ansys beam188介紹

2017-03-18 by:CAE仿真在線來(lái)源:互聯(lián)網(wǎng)

Beam188/beam189 可以采用sectype、secdata、secoffset、secwrite 及secread 定義橫截面。本單元支持彈性、蠕變及素性模型(不考慮橫截面子模型)。這種單元類型的截面可以是不同材料組成的組和截面。

本文介紹了ANSYS Beam188單元應(yīng)用的具體內(nèi)容。

維線性有限應(yīng)變梁?jiǎn)卧?

Beam188 單元描述

Beam188 單元適合于分析從細(xì)長(zhǎng)到中等粗短的梁結(jié)構(gòu),該單元基于鐵木辛哥梁結(jié)構(gòu)理論,并考慮了剪切變形的影響。

Beam188 是三維線性(2 節(jié)點(diǎn))或者二次梁?jiǎn)卧?。每個(gè)節(jié)點(diǎn)有六個(gè)或者七個(gè)自由度,自由度的個(gè)數(shù)取決于KEYOPT(1)的值。當(dāng)KEYOPT(1)=0(缺省)時(shí),每個(gè)節(jié)點(diǎn)有六個(gè)自由度;節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)系的x、y、z 方向的平動(dòng)和繞x、y、z 軸的轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)KEYOPT(1)=1 時(shí),每個(gè)節(jié)點(diǎn)有七個(gè)自由度,這時(shí)引入了第七個(gè)自由度(橫截面的翹曲)。這個(gè)單元非常適合線性、大角度轉(zhuǎn)動(dòng)和/并非線性大應(yīng)變問題。

當(dāng)NLGEOM 打開的時(shí)候,beam188 的應(yīng)力剛化,在任何分析中都是缺省項(xiàng)。應(yīng)力強(qiáng)化選項(xiàng)使本單元能分析彎曲、橫向及扭轉(zhuǎn)穩(wěn)定問題(用弧長(zhǎng)法)分析特征值屈曲和塌陷)。

Beam188 從6.0 版本開始忽略任何實(shí)參數(shù),參考seccontrols 命令來(lái)定義橫向剪切剛度和附加質(zhì)量。

單元坐標(biāo)系統(tǒng)(/psymb,esys)與beam188 單元無(wú)關(guān)。

下圖是單元幾何示意圖:

BEAM188 輸入數(shù)據(jù)

該單元的幾何形狀、節(jié)點(diǎn)位置、坐標(biāo)體系如圖“BEAM Geometry”所示,beam188 由整體坐標(biāo)系的節(jié)點(diǎn)i 和j 定義。

節(jié)點(diǎn)K 是定義單元方向的所選方式,有關(guān)方向節(jié)點(diǎn)和梁的網(wǎng)格劃分的信息可以參見ANSYS Modeling and Meshing Guide中的Generating a Beam Mesh With Orientation Nodes。參考lmesh 和latt 命令描述可以得到k 節(jié)點(diǎn)自動(dòng)生成的詳細(xì)資料。

Beam188 可以在沒有方向節(jié)點(diǎn)的情況下被定義。在這種情況下,單元的x 軸方向?yàn)閕節(jié)點(diǎn)指向j 節(jié)點(diǎn)。對(duì)于兩節(jié)點(diǎn)的情況,默認(rèn)的y 軸方向按平行x-y 平面自動(dòng)計(jì)算。對(duì)于單元平行與z 軸的情況(或者斜度在0.01%以內(nèi)),單元的y 軸的方向平行與整體坐標(biāo)的y 軸(如圖)。用第三個(gè)節(jié)點(diǎn)的選項(xiàng),用戶可以定義單元的x 軸方向。如果兩者都定義了,那么第三節(jié)點(diǎn)的選項(xiàng)優(yōu)先考慮。第三個(gè)節(jié)點(diǎn)(K),如果采用的話,將和i、j 節(jié)點(diǎn)一起定義包含單元x 軸和z 軸的平面(如圖)。如果該單元采用大變形分析,需要注意這個(gè)第三號(hào)節(jié)點(diǎn)緊緊在定義初始單元方向的時(shí)候有效。

