发布时间 : 星期二 文章ANSYS杆单元，梁单元简介更新完毕开始阅读85517ce981c758f5f61f6782
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
0.如果在这个子步结束时STAT=2，那么单元0刚度值被用于下一个子步内。 4. 单元是非线性的，且需要一个迭代解。如果单元所处状态在一个子步内改变了，
那么该改变的影响在下一个子步内也存在，非收敛的子步不是平衡状态
5. 初始应变也可以用来计算应力刚度矩阵，如果有的话，是用在第一次的累积迭
代中。应力刚化总是用来为揽下垂问题提供数值稳定。应力刚化的大变形影响
可以和一些揽大的问题一起使用。
LINK32 二维热传导杆单元，应用于二维（板或轴对称）稳态或瞬态热分析 LINK33 三维热传导杆单元，应用于节点间热传导， LINK180三维有限应变场合
ANSYS提供的梁单元简介
基本假定
1. 平面梁系结构的节点假设为刚接，每个节点有3个自由度，即x，y位移方向的平动自由度和绕z轴方向的转动自由度。
2. 杆件不仅承受轴向的拉力和压力，还承受弯矩作用。
BEAM3 可以模拟平面梁、平面钢架等平面；梁系结构，一种可承受拉、压、弯作用的单轴受
力单元，该单元的每个节点有3个自由度，即x、y方向线位移和绕z轴角位移
具体应用时存在如下假设和限制：
1. 梁单元必须位于x-y平面内，长度及面积均不可为0
2. 惯性矩参数可以是任意形状截面的计算结果，但对任何截面形状的梁，其等效高
度必须先行确定，因为计算弯曲应力时，将取中性轴至最外边的距离为高度的一半。 3. 单元高度仅在弯曲计算和热应力分析时才会用到，应力沿着截面高度方向线性分
布
4. 作用的温度梯度假定延长度方向及高度方向线性变化 5. 在不使用大变形时，惯性矩可以为0
BEAM4 广泛应用于空间钢架，框架等空间梁柱结构中，一种可承受拉、压、弯、扭作用的单
轴受力单元，该单元的每个节点有6个自由度，即x、y、z3个方向线位移和绕x、y、z 3个轴的角位移
具体应用时存在如下假设和限制：
1. 梁单元必须位于x-y平面内，长度及面积均不可为0 2. 在不使用大变形时，惯性矩可以为0
3. 惯性矩参数可以是任意形状截面的计算结果，但对任何截面形状的梁，其等效高
度必须先行确定，因为计算弯曲应力时，将取中性轴至最外边的距离为高度的一半。
4. 单元高度仅在弯曲计算和热应力分析时才会用到，应力沿着截面高度方向线性分
布 5. 作用的温度梯度假定延长度方向及高度方向线性变化
6. 当使用相容切线刚度矩阵（KEYOPT(2)=1）时，一定要注意使用切合实际的（即
按比邻的）单元实常数。这是因为相容应力刚度矩阵事基于单元应力来计算的，
如果人为地取过大或过小的截面特性，则计算的应力可能不正确，导致相应的应
力刚度矩阵也不正确（相容应力刚度矩阵的某些分量或许会变成无穷大）
7. 在回转仪的模态分析中，特征值得计算对初始位移的变化是十分敏感的，可能导
致特征值的实部或虚部存在错误
BEAM 188和BEAM 189
BEAM 188为三维线性有限应变梁单元，而BEAM 189为三维二次有限应变梁单元，二者均适合于分析从细长到中等短粗的梁结构均基于铁木辛哥梁结构理论，并都考虑了剪切变形的影响，其中BEAM 188为2节点3D梁单元，BEAM 189为3节点3D梁单元，每个节点有6个或7个自由度，自由度的个数取决于KEYOPT（1）的值。当KEYOPT（1）=0（默认）时，每个节点有6个自由度，节点坐标系x、y、z方向的平动和绕x、y、z 3个轴的转动；KEYOPT（1）=1时，每个节点有7个自由度此时引入了第7个自由度（横截面的翘曲）。
BEAM 188和BEAM 189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特性，BEAM 188和BEAM 189的横截面定义为垂直梁的轴向的截面形状。ANSYS提供了11种常用截面形状和梁横截面库，并支持用户自定义截面形状，可以采用sectype、secdata、seaoffset、secwrite及secread定义横截面。
用secdata命令定义横截面形状：
Main Menu---Preprocessor---Section---Beam---Common Section