比较ANSYS中PLANE42和PLANE82单元求平面悬臂梁的精确度

一、 主要内容

本文在已知解析解的情况下，分别利用ANSYS 不同单元类型（PLANE42和PLANE82）计算梁中部和固定端位置的最大弯曲应力，来验证那个单元类型更接近解析解。

二、问题描述

厚度t=50mm ，长度L=1300mm ，截面高度线性变化的悬臂梁，截面高度从d 变化到3d(d=75mm)，在自由端的集中力F=18KN ，弹性模量206GPa ，泊松比为0.3。

图1：悬臂梁受荷载图

三、解析解：

1、悬臂梁中部（x=0.5L)

3

2221875006150506)2(6mm d t bh W Z =?=== mm N Fl M ?=?==

1170000021300180002

MPa W M

Z

40.62max ==

σ

2、悬臂梁固定端（x=L)

32

224218756225506)2(6mm d t bh W Z =?===

mm

N Fl M ?==23400000

MPa W M

Z 47.55max ==

σ

位移求解省略

说明：因为各截面惯性矩I 随x 轴在变化，用结构力学中虚功原理中的单位荷载法求解：

x

x

p d EI

mm y ∑?

=?0

123

th I =

h 在随x 轴变化，用自己已知数学计算方法难以求解 ，只能求助于数学计算软件matlab 等 (课后学习matlab 再进行验算)，故本文省略了位移验算分析。

四、基于ANSYS 求解

求解过程如下

1）单位类型选择PLANE42

1. Main Menu:Preprocessor→Element Type→Add/Edit/Delete →Add →select Solid Quad 4node 42 →OK (back to Element Types window) →Options… →selelt K3: Plane Strsw/thk → Close

2. Preprocessor →Real Constants… →Add… →select Type 1→ OK→input THK:50→OK →Close (the Real Constan ts Window)

3. Preprocessor →Material Props →Material Models →Structural →Linear →Elastic →Isotropic →input EX:2.06e5, PRXY:0.3 → OK

4. Preprocessor →Modeling →Create →Keypoints →In Active CS →依次输入4个点的坐标：input:1(0,500，0)→Apply → 2(0,725,0)→Apply → 3(1300,725,0) →Apply → 4(1300,650,0) →OK

5. Preprocessor →Modeling →Create →Areas →Arbitrary →Through KPs →依次拾取4个点→OK

6. Preprocessor →Meshing →Mesh Tool →Element Attributes select Global→ Set →OK

7. Preprocessor →m esh Tool →Size Controls → select Lines→ Set →拾取长边的两

条线→OK → input NDIV:6 →Apply →拾取短边的两条线→OK → input NDIV:1 →OK

8. Preprocessor→ Mesh Tool →Mesh : select Areas→ Shape:Quad→Free → Mesh → Pick All →Close

9. Plotctrls→Numbering →选项NODE Node numbers为On →在Elem/Attrib numbering选择Element numbers →OK

显示元素：Utility Menu：Plot→emements

结果如下图所示

图2：模型建立及单元划分图

10.Solution →Define Loads →Apply →Structural →Displacement → On Nodes→拾取节点1、2 →OK →select Lab2:ALL OFF → OK

11.Solution →Define Loads →Apply →Structural →Force/Moment →On Nodes →拾取节点3→OK →Lab: FY, Value: -18000→OK

12.General Postproc →Plot Results →Deformed Shape… → select Def + Undeformed →OK

结果如图3所示

13. General Postproc →Plot Results →Contour Plot → Nodal Solution

选择Stress → X-Component of stress →OK

结果如图4所示

图3：Y方向位移图

图4：X方向应力图

14.General Postproc → Query Results →Subgrid Solu →选择Stress → X-Component of stress →OK →拾取节点2和节点6→OK

结果如图5所示

图5：要分析点的应力图

2）单位类型选择PLANE82。计算过程基本与单位类型选择PLANE42一样这里不在累赘。

位移图如下

图6：Y方向位移图应力图如下图

图7：X方向应力图

要分析点的应力图如下图

图8：要分析点的应力图

五、结果分析

表1：ANSYS与解析解应力分析表

PLANE42(4节点)最大位移为2.875mm

PLANE82(8节点)最大位移为2.939mm

解析解最大位移：空缺

对于本例题我们可以说用PLANE42(4节点)精度没有PLANE82(8节点)高。说明：ANSYS中的单位长度单位：mm 力：N 应力：MPa

ansys梁分析实例

习题二 题一： 已知：如下图1.1所示，梁一端固定，自由端受弯矩M=105，截面参数见图1.2，材料弹性模量E=3X107，泊松比μ=0.3。 求：截面上的最大应力和最小应力δmax，δmin？ 解：ansys分析得： 图1.1 图1.2

ELEM STREST2 STREST5 STRESB3 STRESB6 1 -700.00 -700.00 300.00 300.00 MINIMUM VALUES ELEM 1 1 1 1 VALUE -700.00 -700.00 300.00 300.00 MAXIMUM VALUES ELEM 1 1 1 1 VALUE -700.00 -700.00 300.00 300.00 由ansys的分析可得，应力最值分别发生在梁截面的上下部分，且各截面的同一水平高度应力相等。Δmax300，即为拉应力，发生于梁下表面；δmin=-700，为压应力，发生于梁上表面。