梁?jiǎn)卧且痪S空間線單元。橫截面資料用sectype 和secdata 命令獨(dú)立的提供,參見ANSYS Structural Analysis Guide 的Beam Analysis and Cross Sections 看詳細(xì)資料。截面與單元用截面ID 號(hào)(SECNUM)來(lái)關(guān)聯(lián),截面號(hào)是獨(dú)立的單元屬性。除了等截面,還可以用sectype 命令中的錐形選項(xiàng)來(lái)定義錐形截面(參考Defining a Tapered Beam)。

單元基于鐵木辛哥梁理論,這個(gè)理論是一階剪切變形理論;橫向剪切應(yīng)力在橫截面是不變的,也就是說(shuō)變形后橫截面保持平面不發(fā)生扭曲。Beam188 是一階鐵木辛哥梁?jiǎn)卧?沿著長(zhǎng)度用了一個(gè)積分點(diǎn),用默認(rèn)的KEYOPT(3)設(shè)置。因此,在i 和j 節(jié)點(diǎn)要求SMISC 數(shù)值的時(shí)候,中間數(shù)值在兩端節(jié)點(diǎn)均輸出。當(dāng)KEYOPT(1) 設(shè)置為2,兩個(gè)積分點(diǎn)作為延長(zhǎng)的線性變量被運(yùn)用。

Beam188/beam189 單元可以用在細(xì)長(zhǎng)或者短粗的梁。由于一階剪切變形的限制,只有適度的“粗”梁可以分析。梁的長(zhǎng)細(xì)比(GAL2/(EI))可以用來(lái)判定單元的適用性,這里:

剪切模量

截面積

長(zhǎng)度

抗彎剛度

需要注意的是這個(gè)比例的計(jì)算需要用一些全局距離尺寸,不是基于獨(dú)立的單元尺度。下面這個(gè)圖提供了受端部集中荷載的懸臂梁的橫向剪切變形的評(píng)估,這個(gè)例子可以作為一個(gè)很好的大致的指導(dǎo)。我們推薦長(zhǎng)細(xì)比要大于30。

Figure 188.2 Transverse Shear Deformation Estimation

長(zhǎng)細(xì)比(GAL2/(EI))鐵木辛哥/歐拉-伯努力( δ Timoshenko / δ Euler-Bernoulli)

251.120

501.060

1001.030

10001.003

這些單元支持橫向剪切力和橫向剪切變應(yīng)力的彈性關(guān)系。你可以用seccontrols 命令忽略默認(rèn)的橫向剪切剛度值。

無(wú)形變的狀態(tài)決定了扭轉(zhuǎn)作用引起的St.Venant 翹曲變形,甚至可以用來(lái)定義屈服后的剪應(yīng)力。Ansys 沒有提供選項(xiàng)來(lái)不成型的結(jié)構(gòu)重新計(jì)算,這種結(jié)構(gòu)是由分析過(guò)程中的扭轉(zhuǎn)剪切對(duì)橫截面的作用和可能的截面的部分塑性屈服引起的。正因?yàn)榇?由扭轉(zhuǎn)作用引起的非彈性大變形需要小心的來(lái)處理和較合。在這樣的情況下,要求用solid 或者shell 單元來(lái)替換。

Beam188/beam189 單元支持“約束扭轉(zhuǎn)”分析,通過(guò)定義梁節(jié)點(diǎn)的第七個(gè)自由度來(lái)實(shí)現(xiàn)。Beam188 單元默認(rèn)的假設(shè)是截面的扭轉(zhuǎn)是足夠小的以至于可以忽略(KEYOPT(1)=0)。你可以激活它的扭轉(zhuǎn)自由度通過(guò)定義KEYOPT(1)=1。當(dāng)激活節(jié)點(diǎn)的扭轉(zhuǎn)自由度的時(shí)候,每個(gè)節(jié)點(diǎn)有七個(gè)自由度:UX,UY,UZ,ROTX, ROTY, ROTZ, and WARP。當(dāng)KEYOPT(1) = 1,雙力矩合雙弧線將被輸出。

