BEAM188中文说明
BEAM188 —3-D 线性有限应变梁
（基于Ansys 5.61的help）
MP ME ST PR PP ED
元素描述
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) 。
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)。
图1. BEAM188 3-D 线性有限应变梁
输入数据
（元素的）几何形状，节点为止，即元素坐标系图示于BEAM188。BEAM188在模型坐标系中是由节点 I 和节点 J 来定义的。节点 K 是必需的元素方向点定义。有关方向点的相关信息详见Generating a Beam Mesh With Orientation Nodes 在ANSYS Modeling and Meshing Guide中。于LMESH和LATT命令说明中可见节点 K 的自动定义的详细说明。
在空间中这是一个没有量纲的元素。截面形状是用SECTYPE和SECDATA命令(详见ANSYS Commands Reference )来独立定宓摹Ｃ恳桓鼋孛嫘巫淳囟ㄒ
桓?ID 号(SECNUM)。截面号是特定的元素属性。
梁元素是基于 Timoshenko 梁理论的，这是一个一阶切应变理论：横向切应变在截面中是常量；也就是说截面在变形后仍是平面。 BEAM188是一阶 Timoshenko 梁元素，它用一个点在长度上来（代替截面）。应此当在节点 I 和 J 上使用SMISC参数的话会显示每个端点节点的形心。 BEAM188 能被用于细长（slender）或粗壮（ stout）的梁。因为一阶切应变理论的限制，自有适当厚度的梁能被分析。梁结构上的细长比 (GAL2/(EI)) 能够用来判断是否采用此元素：
G切变模数
A截面面积
L构件长度
EI弯曲刚度
在整体（偏移）距离而不是单个元素的情况下记录这个比值是重要的。悬臂梁受向下的负载提供了悬臂梁在受向下的负载的情况下横向切应变的一个估评。虽然这个结果不能外推到所有的情况，但可以作为一个指导。我们推荐细长比应大于30 。
图 2. 悬臂梁受向下的负载
Timoshenko/
细长比 (GAL2/(EI)>30)
Euler-Bernoulli
25 1.120
50 1.060
100 1.030
1000 1.003
向剪切刚度。
扭转变形的St. Venant 翘曲决定了一个综合状态，它可以使（材料）在屈服后的切应力变得平均。 ANSYS 不提供对横截面或可能出现塑性屈服的横截面上的扭切分布情况的换算。应此因扭转负载而引起的大的非弹性的变形应当进行讨论，（ansys）也会检查并给处警告。在这种情况下推荐用实体或壳模型来代替。在默认情况下BEAM188 元素假设横截面上的弯曲很小可以被忽略(KEYOPT(1) = 0)。你可以使用KEYOPT(1) = 1来打开弯曲度的自由度。如果此自由度被打开那每个节点会有7个自由度： UX, UY, UZ, ROTX, ROTY, ROTZ, 和 WARP。BEAM188 允许用一个轴向延伸率的函数来改变横截面的转动惯量。默认情况下元素横截面的面积可以改变，但元素的体积在变形前后是相同的。此默认同样适
用于elasto-plastic 情况。使用 KEYOPT(2), 你能使横截面面积为一个常量或保持不变。
元素的输出在元素的积分位置和横截面的积分点上都是有效的。
梁在长度方向的积分点（高斯点）如（图）积分位置所示。
Figure 3. 3-D 线性有限应变梁元素的积分位置
截面的应力与力（包含弯矩）都是在积分点上获得的。元素基本点的输出会外推到元素的节点。
BEAM188 的一些剖面关联量(面积的积分，位置，泊松比函数，函数的导数等等) ，在使用SECTYPE和SECDATA命令定义截面时会自动分配到一个序列号。每一个截面区域预定为由9个节点组成。相交区域模型举例说明矩形块和槽形块的模型情况。每个单元有4个积分点。
Figure 4. BEAM188 相交区域模型
BEAM188 提供剖面积分点和节点的结果输出。但你仅能查看边界上的输出。(PRSSOL打印 BEAM188 剖面节点和积分点的解。应力和应变是在节点上的，塑性应力，塑性功，潜变应变则是在积分点上。)
当元素的材料具有非线性状态或有通过剖面的温度时，计算是在积分点上进行的。在大量通用弹性应用中]，元素采用剖面积分点的pre-calculated 特性。应此，应力与应变的输出均是经过了积分点的计算的。
如果截面分配了次截面 ASEC, 那么只有一般性的应力与应变 (轴向力, 弯矩, 切向应变, （弯曲）曲率, 和切应力)能够输出。 3-D 的轮廓图和变形显示图是不可用的。 ASEC 次截面只能被作为一个薄矩形块来显示验证梁的方向。
质量矩阵与负载向量的相容性的评估，相对于使用的刚度矩阵来说是一个高阶积分。元素提供包含相容性与集中的质量初矩阵。使LUMPM,ON 可以让质量矩阵（质量）集中。（系统）默认使用相容性矩阵。单位长度的质量可以用 ADDMAS 作为实常量来输入。详见输入概述。
力是相加在节点上的(定义在元素主方向)。如果形心轴不与元素主方向重合，那么附加的轴向力会引起弯曲。（同样）如果形心和扭转中心不重合的话，扭转力也会引起扭转变形和扭矩。应次节点的定位应当与力的中心向重合。使用SECOFFSET命令可以适当的改变OFFSETY和OFFSETZ 的幅角。默认情况下ANSYS 用形心来定义元素的主轴。
在节点和元素负载中有元素负载的描述。压力是作为一种面负载来作用在元素表面上的，（元素的面可见）图BEAM188.中带圈文字的显示。正向压力一压力（常规形式）输入。侧向压力以单位长度上的力来输入。尾端压力以力（的形式）输入。
BEAM188 与ansys中的其他基于埃尔米特多项式（Hermitian polynomial）的元素(f比如说BEAM4).不同，它是基于线性多项式（linear polynomials）的。因此分布式（周延式）负载的偏移在说明中是不允许的。此外不支持非节点上的集