题二： 已知：如图2.1所示，梁两端受均布力q=104/12作用，梁的长度及截面尺寸见图2.1和图2.2，截面Iz=7892，A=50.65，材料弹性模量E=3X107，泊松比μ=0.3。 求：（1）梁中点的挠度 （2）截面上的最大应力 图2.1 图2.2 解：ansys分析

（1）NODE UY 1 -0.45616 2 -0.45616 3 0.0000 4 0.18246 5 0.0000 中点即第四节点，故中点的挠度为0.18246（2）梁的弯矩图如下，

可知最大应力发生在梁的中间段。 下面数据为各节点的应力大小， ELEM STRTOP2 STRTOP5 STRBOT3 STRBOT6 1 -0.68592E-11 11404. 0.68592E-11 -11404. 2 11404. 11404. -11404. -11404. 3 11404. 11404. -11404. -11404. 4 11404. -0.68592E-11 -11404. 0.68592E-11 由上面数据可得，最大应力为11404，发生于梁中间段的上表面。如有侵权请联系告知删除，感谢你们的配合！

ansys各种结构单元介绍

一、单元分类 MP - ANSYS/Multiphysics DY - ANSYS/LS-Dyna3D FL - ANSYS/Flotran ME - ANSYS/Mechanical PR - ANSYS/Professional PP - ANSYS/PrepPost ST - ANSYS/Structural EM - ANSYS/Emag 3D ED - ANSYS/ED

LINK1 —二维杆单元 单元描述： LINK1单元有着广泛的工程应用，比如：桁架、连杆、弹簧等等。这种二维杆单元是杆轴方向的拉压单元，每个节点有2个自由度：沿节点坐标系x、y方向的平动。就象在铰接结构中的表现一样，本单元不承受弯矩。单元的详细特性请参考理论手册。三维杆单元的描述参见LINK8。 下图是本单元的示意图。 PLANE2 —二维6节点三角形结构实体单元 单元描述： PLANE2是与8节点PLANE82单元对应的6节点三角形单元。单元的位移特性是二次曲线，适合于模拟不规则的网格（比如由不同的CAD/CAM系统得到的网格）。 本单元由六个节点定义，每个节点有2个自由度：沿节点坐标系x、y 方向的平动。本单元可作为平面单元（平面应力或平面应变）或者作为轴对称单元使用。本单元还具有塑性、蠕变、膨胀、应力刚化、大变形、大应变等功能。详细特性请参考理论手册。 下图是本单元的示意图。

BEAM3二维弹性梁单元 BEAM3是一个轴向拉压和弯曲单元，每个节点有3个自由度：沿节点坐标系x、y方向的平动和绕z轴的转动。单元的详细特性请参考理论手册。其它的二维梁单元是塑性梁单元（BEAM23）和变截面非对称梁单元（BEAM54)。 下图是本单元的示意图。 BEAM4三维弹性梁单元 单元描述： BEAM4是一个轴向拉压、扭转和弯曲单元，每个节点有6个自由度：沿节点坐标系的x、y、z方向的平动和绕x、y、z轴的转动。本单元具有应力刚化和大变形功能。在大变形（有限转动）分析中允许使用一致切线刚度矩阵选项。本单元的详细特性请参考理论手册。变截面非对称弹性梁单元的描述参见BEAM44，三维塑性梁单元的描述参见BEAM24。

第七章 ansys梁单元分析和横截面形状

第七章梁分析和横截面形状 7.1 梁分析概况 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，梁单元求解效率更高。 本章的内容只适用于 BEAM44(三维变截面单元)和另两种有限元应变单元 BEAM188 和 BEAM189 (三维梁单元)。这些梁单元与ANSYS 的其他梁单元相比，提供了更健壮的非线性分析能力，显著地改进了截面数据定义功能和可视化特性。参阅《ANSYS Elements Reference》中关于 BEAM44、BEAM188 和 BEAM189 单元的描述。 注意--如要对 BEAM44 单元采用本章论述的横截面定义功能，必须清楚不能应用这些功能来定义斜削的截面。此外，本章所述的后处理可视化功能不能应用于 BEAM44 单元。 注意--用户定义横截面功能可能不能应用CDWRITE命令。 7.2 何为横截面 横截面定义为垂直于梁轴的截面的形状。ANSYS提供有11种常用的梁横截面库，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节点的数值模型来确定梁的截面特性(Iyy，Izz 等)，并求解泊松方程得到扭转特征。 图7-1是一个标准的Z型横截面，示出了截面的质心和剪切中心，以及计算得到的横截面特性。 图7-1 Z型横截面图