實(shí)際上,當(dāng)兩個(gè)“約束扭轉(zhuǎn)”的單元以一個(gè)尖銳的角度組合在一起的時(shí)候,你需要耦合他們的唯一合轉(zhuǎn)角,但是它們平面外的自由度解藕。通過(guò)用兩個(gè)節(jié)點(diǎn)在物理位置和運(yùn)用合適的約束可以一般地實(shí)現(xiàn)。這個(gè)過(guò)程很容易的(自動(dòng)的)實(shí)現(xiàn),通過(guò)ENDRELEASE 命令,這個(gè)命令將兩個(gè)臨近橫截面相交角度大于20 度的單元的平面外扭轉(zhuǎn)解耦。

Beam188 允許改變橫截面慣性屬性來(lái)實(shí)現(xiàn)軸向伸長(zhǎng)的功能。默認(rèn)的,截面面積改變來(lái)使得單元的體積變形后不變化。這種默認(rèn)的值對(duì)于彈塑性應(yīng)用是適用的。通過(guò)運(yùn)用KEYOPT(2),你可以選擇使得橫截面是恒定的或者剛性的。

單元的輸出在單元積分位置和截面的積分點(diǎn)是可以用到的。

沿著梁長(zhǎng)度的積分點(diǎn)(高絲點(diǎn))如圖Figure 188.3: "BEAM188 Element Integration Stations"所示:

Figure 188.3 BEAM188 Element Integration Stations

Beam188/beam189 提供在積分點(diǎn)和界面節(jié)點(diǎn)輸出的選項(xiàng)。你可以要求緊緊在截面的外表面輸出。(PRSSOL 打印截面節(jié)點(diǎn)和截面積分點(diǎn)結(jié)果。應(yīng)力和應(yīng)變?cè)诮孛娴慕孛娲蛴?塑性應(yīng)變,塑性作用,蠕變應(yīng)力在截面的積分點(diǎn)輸出。

當(dāng)與單元相關(guān)的材料有非彈性的行為或者當(dāng)截面的溫度在截面中有變化,基本計(jì)算在截面的積分點(diǎn)上運(yùn)行。對(duì)于更多的普通的彈性的運(yùn)用,單元運(yùn)用預(yù)先計(jì)算好的單元積分點(diǎn)上的截面屬性。無(wú)論如何,應(yīng)力和應(yīng)變通過(guò)截面的積分點(diǎn)輸出來(lái)計(jì)算。

如果截面指定為ASEC 亞類,僅僅廣義的應(yīng)力和應(yīng)變(軸力、彎距、橫向剪切、彎曲、剪應(yīng)力)能夠輸出。3-D 輪廓線和變形形狀不能輸出。ASEC 亞類緊緊可以作為細(xì)矩形來(lái)顯示來(lái)定義梁的方向。

Beam188/beam189 能夠?qū)M合梁進(jìn)行分析,(例如,那些由兩種或者兩個(gè)以上材料復(fù)合而成的簡(jiǎn)單的實(shí)體梁)。這些組件被假設(shè)為完全固接在一起的。因此,該梁表現(xiàn)為一單一的元件。

多材料截面能力僅僅在梁的行為假定(鐵木辛哥或者伯努力歐拉梁理論)成立的時(shí)候能運(yùn)用。

用其他的話說(shuō),支持簡(jiǎn)單的傳統(tǒng)鐵木辛哥梁理論的擴(kuò)展。在這些地方可能應(yīng)用到:

& #8226; 雙層金屬帶

& #8226; 帶金屬加固的梁

& #8226; 位于不同材料組成的層上的傳感器

Beam188/beam189 計(jì)算在截面剛度水平上的彎距和扭距的耦合。橫向的剪切也作為一個(gè)獨(dú)立的量來(lái)計(jì)算。這對(duì)于分層的組合物和夾層量可能會(huì)有很大的影響,如果街頭處不平衡。

Beam188/189 沒有用高階理論來(lái)計(jì)算剪切應(yīng)力的變更貢獻(xiàn),如果這些作用必須考慮的話,就需要運(yùn)用ANSYS 實(shí)體單元。

要使beam188/beam189 用于特殊的應(yīng)用,作試驗(yàn)或者其他的數(shù)值分析。在合適驗(yàn)證后使用對(duì)于組合截面的約束扭曲的選項(xiàng)

