ANSYS中BEAM189使用方法

ANSYS中BEAM189使用方法 - BEAM189 3 -D三节点梁 ：MP ME ST PR PRN DS DSS PP EME MFS 产品限制 BEAM189元素说明 该BEAM189单元合适于分析^p 细长到中等粗短/厚梁构造该元素是基于Timoshenko梁理论，其中包括剪切变形效果该元件提供无节制的翘曲和横截面的受限制翘曲的选项 该元素是在3 -D的二次三节点梁单元用默认设置，六个自由度的发生在每一个节点，这些包括在x， y和z方向和旋转围绕x ， y和z方向的平移一个可选的第七个自由度〔横截面的翘曲〕是可用的该元件是非常合适于线性，大旋转，和/或大应变非线性应用 该元件的应力刚，默认情况下，在与NLGEOM ，ON任何分析^p 所提供的应力刚度使本单元能分析^p 弯曲，横向及改变稳定问题〔用特征值屈曲或折叠的研究与弧长方法或非线性稳定〕 弹性，塑性，蠕变等非线性材料模型的支持与此元素类型相关联的横截面可以是内置了部分引用一个以上的材料 图189.1 ： BEAM189几何 BEAM189单元技术和使用建议 BEAM189是基于Timoshenko梁理论，这是一个一阶剪切变形理论：横向剪切应变是通过横截面恒定的，也就是说，横截面保持平面和变形后的失真。

该元件可用于纤细或粗壮的横梁由于一阶剪切变形理论的局限，细长到中等厚度的光束可以被分析^p 使用一个梁构造〔 GAL2 / 〔EI〕 〕的长细比，判断该元素的适用性，其中： ? 剪切模量 一 的横截面的面积 L 该成员的长度〔而不是元素的长度〕 EI 抗弯刚度 使用一些全局间隔 的措施，而不是在单个元素的尺寸立足它计算出的比率下列图显示了悬臂梁受小费荷载横向剪切变形的估计虽然结果不能外推到其他应用程序中，例如可以很好地充当一般准那么一个长细比大于30的建议 图189.2 ：横向，剪切变形预测 长细比〔 GAL2 / 〔 EI 〕 〕 季莫申科δ / δ欧拉 - 伯努利 25 1.120 50 1.060 100 1.030 1000 1.003 这些元素都支持横向剪切力和横向剪切应变之间的弹性关系您可以使用SECCONTROL命令覆盖的横向剪切刚度的默认值 BEAM189不使用高阶的理论来解释变化的剪切应力的分布使用固体元素，假如这种影响必须加以考虑 BEAM189支持“内敛翘曲”分析^p ，通过提供在每个梁节点第七自由度默认情况下， BEAM189单元假定一个横截面的翘曲是足够小，它可能被忽略〔 KEYOPT〔1〕 = 0〕。

您可以通过使用KEYOPT 〔 1 〕 = 1激活自由的翘曲程度随着自由激活的翘曲度，每个节点有七个自由度： UX ， UY ， UZ ， ROTX ， ROTZ ， ROTY和翘曲用KEYOPT〔1〕 = 1，双力矩和bicurvature输出 中的横截面的改变剪切配送因此，大的非弹性变形，由于改变载荷应及时治疗，并证实慎用在这种情况下，使用固体或壳单元另类造型建议 BEAM189输入数据 几何形状，节点位置，坐标系和压力指示此元素如图189.1 ： BEAM189几何 BEAM189是由节点I，J和K在全局坐标系中定义的 节点L是一个优选的方式来定义的元素的定向有关定位节点和梁划分网格的信息，请参阅生成梁网凭借在建模和分网指南取向的节点此外，请参阅二次单元〔中间节点〕在同一手册，对用中间节点的见LMESH和LATT命令描绘的自动生成●节点的详细信息对于低阶光束的描绘，请参阅BEAM188 该元素也可以不朝向节点L在这种情况下所定义，该元素x轴是从节点I〔完毕1〕朝向节点J的〔完毕2〕定向当无取向节点时，该元素y轴的默认方向是自动计算的，以平行于全球XY平面对于其中元件是平行于总体Z轴〔或它的0.01 ％的坡度范围内〕的情况下，该元素y轴方向平行于全局Y轴〔如下图〕 。