横截面和用户自定义截面网格将存储在横截面库文件中。如果用BEAM44、BEAM188、BEAM189 单元来模拟线实体，可用LATT命令将梁横截面属性赋予线实体。 7.3 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(Dection ID)关联。 2、定义截面的几何特性数值。 ANSYS 提供了表7-1 所列出的命令，可以完成横截面生成、查看、列表和操作横截面库的功能。 表7-1 ANSYS 横截面命令 命令GUI菜单路径目的 PRSSOL MainMenu>GeneralPostproc>ListRes ults> SectionSolutionUtilityMenu> List>Results>SectionSolution 打印梁截面结果 (BEAM44不支持) SECTYP E MainMenu>Preprocessor>Sections>- Beam-CommonSectnsMainMenu> Preprocessor>Sections>-Beam-Cust omSectns>ReadSectMesh 用SEID关联截面子类 型 SECDAT A MainMenu>Preprocessor>Sections>- Beam-CommonSectns 定义截面几何数据 SECOFF SET MainMenu>Preprocessor>Sections>- Beam-CommonSectnsMainMenu> Preprocessor>Sections>-Beam-Cust omSectns>ReadSectMesh 定义梁截面的截面偏 离 SECCON TROLS MainMenu>Preprocessor>Sections>- Beam-Add/Edit 覆盖程序计算的属性 值 SECNUM MainMenu>Preprocessor>-Attribute s-Define>DefaultAttribsMainMenu> Preprocessor>-Modeling-Create>El ements>ElemAttributes 识别关联到一个单元 的SECID

第七章 梁分析和横截面形状【ANSYS帮助中文版】

第七章梁分析和横截面形状 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。 下图是一个标准的Z横截面，示出了截面的质心和剪切中心以及计算的横 截面特性： 1

图8-1 Z向横截面图 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,CSOLID SECDATA,5,8 SECNUM,2 GUI: Main Menu>Preprocessor>Settings>-Beam-Common Sects Main 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。下面的命令将用SECTYPE命令定义的尺寸赋值给横截面。CSOLID形状有两个尺寸：半径和周长上的格栅数目。 命令：SECDATA,4,6 2

格构梁的ANSYS有限元模拟分析实例运用

龙源期刊网 https://www.wendangku.net/doc/eb1814694.html, 格构梁的ANSYS有限元模拟分析实例运用作者：张少剑刘真 来源：《城市建设理论研究》2013年第10期 摘要:本文通过一工程实例运用ansys模拟计算。针对格构梁的研究，合理地简化模型，取出1.5米宽的土体、梁和面层单元，两边加对称约束，从而达到模拟空间结构梁的目的。本文还模拟了基坑的开挖过程的时空效应，共分七步，土体在自重应力作用下的沉降为第一步，梁与面层的激活、力的施加和土层杀死共分六步。梁的最大受力状态并不发生在最后一步完成后，而是在第六工况。 关键词:格构梁有限元分析模拟分析 中图分类号：K826.16 文献标识码：A 文章编号： 1 土体、梁、锚索和混凝土面层共同作用 基坑支护的受力机理是土体的土压力作用在格构梁和混凝土面层上，混凝土面层的力传递到格构梁上，格构梁再把它受到的力传递到和它相连的锚索上，锚索则和被支护土体嵌固为一体，格构梁和混凝土面层除起到承受土压力外，格构梁还起到平均弯矩和变形的作用，喷射混凝土面层则有保护土体表面，防止土体表面非格构梁作用部位坍塌的作用。 2模型简化及技术处理 根据基坑开挖深度，根据实际的土体性质建立土体模型。格构梁的作用是承受弯矩的，可以选用Beam4梁单元，考虑到钢筋混凝土格构梁中有钢筋的作用，其弹性模量、泊松比等设置有所调整。在建模时，如果混凝土面层的长宽与厚度的比都大于5，所以在有限元分析中采用板壳单元可以全面地反映其变形特征和应力分布规律。混凝土面层用Shell63单元模拟，其参数的取值和梁单元相同。 由于格构梁的受力性状，锚索的模拟对格构梁的受力影响较小，本模型忽略考虑锚索的模拟。预应力锚索的作用简化为作用在纵横梁交点处的集中力。 对于格构梁和土体、混凝面层之间的接触，模型采用节点耦合，以实现共同变形和受力。 3.1ANSYS有限元模拟计算 3.1.1模型的参数 1．土体的参数见下表：

Ansys梁分析实例

工程介绍： 某露天大型玻璃平面舞台的钢结构如图1所示，每个分格（图2中每个最小的矩形即为一个分格）x方向尺寸为1m，y方向尺寸为1m；分格的列数（x向分格）=8，分格的行数（y向分格）=5。 钢结构的主梁（图1中黄色标记单元）为高140宽120厚14的方钢管，其空间摆放形式如图3所示；次梁（图1中紫色标记单元）为直径60厚10的圆钢管（单位为毫米），材料均为碳素结构钢Q235；该结构固定支撑点位于左右两端主梁和最中间（如不是正处于X方向正中间，偏X坐标小处布置）的次梁的两端，如图2中标记为 U R处。主梁和次梁之间是固接的。 xyz xyz 玻璃采用四点支撑与钢结构连接（采用四点支撑表明垂直作用于玻璃平面的面载荷将传递作用于玻璃所在钢结构分格四周的节点处，表现为点载荷；试对在垂直于玻璃平面方向的42 KN m的面载荷（包括玻璃自重、钢结构自重、活载 / 荷（人员与演出器械载荷）、风载荷等）作用下的舞台进行有限元分析。（每分格面载荷对于每一支撑点的载荷可等效于1KN的点载荷）。 作业提交的内容至少应包括下面几项： （1）屏幕截图显示该结构的平面布置结构，图形中应反映所使用软件的部分界面，如图2； （2）该结构每个支座的支座反力； （3）该结构节点的最大位移及其所在位置； （4）对该结构中最危险单元（杆件）进行强度校核。 图1