對(duì)于質(zhì)量矩陣和一致荷載向量的賦值,比剛度矩陣使用的規(guī)則更高階積分規(guī)則被使用到。單元支持一致質(zhì)量矩陣和集中質(zhì)量矩陣。用LUMPM,ON 命令來(lái)激活集中質(zhì)量矩陣。一致質(zhì)量矩陣時(shí)默認(rèn)使用的。每單位長(zhǎng)度的附加質(zhì)量將用ADDMAS 截面控制來(lái)輸入,參見"BEAM188 Input Summary"。

在節(jié)點(diǎn)(這些截面定義了單元的x 軸)上施加力,如果重心軸和單元的x 軸不是共線的,施加的軸力將產(chǎn)生彎距。如果質(zhì)心和剪切中心不是重合的,施加的剪切力將導(dǎo)致扭轉(zhuǎn)應(yīng)力和彎曲。因而需要設(shè)置節(jié)點(diǎn)在那些你需要施加力的位置?？梢赃m當(dāng)?shù)氖褂胹ecoffset 命令中的offsety 和offsetz 自變量。默認(rèn)的,ansys 會(huì)使用量單元的質(zhì)心作為參考軸。

單元荷載在Node and Element Loads 被描述。壓力可能被作為單元表面力被輸入,就像Figure 188.1: "BEAM188 Geometry"中帶圈的數(shù)字所示。正的壓力指向單元內(nèi)部。水平壓力作為單元長(zhǎng)度的力來(lái)輸入。端部的壓力作為力輸入。

當(dāng)keyopt(3)=0 的時(shí)候(默認(rèn)),beam188 基于線性多項(xiàng)式,和其他的基于厄密多項(xiàng)式的單元(例如beam44)不同,一般來(lái)說(shuō)要求網(wǎng)格劃分要細(xì)化。

當(dāng)keyopt(3)=2,ansys 增加了一個(gè)中間積分點(diǎn)在內(nèi)插值圖標(biāo),有效的使得單元成為基于二次型功能的鐵木辛哥梁。這個(gè)選項(xiàng)迫切被要求,除非這個(gè)單元作為剛體使用,而且你必須維持和一階shell 單元的兼容性。線性變化的彎距被經(jīng)且的表現(xiàn)。二次選項(xiàng)和beam189 相似,有如下的不同:

& #8226; 不論是否使用二次選項(xiàng),beam188 單元最初始的幾何總是直線。

& #8226; 你不能讀取中間節(jié)點(diǎn),所以邊界條件/荷載不能在那些節(jié)點(diǎn)描述。

均布荷載是不允許描述偏移的。不支持非節(jié)點(diǎn)的集中力。用二次選項(xiàng)(keyopt (3)=2 當(dāng)單元大和契型截面相關(guān)。

溫度可以作為單元的體力在梁的每個(gè)端部節(jié)點(diǎn)的三個(gè)位置輸入,單元的溫度在單元的x 軸被輸入(T(0,0),和在離開x 軸一個(gè)單元長(zhǎng)度的y 軸(T(1,0)), 和在離開x 軸一個(gè)單元長(zhǎng)度的z 方向(T(0,1))。第一坐標(biāo)溫度T(0,0) 默認(rèn)是TUNIF。如果所有的溫度在第一次以后是沒有指明的,那么它們默認(rèn)的就為第一次輸入的溫度。如果所有i 節(jié)點(diǎn)的溫度均輸入了,j 節(jié)點(diǎn)的都沒有指明,那么j 節(jié)點(diǎn)的溫度默認(rèn)的是等于i 節(jié)點(diǎn)的溫度。對(duì)于其他的輸入模式,沒有指明的溫度默認(rèn)的是TUNIF。

你可以對(duì)該單元通過(guò)istress 和isfile 命令來(lái)定義初始應(yīng)力狀態(tài)。要獲取更多的信息,可以參考ANSYS Basic Analysis Guide的Initial Stress Loading。可以替換的,你可以設(shè)置keyopt(10)=1 來(lái)從用戶的子程序ustress 來(lái)讀取出初始應(yīng)力。關(guān)于用戶子程序的詳細(xì)資料,參見ANSYS User Programmable Features 的指南。

