功能，可以绘制出直观的分析结果图，帮助工程师和研究人员更好地理解和使用分析结果。

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。