图2 图3 本操作中选用的单位为：（N，mm，MPa）。具体操作及分析求解： 1．更该工作文件和标题。如图1.1-1.5所示

图1.1 图1.2

图1.3 图1.4 图1.5

图1.6 2.选择单元类型。 根据题目要求，选择单元类型为beam-3D-2node-188单元。 执行Main Menu→Preprocessor →Element Type→Add/Edit/Delete →Add ，选择beam-3D-2node-188。如图2.1所示。 图2.1 3．定义材料属性 该钢结构材料为碳素结构钢Q235，则将弹性模量设置为200GPa，泊松比设置为0.3。执行Main Menu→Preprocessor →Material Props →Material Models →Structural →Linear →Elastic →Isotropic，在EX框中输入2.05e，在PRXY框中输入0.3。操作步骤为如图3.1；3.2所示。

ANSYS_Beam188单元应用

Beam188/189单元基于Timoshenko梁理论（一阶剪切变形理论：横向剪切应变在横截面上是常数，也就是说，变形后的横截面保持平面不发生扭曲）而开发的，并考虑了剪切变形的影响，适合于分析从细长到中等粗细的梁结构。该单元提供了无约束和有约束的横截面的翘曲选项。 Beam188是一种3D线性、二次或三次的2节点梁单元。Beam189是一种3D二次3节点梁单元。每个节点有六个或者七个自由度，包括x、y、z 方向的平动自由度和绕x、y、z 轴的转动自由度，还有一个可选择的翘曲自由度。该单元非常适合线性、大角度转动或大应变非线性问题。 beam188的应力刚化选项在任何大挠度分析中都是缺省打开的，从而可以分析弯曲、横向及扭转稳定问题(进行特征值屈曲分析或（采用弧长法或非线性稳定法）破坏研究)。 Beam188/beam189单元支持弹性、塑性，蠕变及其他非线性材料模型。这种单元还可以采用多种材料组成的截面。该单元还支持横向剪力和横向剪应变的弹性关系，但不能使用高阶理论证明剪应力的分布变化。下图是单元几何示意图：该单元的几何形状、节点位置、坐标体系和压力方向如图所示，beam188 由整体坐标系的节点i 和j 定义。 对于Beam188梁单元，当采用默认的KEYOPT(3)=0，则采用线性的形函数，沿着长度用了一个积分点，因此，单元求解量沿长度保持不变；当KEYOPT(3)=2，该单元就生成一个内插节点，并采用二次形函数,沿长度用了两个积分点，单元求解量沿长度线性变化；当KEYOPT(3)=3，该单元就生成两个内节点，并采用三次形函数,沿长度用了三个积分点，单元求解量沿长度二次变化； 当在下面情况下需要考虑高阶单元内插时，推荐二次和三次选项： 1）变截面的单元； 2）单元内存在非均布荷载（包含梯形荷载）时，三次形函数选项比二次选项提供更好的结果。（对于局部的分布荷载和非节点集中荷载情况，只有三次选项有效）； 3）单元可能承受高度不均匀变形时。（比如土木工程结构中的个别框架构件用单个单元模拟时） Beam188单元的二次和三次选项有两个限制： 1）虽然单元采用高阶内插，但是beam188的初始几何按直线处理； 2）因为内节点是不可影响的，所以在这些节点上不允许有边界（或荷载或初始）条件。

ansys梁单元

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 1.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。 2.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。 3.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) 4.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。 5.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

ansys桁架和梁的有限元分析

桁架和梁的有限元分析 第一节基本知识 一、桁架和粱的有限元分析概要 1．桁架杆系的有限元分析概要 桁架杆系系统的有限元分析问题是工程中晕常见的结构形式之一，常用在建筑的屋顶、机械的机架及各类空间网架结构等多种场合。 桁架结构的特点是，所有杆件仅承受轴向力，所有载荷集中作用于节点上。由于桁架结构具有自然离散的特点，因此可以将其每一根杆件视为一个单元，各杆件之间的交点视为一个节点。 2．梁的有限元分析概要 梁的有限元分析问题也是是工程中最常见的结构形式之一，常用在建筑、机械、汽车、工程机械、冶金等多种场合。 梁结构的特点是，梁的横截面均一致，可承受轴向、切向、弯矩等载荷。根据梁的特点，等截面的梁在进行有限元分析时，需要定义梁的截面形状和尺寸，用创建的直线代替梁，在划分网格结束后，可以显示其实际形状。 二、桁架和梁的常用单元 桁架和梁常用的单元类型和用途见表7-1。 通过对桁架和粱进行有限元分析，可得到其在各个方向的位移、应力并可得到应力、位移动画等结果。 第128页