應(yīng)力剛化作用在單元中沒有自動(dòng)計(jì)算,如果對(duì)應(yīng)力剛化作用需要非對(duì)稱矩陣,使用nropt,unsym。

在"BEAM188 Input Summary"給出單元的輸入總結(jié)。

BEAM188 Input Summary

節(jié)點(diǎn)

I, J, K (K, 方向點(diǎn),可選但被要求)

自由度

UX, UY, UZ, ROTX, ROTY, ROTZ if KEYOPT(1) = 0 UX, UY, UZ, ROTX, ROTY, ROTZ, WARP if KEYOPT(1) = 1 Section Controls

截面控制

TXZ, TXY, ADDMAS (See SECCONTROLS) (TXZ and TXY default to A*GXZ and A*GXY, respectively, where A = cross-sectional area) TXZ 和TXY 默認(rèn)分別是A×GXZ 和A×GXY,這里A 是截面面積Material Properties

材料屬性

EX, (PRXY or NUXY), ALPX, DENS, GXY, GYZ, GXZ, DAMP

表面力

壓力

face 1 (I-J) (-z normal direction),

face 2 (I-J) (-y normal direction),

face 3 (I-J) (+x tangential direction),

face 4 (J) (+x axial direction),

face 5 (I) (-x direction).

(用負(fù)數(shù)表示作用方向相反)

I 和j 是端節(jié)點(diǎn)

體力

溫度

T(0,0), T(1,0), T(0,1) at each end node

特殊特征

Plasticity 塑性

Viscoelasticity 粘彈性

Viscoplasticity 粘彈性

Creep 蠕變

Stress stiffening 應(yīng)力剛化

Large deflection 大撓曲

Large strain 大應(yīng)變

Initial stress import 初始應(yīng)力引入

Birth and death (requires KEYOPT(11) = 1) 單元的生死(要求keyopt(11)=1) Automatic selection of element technology 自動(dòng)選擇單元技術(shù)。支持下列用TB 命令相關(guān)的數(shù)據(jù)表種類: BISO,MISO, NLISO, BKIN, MKIN, KINH, CHABOCHE, HILL, RATE, CREEP, PRONY,SHIFT, CAST, and USER.

Note

對(duì)于材料模型細(xì)節(jié)可以參見ANSYS, Inc. Theory Reference 對(duì)于更多的關(guān)許單元技術(shù)選擇的信息可以參見Automatic Selection of Element Technologies 和ETCONTROL

KEYOPT(1)

扭轉(zhuǎn)自由度

0 --

默認(rèn);六個(gè)自由度,不限制扭轉(zhuǎn)

1 --

7 個(gè)自由度(包括扭轉(zhuǎn)), 雙力矩和雙曲線被輸出

KEYOPT(2)

截面縮放比例

0 --

默認(rèn);截面因?yàn)檩S線拉伸效應(yīng)被縮放;當(dāng)大變形開關(guān)打開的時(shí)候被調(diào)用。

1 --

截面被認(rèn)為是剛性的(經(jīng)典梁理論)

KEYOPT(3)

插值數(shù)據(jù)

0 --

默認(rèn);線性多項(xiàng)式。要求劃分細(xì)致。

2 --

二次型(對(duì)于鐵木辛哥梁?jiǎn)卧行?運(yùn)用中間節(jié)點(diǎn)(中點(diǎn)點(diǎn)用戶無(wú)法修改)來(lái)提高單元的精度,能夠精確的表示線性變化的彎距。

KEYOPT(4)

剪應(yīng)力輸出

0 --

默認(rèn);僅僅輸出扭轉(zhuǎn)相關(guān)的剪應(yīng)力

1 --

僅僅輸出彎曲相關(guān)的橫向剪應(yīng)力。

2 --

緊緊輸出前兩種方式的組合狀態(tài)。

KEYOPT(6)

在單元積分點(diǎn)輸出控制

0 --

默認(rèn);輸出截面力、應(yīng)變、和彎距

1 --

和keyopt(6)=0 相同,加上當(dāng)前的截面單元

2 --

和keyopt(6)=1 相同加上單元基本方向(X、Y、Z)

