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Beam188
3 维线性有限应变梁单元
Beam188 单元描述
Beam188 单元适合于分析从细长到中等粗短的梁结构，该单元基于铁木辛哥梁结构理论，并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。每个节点有六个或者七个自由度，自由度的个数取决于KEYOPT(1)的值。当KEYOPT(1)＝0（缺省）时，每个节点有六个自由度；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，每个节点有七个自由度，这时引入了第七个自由度（横截面的翘曲）。这个单元非常适合线性、大角度转动和/并非线性大应变问题。
当NLGEOM 打开的时候，beam188 的应力刚化，在任何分析中都是缺省项。应力强化选项使本单元能分析弯曲、横向及扭转稳定问题（用弧长法）分析特征值屈曲和塌陷）。
Beam188/beam189 可以采用sectype、secdata、secoffset、secwrite 及secread 定义横截面。本单元支持弹性、蠕变及素性模型（不考虑横截面子模型）。这种单元类型的截面可以是不同材料组成的组和截面。
Beam188 从 6.0 版本开始忽略任何实参数，参考seccontrols 命令来定义横向剪切刚度和附加质量。
单元坐标系统（/psymb，esys）与beam188 单元无
关。
下图是单元几何示意图：
BEAM188 输入数据
该单元的几何形状、节点位置、坐标体系如图“BEAM Geometry”所示，beam188 由整体坐标系的节点i 和j 定义。
节点K 是定义单元方向的所选方式，有关方向节点和梁的网格划分的信息可以参见ANSYS Modeling and Meshing Guide中的Generating a Beam Mesh With Orientation Nodes。参考lmesh 和latt 命令描述可以得到k 节点自动生成的详细资料。
Beam188 可以在没有方向节点的情况下被定义。在这种情况下，单元的x 轴方向为i 节点指向j 节点。对于两节点的情况，默认的y 轴方向按平行x－y 平面自动计算。对于单元平行与z 轴的情况（或者斜度在0.01％以内），单元的y 轴的方向平行与整体坐标的y 轴（如图）。用第三个节点的选项，用户可以定义单元的x 轴方向。如果两者都定义了，那么第三节点的选项优先考虑。第三个节点（K），如果采用的话，将和i、j 节点一起定义包含单元x 轴和z 轴的平面(如图)。如果该单元采用大变形分析，需要注意这个第三号节点紧紧在定义初始单元方向的时候有效。
梁单元是一维空间线单元。横截面资料用sectype 和secdata 命令独立的提供，参见ANSYS Structural Analysis Guide 的Beam Analysis and Cross Sections 看详细资料。截面与单元用截面ID 号（SECNUM）来关联，截面号是独立的单元属性。除了等截面，还可以用sectype 命令中的锥形选项来定义锥形截面（参考Defining a Tapered Beam）。
单元基于铁木辛哥梁理论，这个理论是一阶剪切变形理论；横向剪切应力在横截面是不变的，也就是说变形后横截面保持平面不发生扭曲。Beam188 是一阶铁木辛哥梁单元，沿着长度用了一个积分点，用默认的KEYOPT(3)设置。因此，在i 和j 节点要求SMISC 数值的时候，中间数值在两端节点均输出。当KEYOPT（1）设置为2，两个积分点作为延长的线性变量被运用。
Beam188/beam189 单元可以用在细长或者短粗的梁。由于一阶剪切变形的限制，只有适度的“粗”梁可以分析。梁的长细比（GAL2/(EI))可以用来判定单元的适用性，这里：
G
剪切模量
A
截面积
L
长度
EI
抗弯刚度
需要注意的是这个比例的计算需要用一些全局距离尺寸，不是基于独立的单元尺度。下面这个图提供了受端部集中荷载的悬臂梁的横向剪切变形的评估，这个例子可以作为一个很好的大致的指导。我们推荐长细比要大于30。
Figure 188.2 Transverse Shear Deformation Estimation
这些单元支持横向剪切力和横向剪切变应力的弹性关系。你可以用seccontrols 命令忽略默认的横向剪切刚度值。
无形变的状态决定了扭转作用引起的St.Venant 翘曲变形，甚至可以用来定义屈服后的剪应力。Ansys 没有提供选项来不成型的结构重新计算，这种结构是由分析过程中的扭转剪切对横截面的作用和可能的截面的部分塑性屈服引起的。正因为此，由扭转作用引起的非弹性大变形需要小心的来处理和较合。在这样的情况下，要求用solid 或者shell 单元来替换。
Beam188/beam189 单元支持“约束扭转”分析，通过定义梁节点的第七个自由度来实现。Beam188 单元默认的假设是截面的扭转是足够小的以至于可以忽略（KEYOPT（1）＝0）。你可以激活它的扭转自由度通过定义KEYOPT（1）＝1。当激活节点的扭转自由度的时候，每个节点有七个自由度：UX，UY，UZ，ROTX, ROTY, ROTZ, and W ARP。当KEYOPT(1) = 1，双力矩合双弧线将被输出。
实际上，当两个“约束扭转”的单元以一个尖锐的角度组合在一起的时候，你需要耦合他们的唯一合转角，但是它们平面外的自由度解藕。通过用两个节点在物理位置和运用合适的约束可以一般地实现。这个过程很容易的（自动的）实现，通过ENDRELEASE 命令，这个命令将两个临近横截面相交角度大于20 度的单元的平面外扭转解耦。
Beam188 允许改变横截面惯性属性来实现轴向伸长的功能。默认的，截面面积改变来使得单元的体积变形后不变化。这种默认的值对于弹塑性应用是适用的。通过运用KEYOPT（2）,你可以选择使得横截面是恒定的或者刚性的。
单元的输出在单元积分位置和截面的积分点是可以用到的。
沿着梁长度的积分点（高丝点）如图Figure 188.3: "BEAM188 Element Integration Stations"所示：
Figure 188.3 BEAM188 Element Integration Stations