第二节桁架的有限元分析实例案例1--2D桁架的有限元分析 问题 人字形屋架的几何尺寸如图7—1所示。杆件截面尺寸为0．01m^2，试进行静力分析，对人字形屋架进行静力分析，给出变形图和各点的位移及轴向力、轴力图。 条件 人字形屋架两端固定，弹性模量为2．0x10^11N/m^2，泊松比为0．3。 解题过程 制定分析方案。材料为弹性材料，结构静力分析，属21)桁架的静力分析问题，选用Link1单元。建立坐标系及各节点定义如图7-1所示，边界条件为1点和5点固定，6、7、8点各受1000N的力作用。 1．ANSYS分析开始准备工作 (1)清空数据库并开始一个新的分析选取Utility Menu>File>Clear&Start New，弹出Clears database and Start New对话框，单击OK按钮，弹出Verify对话框，单击OK按钮完成清空数据库。 (2)指定新的工作文件名指定工作文件名。选取Utility Menu>File>Change Jobname，弹出Change Jobname对话框，在Enter New Jobname项输入工作文件名，本例中输入的工作文件名为“2D-spar”，单击OK按钮完成工作文件名的定义。 (3)指定新的标题指定分析标题。选取Ufility Menu>File>Change Title，弹出ChangeTitle对话框，在Enter New Tifie项输入标题名，本例中输入“2D-spar problem'’为标题名，然后单击OK按钮完成分析标题的定义。 (4)重新刷新图形窗9 选取Utility Menu>Plot>Replot，定义的信息显示在图形窗口中。 (5)定义结构分析运行主菜单Main Menu>Preferences，出现偏好设置对话框，赋值分析模块为Structure结构分析，单击OK按钮完成分析类型的定义。 2．定义单元类型 运行主菜单Main Menu>Preprocessor>Element Type>Add／Edit／Delete命令，弹出Element Types对话框，单击Add按钮新建单元类型，弹出Library of Element Types对话框，先选择

ANSYS梁单元的选择

ANSYS中有七八种梁单元，它们的特点和适用范围各不相同。了解这些单元之间的异同，有助于正确选择单元类型和得到较为理想的计算结果。 梁是一种几何上一维而空间上二维或三维的单元，主要用于模拟一个方向长度大于其它两方向的结构形式。也就是说，主要指那些细长、像柱子一样的结构，只要横截面的尺寸小于长度尺寸，就可以选用梁单元来模拟（这在一定意义上和壳单元在一个方向上比另外两个方向都薄原理相似）。通常来讲，横截面尺寸需要小于长度的1/20或1/30，这里的长度是指两支撑点间的物理意义上的距离。梁单元本身可以进行任意的网格划分，且不支配梁理论的适用性；反过来，就像刚才提到的那样，物理尺寸和特性将决定选择哪种单元更为合适。 有两种基本的梁单元理论：铁木辛格（剪切变形）理论和欧拉-伯努力理论。ANSYS 中的如下单元是基于欧拉-伯努力梁理论： 1.2D/3D elastic BEAM3/4 2.2D plastic BEAM23 3.2D/3D offset tapered,unsymmetric BEAM54/44 4.3D thin-walled,plastic BEAM24 欧拉-伯努力梁理论建立在如下假定的基础上： 1.单元形函数为Hermitian多项式，挠度是三次函数； 2.弯矩可以线性改变； 3.不考虑横截面剪切变形； 4.扭转时截面不发生翘曲； 5.只具有线性材料能力（部分单元BEAM23/24具有有限的非线性材料能力）； 6.非常有限的前后处理能力（除了BEAM44）。 ANSYS中有两种梁单元（BEAM188和BEAM189）是基于铁木辛格（剪切变形）理论，这种梁理论主要建立在如下假定基础上： 1.单元形函数为拉格朗日插值多项式，具有线性或二次的位移函数； 2.横向剪应力沿厚度方向为常数（一阶剪切变形梁单元）； 3.可以模拟自由或约束扭转效应； 4.支持丰富的模型特性（塑性和蠕变）； 5.强大的前生处理能力。 使用中需要注意： （1）铁木辛格（剪切变形）理论是基于一阶剪切变形理论的，它不能准确地求解短粗梁，因此，ANSYS在帮助里指出该类型梁的适用范围是：GAl2/EI>30，对于那些高跨比较大的梁应选用实体单元求解； （2）ANSYS中2结点的铁木辛格（剪切变形）单元BEAM188对网格密度的依赖性较强，选用时单根构件单元数应不小于5或不小于3，并且打开KEYOPT(3)，否则误差会较大。

ansys实例命令流-实体梁分析命令流

/FILNAME,SolidBeam ,1 !定义工作文件名。/TITLE,SolidBeam Analysis !定义工作标题。/PREP7 ET,1,SOLID95 !定义材料属性。 MPTEMP,,,,,,,, !定义材料属性。MPTEMP,1,0 MPDATA,EX,1,,2.06e5 MPDATA,PRXY,1,,0.3 !建立几何模型 K,1,,,, K,2,450,,, K,3,450,-55,, K,4,,-100,, FLST,2,4,3 FITEM,2,1 FITEM,2,2 FITEM,2,3 FITEM,2,4 A,P51X VOFFST,1,45, , !网格划分。 FLST,5,4,4,ORDE,2 FITEM,5,9 FITEM,5,-12 CM,_Y,LINE LSEL, , , ,P51X CM,_Y1,LINE CMSEL,,_Y LESIZE,_Y1, , ,3, , , , ,1 !* FLST,5,4,4,ORDE,4