3 --

輸出截面力、彎距和應(yīng)力、曲率,外推到單元節(jié)點(diǎn)。

Note

僅僅當(dāng)outpr ,esol 是激活狀態(tài)的時(shí)候,Keyopt(6)通過(guò)keyopt(9) 來(lái)激活。當(dāng)keyopt(6) 、(7)、(8)和(9) 都激活的時(shí)候,在單元輸出中的應(yīng)變是總應(yīng)變。這個(gè)“總”包括溫度應(yīng)變。當(dāng)單元材料是有塑性的時(shí)候,能夠提供塑性應(yīng)變和塑性作業(yè)。在/post1,可替換的運(yùn)用prssol 命令。

KEYOPT(7)

輸出控制在截面積分點(diǎn)(當(dāng)截面的亞類為ASEC 的時(shí)候不可用)

0 --

默認(rèn);無(wú)

1 --

最大和最小應(yīng)力、應(yīng)變

2 --

和keyopt(7)=1 相同,加上每個(gè)截面點(diǎn)山的應(yīng)力和應(yīng)變。

KEYOPT(8)

輸出控制在截面節(jié)點(diǎn)(當(dāng)截面亞類為ASEC 的時(shí)候不可用)

0 --

默認(rèn);無(wú)

1 --

最大和最小應(yīng)力、應(yīng)變

2 --

和keyopt(8)=1 相同,加上沿著截面外表面的應(yīng)力和應(yīng)變。

3 --

和keyopt(8)=1 相同,加上每個(gè)截面節(jié)點(diǎn)的應(yīng)力和應(yīng)變。

KEYOPT(9)

在單元節(jié)點(diǎn)和截面節(jié)點(diǎn)外推數(shù)值用的輸出控制(當(dāng)節(jié)點(diǎn)亞類為ASEC 的時(shí)候不可用)

0 --

默認(rèn);無(wú)

1 --

最大和最小應(yīng)力、應(yīng)變

2 --

和keyopt(9)=1 相同,加上沿著截面外邊緣的應(yīng)力應(yīng)變

3 --

和keyopt(9)=1 相同,加上所有截面節(jié)點(diǎn)的應(yīng)力和應(yīng)變。

KEYOPT(10)

用戶定義初始應(yīng)力

0 --

無(wú)用戶子程序來(lái)提供初始應(yīng)力(默認(rèn))

1 --

從用于子程序ustress 來(lái)讀取初始應(yīng)力。

Note

參考Guide to ANSYS User Programmable Features幫助用戶書寫子程序。

KEYOPT(11)

設(shè)置截面屬性

0 --

自動(dòng)計(jì)算是否能夠提前積分截面屬性。(默認(rèn))

1 --

用戶單元數(shù)值積分(在生/死功能的時(shí)候要求)

KEYOPT(12)

契型截面處理

0 --

線性變化的契型截面分析;截面屬性在每個(gè)積分點(diǎn)計(jì)算(默認(rèn)), 這種方法更加精確,但是計(jì)算量大。

1 --

平均截面分析;對(duì)于契型截面單元,截面屬性僅僅在中點(diǎn)計(jì)算。這是劃分網(wǎng)格的階數(shù)的估計(jì),但是,速度快。

Beam188 的輸出數(shù)據(jù)

這種單元用兩種方式計(jì)算輸出

& #8226; 節(jié)點(diǎn)唯一和反應(yīng)包括全部節(jié)點(diǎn)的計(jì)算。

& #8226; 附加的單元輸出在Table 188.1: "BEAM188 Element Output Definitions" 描述。

在需要的地點(diǎn),ansys 要求keyopt(8)=2 和keyopt(9)=2,參考ANSYS Basic Analysis Guide來(lái)找到查看結(jié)果的方法。

要看beam188 的3-D 變形形狀,運(yùn)用OUTRES,MISC 或者OUTRES 命令,所有的靜態(tài)和瞬態(tài)分析的命令。要觀察模態(tài)分析和特征值屈曲分析的3-D 模態(tài)形狀,必須用激活單元結(jié)果擴(kuò)展模態(tài)(MXPAND 命令Elcalc=YES 的選項(xiàng))

對(duì)于梁設(shè)計(jì)很常規(guī)的是使用軸力成分,軸力由軸向荷載和在各個(gè)端點(diǎn)的彎曲獨(dú)立提供。因此,beam188 提供線性的應(yīng)力輸出作為它的SMISC 輸出命令的一部分,由下面的定義來(lái)指示:

SDIR 是軸力引起的應(yīng)力分量。

SDIR=FX/A,這里FX 是軸力(SMISC 的數(shù)值為1 和14),A 表示截面面積。

SBYT 和SBYB 是彎曲應(yīng)力分量。

SBYT = -MZ * ymax / Izz

SBYB = -MZ * ymin / Izz

SBZT = MY * zmax / Iyy

SBZB = MY * zmin / Iyy

這里MY、MZ 是彎距(SMISC 數(shù)值是2、15、3、16)。坐標(biāo)ymax, ymin, zmax, 和 zmin 是y 和z 坐標(biāo)的最大和最小值。數(shù)值Iyy 和Izz 是截面慣性距。對(duì)于ASEC 梁截面,ANSYS 用最大和最小截面尺度,對(duì)于ASEC 種類的截面,最大最小的Y 和Z 方向直接分別假定在+0.5 到-0.5。

單元應(yīng)力的相應(yīng)定義:

EPELDIR = EX EPELBYT = -KZ * ymax

EPELBYB = -KZ * ymin

EPELBZT = KY * zmax

EPELBZB = KY * zmin

這里EX、KY 和KZ 是總應(yīng)力和曲率(SMISC 數(shù)值是7,8,9, 20,21 和22)

輸出的應(yīng)力僅僅對(duì)于單元的彈性行為嚴(yán)格有效。Beam188 總是組合應(yīng)力來(lái)支持非線性材料的行為。當(dāng)單元和非線性材料相關(guān)的時(shí)候,組合應(yīng)力最好作為線性近似來(lái)對(duì)待,應(yīng)該謹(jǐn)慎的說(shuō)明。

單元運(yùn)用以下符號(hào)輸出定義表格:

在name 列的冒號(hào)表示該項(xiàng)目可以通過(guò)構(gòu)成名字的方法來(lái)獲得[ETABLE, ESOL]。第0 列表示該項(xiàng)有效的說(shuō)明在文件Jobname.OUT 中。R 列表示該項(xiàng)的結(jié)果顯示在results 文件中。

無(wú)論在0 還是R 列中,Y 表示該項(xiàng)一直是可用的。數(shù)值表示描述哪里該項(xiàng)是選擇性提供的腳注,-表示該項(xiàng)不提供。

Table 188.1 BEAM188 Element Output Definitions

NameDefinitionOR

ELElement numberYY

NODESElement connectivityYY

MATMaterial numberYY

C.G.:X, Y, ZCenter of gravityYY

AREAArea of cross-section1Y

SF:Y, ZSection shear forces1

SE:Y, Z

Section shear strains

S:XX, XZ, XY

Section point stresses

E:XX, XZ, XY

Section point strains

Torsional moment

Torsional strain

KY, KZ

Curvature

Axial strain

Axial force

MY, MZ

Bending moments

Bimoment

Bicurvature

See KEYOPT(6) description

See KEYOPT(7), KEYOPT(8), KEYOPT(9) descriptions

See KEYOPT(1) description

Table 188.2: "BEAM188 Item and Sequence Numbers"列出了通過(guò)etable 命令用序列號(hào)方法提供的輸出。參見ANSYS Basic Analysis Guide 中的Creating an Element Table 和The Item and Sequence Number Table 來(lái)獲取更多的信息。

Table 188.2: "BEAM188 Item and Sequence Numbers" 用到了下列符號(hào):

Name

在Table 188.1: "BEAM188 Element Output Definitions"中定義的輸出量

Item

etable 提前定義的項(xiàng)目標(biāo)簽

I,J

在i 和j 節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)的序列號(hào)Table 188.2 BEAM188 Item and Sequence Numbers