FITEM,5,2 FITEM,5,4 FITEM,5,6 FITEM,5,8 CM,_Y,LINE LSEL, , , ,P51X CM,_Y1,LINE CMSEL,,_Y LESIZE,_Y1, , ,6, , , , ,1 !* FLST,5,4,4,ORDE,4 FITEM,5,1 FITEM,5,3 FITEM,5,5 FITEM,5,7 CM,_Y,LINE LSEL, , , ,P51X CM,_Y1,LINE CMSEL,,_Y LESIZE,_Y1, , ,30, , , , ,1 !* CM,_Y,VOLU VSEL, , , , 1 CM,_Y1,VOLU CHKMSH,'VOLU' CMSEL,S,_Y !* VSWEEP,_Y1 CMDELE,_Y CMDELE,_Y1 CMDELE,_Y2 !加载。

几个ansys经典实例(长见识)

平面问题斜支座的处理 如图5-7所示，为一个带斜支座的平面应力结构，其中位置2及3处为固定约束，位置4处为一个45o的斜支座，试用一个4节点矩形单元分析该结构的位移场。 (a)平面结构(b)有限元分析模型 图5-7 带斜支座的平面结构 基于ANSYS平台，分别采用约束方程以及局部坐标系的斜支座约束这两种方式来进行处理。 (7) 模型加约束 左边施加X,Y方向的位移约束 ANSYS Main Menu: Solution →Define Loads →Apply →-Structural→Displacement On Nodes →选取2，3号节点→OK →Lab2: All DOF(施加X,Y方向的位移约束) →OK 以下提供两种方法处理斜支座问题，使用时选择一种方法。 ?采用约束方程来处理斜支座 ANSYS Main Menu：Preprocessor →Coupling/ Ceqn →Constraint Eqn ：Const :0, NODE1:4, Lab1: UX,C1:1,NODE2:4,Lab2:UY,C2:1→OK 或者?采用斜支座的局部坐标来施加位移约束 ANSYS Utility Menu：WorkPlane →Local Coordinate System →Create local system →At specified LOC + →单击图形中的任意一点→OK →XC、YC、ZC分别设定为2，0，0,THXY：45 →OK ANSYS Main Menu：Preprocessor →modeling →Move / Modify →Rotate Node CS →To active CS → 选择4号节点 ANSYS Main Menu：Solution →Define Loads →Apply →Structural →Displacement On Nodes →选取4号节点→OK →选择Lab2:UY(施加Y方向的位移约束) →OK 命令流； !---方法1 begin----以下的一条命令为采用约束方程的方式对斜支座进行处理 CE,1,0,4,UX,1,4,UY,-1 !建立约束方程(No.1): 0=node4_UX*1+node_UY*(-1) !---方法1 end --- !--- 方法2 begin --以下三条命令为定义局部坐标系，进行旋转，施加位移约束 !local,11,0,2,0,0,45 !在4号节点建立局部坐标系 !nrotat, 4 !将4号节点坐标系旋转为与局部坐标系相同 !D,4,UY !在局部坐标下添加位移约束 !--- 方法2 end

ANSYS_MPC连接梁壳单元实例

2010-05-21 22:12:04 作者：zhz2004 来源：机械CADl论坛浏览次数：621 网友评论0 条 近日在论坛看到些用ansys的坛友问及beam单元和shell单元、beam单元和solid单元、shell单元和solid单元的连接问题。其实解决此类问题的方法不只一种，耦合约束方程、绑定接触都是有效的方法。其中耦合约束方程适用于小变形，而绑定接触即可用于小变形，也可用于大变形的几何非线性分析。下面，我将本人所做的用MPC方法连接shell单元和b eam单元的详细步骤提供给大家，与各位共勉。 添加shell单元(略) 添加beam单元(略) 添加shell实常数 添加shell实常数：shell厚度 添加beam截面：圆钢 内经、外径及网格密度

预览网格 开始建模：转动工作平面工作平面z轴向上 建立圆面 继续： 将面拉伸成体 定义拉伸高度：0.5m 删除体，留面 显示面 删除空圆柱的顶面和底面

创建点：用于建立梁单元的第一个点。两点之间创建（正中）。 复制点：用于建立梁单元的第二个点。复制：Y方向0.5m 连接两点，用于创建梁单元。 继续 定义材料属性，有点晚^_^ 准备划分壳单元 划分壳，映射方法

准备划分梁单元 划分梁单元 选中要划分梁单元的线 完成，定义mpc接触 ＧＵＩ:ＭａｉｎＭｅｎｕ→Ｐｒｅ-ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ→Ｍｏｄｅｌｉｎｇ→Ｃｒｅａｔｅ→ＣｏｎｔａｃｔＰａｉｒ,进入接触向导,然后按照提示与帮助说明进行选择目标面接触面等操作[4]。在创建接触对前,单击Ｏｐｔｉｏｎａｌｓｅｔｔｉｎｇ按钮弹出Ｃｏｔａｃｔｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ对话框,将Ｂａｓｉｃ选项卡中的Ｃｏｎｔａｃｔａｌｇｏｒｉｔｈｍ即接触算法设置为ＭＰＣａｌｇｏｒｉｔｈｍ即可。操作完成后,ＡＮＳＹＳ自动定义目标单元与接触单元类型,并生成接触对。 定义主控点 选择梁单元的下面一个关键点（当然也可以选择梁单元的最下一个node，相应选项要选pick existing node...） 选择梁单元的下面一个关键点 继续下一个： 施加集中力x方向10000n 计算结果，位移云图 显示梁截面的位移云图 显示梁单元形状