Output Quantity NameETABLE and ESOL Command Input

ItemIJ

FXSMISC114

MYSMISC215

MZSMISC316

MXSMISC417

SFZSMISC518

SFYSMISC619

EXSMISC720

KYSMISC821

SMISC

SEZ

SMISC

SEY

SMISC

Area

SMISC

橫向剪切應(yīng)力的輸出

Beam188/beam189 基于三應(yīng)力成分的表述。

.單軸

.雙向剪切成分

剪切應(yīng)力由扭轉(zhuǎn)和橫向荷載引起。Beam188/beam189 基于一階剪切變形理論,和廣泛知道的鐵木辛哥梁理論。橫向剪切應(yīng)變對(duì)于截面是常數(shù),因此基于橫向剪應(yīng)力剪切能量。建立通過(guò)提前確定的梁橫截面剪應(yīng)力分布系數(shù)重新分布,可以用于輸出的目的。默認(rèn)的,ansys 將僅僅輸出扭轉(zhuǎn)荷載導(dǎo)致的剪應(yīng)力,keyopt(4) 用來(lái)激活由屈曲和橫向荷載引起的剪切應(yīng)力的輸出。

橫向剪應(yīng)力的分布的精度和截面模型的單元?jiǎng)澐志戎苯映杀壤P(guān)系(為了定義翹曲、剪切重心和其他截面幾何屬性)。截面邊緣的牽引自由狀態(tài)僅僅在截面定義合適的模型適用。

默認(rèn)的,ansys 運(yùn)用劃分網(wǎng)格的密度(對(duì)于截面模型), 這個(gè)密度提供扭轉(zhuǎn)硬化、翹曲硬化和慣性屬性、剪切中心定義的精確結(jié)果。默認(rèn)的網(wǎng)格劃分運(yùn)用對(duì)于非線性材料的計(jì)算也是合適的。然而,如果由橫向力引起的剪應(yīng)力分布如果要十分精確的捕捉的話需要更多的截面模型的定義。注意:增加截面網(wǎng)格劃分的尺寸,并不是導(dǎo)致更大的計(jì)算量,如果相關(guān)的材料是線性的話。Sectype 和secdata 命令描述允許定義截面網(wǎng)格劃分的密度。

橫向剪應(yīng)力分布計(jì)算忽略了泊松比的效應(yīng)。泊松比對(duì)剪切修正因子和剪切應(yīng)力分布有輕微的影響。

BEAM188 Assumptions and Restrictions

Beam188 假定和約束

梁不能0 長(zhǎng)度

默認(rèn)的(keyopt(1)=0)翹曲約束效應(yīng)假定為忽略的。

截面失效和折疊不計(jì)算。

轉(zhuǎn)動(dòng)自由度在集中質(zhì)量矩陣時(shí)不計(jì)算,如果存在偏移的話。

對(duì)于土木工程建立框架模型和典型多層結(jié)構(gòu)模型而言每個(gè)構(gòu)件運(yùn)用單一單元時(shí)一種普通的實(shí)踐。因?yàn)闄M向位移的三次插值,beam4 和beam44 對(duì)于這樣一種方法更合適。然而,如果beam188 需要有那樣的需要,確定對(duì)于每個(gè)構(gòu)件運(yùn)用幾種單元。Beam188 包括橫向剪力的效應(yīng)。

單元采用完整的牛頓-拉夫森方法計(jì)算最好(那是默認(rèn)的計(jì)算控制選項(xiàng))。對(duì)于非線性問題,那由大轉(zhuǎn)動(dòng)決定,要求不可以使用pred,on。

注意僅僅可以分析適當(dāng)厚度的梁。參考"BEAM188 Input Data"來(lái)獲取更多信息。

當(dāng)一種截面有多種材料復(fù)合的時(shí)候,/eshape 用來(lái)提出應(yīng)力等值線(和其他數(shù)值), 單元平均通過(guò)材料邊緣的應(yīng)力。為了限制這樣的行為,在材料周圍運(yùn)用小截面元。沒有輸入選項(xiàng)來(lái)通過(guò)這樣的行為。

當(dāng)用SSTIF,ON 定義應(yīng)力強(qiáng)化時(shí),在幾何非線性分析(NLGEOM,ON) 適用。在幾何線性分析中是忽略的(NLGEOM,OFF)。預(yù)應(yīng)力可以通過(guò)pstres 命令激活。

Beam188 產(chǎn)品的限制

當(dāng)beam188 在如下情況被使用的時(shí)候,定期產(chǎn)品—對(duì)于該單元的特殊限制以及普遍的假設(shè)和限制在以前的部分被給出。

Ansys 專業(yè)版

僅僅專業(yè)特征允許應(yīng)力強(qiáng)化和大變形。