第七章ansys梁单元分析和横截面形状

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，梁单元求解效率更高。 本章的内容只适用于BEAM44（三维变截面单元）和另两种有限元应变单元BEAM188 和BEAM189 （三维梁单元）。这些梁单元与ANSYS 的其他梁单元相比，提供了更健壮的非线性分析能力，显著地改进了截面数据定义功能和可视化特性。参阅《ANSYS Elements Reference 》中关于BEAM44 、BEAM188 和BEAM189 单元的描述。 注意-- 如要对BEAM44 单元采用本章论述的横截面定义功能，必须清楚不能应用这些功能来定义斜削的截面。此外，本章所述的后处理可视化功能不能应用于BEAM44 单元。 注意-- 用户定义横截面功能可能不能应用CDWRITE 命令。 横截面定义为垂直于梁轴的截面的形状。ANSYS 提供有11种常用的梁横截面库，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节点的数值模型来确定梁的截面特性（Iyy ，Izz 等），并求解泊松方程得到扭转特征。 图7-1 是一个标准的Z 型横截面，示出了截面的质心和剪切中心，以及计算得到的横截面特性。

横截面和用户自定义截面网格将存储在横截面库文件中。如果用BEAM44、BEAM188、BEAM189 单元来模拟线实体，可用LATT 命令将梁横截面属性赋予线实体。 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(Dection ID)关联。 2、定义截面的几何特性数值。 ANSYS提供了表7-1所列出的命令，可以完成横截面生成、查看、列表和操作横截面库的功能。 表7-1 ANSYS横截面命令 PE 命令GUI菜单路径 MainMenu >Ge neralPostproc>List PRSSO Results> Sectio nSolutio nUtilityMe nu> SECTY List>Results>Sectio nSolutio n MainMenu >Preprocessor>Secti o n s>-Beam-Com mon Sect nsMa 目的 打印梁截面结果 (BEAM44不支持) 用SEID关联截面子类

ansys有限元分析工程实例大作业

ansys有限元分析工程实例大作业

辽宁工程技术大学 有限元软件工程实例分析 题目基于ANSYS钢桁架桥的静力分析 专业班级建工研16-1班（结构工程） 学号 471620445 姓名 日期 2017年4月15日

基于ANSYS钢桁架桥的静力分析 摘要：本文采用ANSYS分析程序，对下承式钢桁架桥进行了有限元建模;对桁架桥进行了静力分析，作出了桁架桥在静载下的结构变形图、位移云图、以及各个节点处的结构内力图（轴力图、弯矩图、剪切力图），找出了结构的危险截面。 关键词：ANSYS；钢桁架桥；静力分析；结构分析。 引言：随着现代交通运输的快速发展，桥梁兴建的规模在不断的扩大，尤其是现代铁路行业的快速发展更加促进了铁路桥梁的建设，一些新建的高速铁路桥梁可以达到四线甚至是六线，由于桥面和桥身的材料不同导致其受力情况变得复杂，这就需要桥梁需要有足够的承载力，足够的竖向侧向和扭转刚度，同时还应具有良好的稳定性以及较高的减震降噪性，因此对其应用计算机和求解软件快速进行力学分析了解其受力特性具有重要的意义。 1、工程简介 某一下承式简支钢桁架桥由型钢组成，顶梁及侧梁，桥身弦杆，底梁分别采用3种不同型号的型钢，结构参数见表1，材料属性见表2。桥长32米，桥高5.5米，桥身由8段桁架组成，每个节段4米。该桥梁可以通行卡车，若只考虑卡车位于桥梁中间位置，假设卡车的质量为4000kg，若取一半的模型，可以将卡车对桥梁的作用力简化为P1，P2，和P3，其中P1=P3=5000N，P2=10000N,见图2,钢桥的形式见图1，其结构简图见图3。

图1钢桥的形式 图2桥梁的简化平面模型（取桥梁的一半）

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

ANSYS瞬态分析实例

例题：一根钢梁支撑着集中质量并承受一个动态载荷（如图1所示）。钢梁长为L，支撑着一个集中质量M。这根梁承受着一个上升时间为t1的值为F1 的动态载荷F（t）。梁的质量可以忽略，确定产生最大位移响应时的时间t max和响应y max。 图1 钢梁支撑集中质量的几何模型 材料特性：弹性模量为2e5MPa，质量为M＝，质量阻尼为8； 几何尺寸为：L＝450mm，I＝800.6mm4，h＝18mm； 载荷为：F1＝20N，t1＝ GUI操作方式： 1．定义单元类型：Main Menu>Preprocessor>Element Type>Add/Edit/Delete，出现一个对话框，单击“Add”，又出现一个对话框，在对话框左面的列表栏中选择“Structural Beam”，在右面的列表栏中选择“2D elastic 3”，单击“Apply”，在对话框左面的列表栏中选择“Structural Mass”，在右边选择“3D mass 21”，单击“OK”，在单击“Options”，弹出对话框，设置K3为“2-D W/O rot iner”，单击“OK”，再单击“Close”。 2．设置实常数：Main Menu>Preprocessor>Real Constants> Add/Edit/Delete，出

现对话框，单击“Add”，又弹出对话框，选择“Type1 BEAM3”，单击“OK”，又弹出对话框，输入AREA为1，IZZ＝，HEIGHT＝18，单击“OK”，在单击“Add”，选择Type 2 MASS21，单击“OK”，设置MASS为，单击“OK”，再单击“Close”。; 3．定义材料属性：Main Menu>Preprocessor>Material Props>Material Modls，出现对话框，在“Material Models Available”下面的对话框中，双击打开“Structural>Linear>Elastic>Isotropic”，又出现一个对话框，输入弹性模量EX＝2e5，泊松比PRXY＝0，单击“OK”，单击“Materal>Exit”。 4．建立模型： 1）创建节点：依次单击Main Menu>Preprocessor>Modeling>Create>Nodes>In Active CS，在弹出对话框中，依次输入节点的编号1，节点坐标x＝0，y＝0，然后单击“Apply”，输入节点编号2，节点坐标x＝450/2，y＝0，然后单击“Apply”，输入节点编号3，节点坐标x＝450，y＝0。单击“OK”。 2）创建单元：依次单击Main Menu>Preprocessor>Modeling>Create>Elements >Auto Numbered>Thru Nodes，弹出拾取框，拾取节点1和2，2和3，单 击“OK”。 3）指定单元实常数：Main Menu>Preprocessor>Modeling>Create>Elements> Elem Attributes，弹出对话框，设置TYPE为2，REAL为2，单击“OK”。4）创建单元：依次单击Main Menu>Preprocessor>Modeling>Create>Elements >Auto Numbered>Thru Nodes，弹出拾取框，拾取节点2，单击“OK”。

ansys杆、梁和管单元讲解

（1）杆单元，适用于弹簧、螺杆、预应力螺杆和薄膜桁架等，常用的杆单元有LINK8/LINK11/LINK180. LINK180：三维杆单元，根据各种情况可以看作桁架单元、索单元、链杆单元或弹簧单元等，本单元是一个轴向拉伸---压缩单元，每个节点有三个自由度：节点坐标系的X、Y、Z方向的平动。 本单元是一种顶端铰链结构，不考虑单元弯曲。本单元具有塑性、蠕变、旋转、大变形和大应变功能。当考虑大变形时（NLGEOM，ON）任何分析中LINK180单元都包括应力刚化选项。 本单元支持弹性、各向同性强化塑性、随动强化塑性、Hill各向异性强化、Chaboche 非线性强化塑性和蠕变。LINK10与之类似仅压缩或仅拉伸。 输入参数： 节点：I,J 自由度：UX、UY、UZ 实常数：AREA为面积，ADDMAS质量，TENSKEY 拉压选项，0为可以受拉压，1为只受拉，-1为只受压。材料属性：EX，（PRXY或NUXY），ALPX（CTEX或THSX），DENS，GXY，ALPD，BETD 面载荷：无体载荷：温度T(I)、T（J）特殊属性：单元生死、初始状态、大挠度、大应变、线性扰动、非线性稳定、塑性、应力刚化、用户自定义材料、粘弹性、粘弹性/蠕变、 （2）梁单元，用于螺栓（杆）、薄壁管件，C形截面构建，角钢或狭长薄膜构建（只有膜应力和弯应力） 梁单元有弹性梁、塑性梁、渐变不对称梁、薄壁梁等，此处介绍BEAM188 BEAM188：三维线性有限应变梁单元，适用于分析从细长到中等短粗的梁结构，基于铁木辛哥梁结构理论，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6或者7个自由度，自由度的个数取决与KEYOPT(1)=0（默认）,每个节点有6个自由度，即节点坐标系的X,Y,Z方向的平动和绕X,Y,Z轴的转动，当KEYOPT(1)=1时，7个自由度，引入横截面的翘曲。这个单元非常适合线性、大角度转动和并非大应变问题。当NLGEOM打开的时候，BEAM188的应力刚化在任何分析中都是默认项。 BEAM188/BEAM189可以采用SECTYPE、SECDATA、SECOFFSET、SECWRITE、SEREAD 定义横截面，本单元支持弹性、蠕变、素性模型（不考虑横截面子模型），忽略任何实参数，参考SECONTROLS定义横截面剪切刚度和附加质量，这种单元的截面可以是不同材料组成的组和截面。 BEAM188/BEAM189定义的梁长细比（GAL2/(EI)）可以用来判定单元的实用性，其中G为剪切模量，A为截面积，L为长度，EI为抗弯刚度，推荐长细比大于30.，BEAM188/BEAM189的在一些截面点的截面相关量（积分面积、位置、泊松比、函数倒数等）通过SECTYPE和SECDATA自动计算得到。每个截面嘉定9个节点，有4个积分点。 管单元，是一类轴向拉压、弯、扭空间单元，每个节点均有6个自由度。 PIPE16是一个轴向拉压、扭转和弯曲单元，单元的每个节点有6个自由度：沿节点坐标系的X、Y、Z方向的平动和绕X、Y、Z轴的转动。本单元以BEAM4为基础，并包含了用于处理管的对称性和标准管几何尺寸的专用特性。 PIPE17是三个单轴直管单元组成的T形管单元，具有拉压、扭转和弯曲功能，单元的每个节点有6个自由度：沿节点坐标系的X、Y、Z方向的平动和绕X、Y、Z轴的转动。包括T形接头弹性选项，应力增强系数选项和打印单元力选项，还考虑了绝热、内部流体和腐蚀。 PIE18具有拉、压、扭转和弯曲性能的环形单轴单元，每个节点有6个自由度：沿节