对于单元方向有关元素的x轴的用户控件，使用L节点选项假如两个都定义，定向节点选项优先方向节点L，假如使用的话，定义包含元素x和z -轴〔如下图〕的平面〔与I和J〕 假如在一个大的偏转分析^p 使用该元件，应注意的取向节点的L的位置仅用于初始定向元件 的自由度的数目取决于KEYOPT的值〔1〕 当KEYOPT 〔 1 〕= 0 〔默认〕 ，六个自由度发生在每一个节点这些包括在x， y和z方向和旋转围绕x ， y和z方向的平移当KEYOPT 〔 1 〕= 1 ，自由度〔横截面的翘曲〕的第七度也被认为是 该元件是在空间中的一维的线元素经由SECTYPE和SECDATA命令分开设置的横截面细节 〔见梁分析^p 和横截面的构造分析^p 指南中的说明 〕 A节与梁单元通过指定截面号〔 SECNUM 〕相关联 A节数是一个独立的属性除了恒定的横截面，你也可以通过使用锥选项上SECTYPE命令定义一个锥形截面 〔有关详细信息，请参阅定义变截面梁 〕 BEAM189忽略了与6.0版以后的任何真正的常量数据用于限定所述横向剪切刚度看到SECCONTROL命令，附加质量 单元输入【摘要】：^p 如下在“ BEAM189输入汇总” 。

BEAM189横断面 BEAM189可以与这些横截面类型相关联： 它定义梁截面〔 SECTYPE ， BEAM 〕的几何构造标准库部分类型或用户的网格梁的材料被定义成元素的属性〔MAT 〕，或作为第积累部分〔用于多材料的横截面〕 广义束横截面〔 SECTYPE ， GENB 〕，其中广义应力广义应变的关系是直接输入 锥形束横截面〔 SECTYPE ，锥〕，其中一个标准库部分或用户定义网格梁的两端 标准库章节 BEAM189是在使用SECTYPE和SECDATA假设干节点数自动地设置有部分相关的量〔面积整合，位置等〕每个部分被假定为九个节点的单元的预定数量的组件各横截面单元具有四个积分点和每一个都可以与一个独立的材料类型相关联 图189.3 ：横截面细胞 细胞在横截面的数目影响的部分特性和非线性应力 - 应变关系通过截面建模才能的准确性该元件具有集成的嵌套构造〔沿长度和横截面〕 当与元素相关联的材料具有弹性的行为或当温度在整个截面的变化，构计算在截面的积分点进展对于更常见的弹性应用，该元素使用的部分在单元积分点的预先计算的性能然而，应力和应变计算在输出通在部分节点 假如该部分被分配子形状ASEC ，只有广义应力和应变〔轴向力，弯矩，横剪，曲率，以及剪切应变〕可用于输出。

3 -D等高线图和变形形状都没有该ASEC亚型显示只是一道薄薄的长方形来验证梁的方向 BEAM189对待ASEC如只用一个横截面的积分点部分类型 BEAM189是用于分析^p 组合梁有帮助的， 〔即，那些制成的两片或多片材料连接在一起形成一个单一的，实心光束〕 件被认为是完全粘结在一起，因此，光束表现为一个单一的部件 多材料截面才能仅适用于其中一个光束行为的假设〔季莫申科或伯努利 - 欧拉梁理论〕成立 换句话说，支持哪些是现有的Timoshenko梁理论的简单扩展它可能的应用，如用于： 双金属片 梁用金属加固 传感器，其中不同的材料层已沉积 BEAM189不考虑弯曲和改变的截面刚度程度的耦合横向剪也视为非耦合方式这可能对层状复合材料和夹层梁一个显著的效果，假如上篮是不平衡的 总是验证BEAM189的应用，无论是与实验或其他数值分析^p 由于核实后使用带建成部分的内敛翘曲选项 KEYOPT 〔 15 〕指定 RST结果文件的格式对于KEYOPT〔 15 〕= 0 ，该格式只提供一个在每个区段拐角节点平均的结果，因此，此选项通常适用于同质部分对于KEYOPT 〔 15 〕 = 1 ，格式给出一个结果每个部分的结合点，因此，这个选项通常适用于建成的部分与多种材料〔并产生一个较大的结果文件〕 。

广义梁横断面 当使用一般的非线性梁截面，无论是几何性质也不是明确指定的材料广义应力表示的轴向力，弯矩，扭矩和横向剪切力同样，广义应变暗示的轴向应变，弯曲曲率，改变曲率和横向剪切应变 〔有关详细信息，请参阅一般非线性梁截面〕这是用于表示横截面行为的抽象方法，因此，投入往往由实验数据或其他分析^p 的结果 一般来说， BEAM189支持横向剪切力和横向剪切应变之间的弹性关系您可以通过SECCONTROL命令覆盖的横向剪切刚度的默认值 当梁单元与一个广义光束〔 SECTYPE ， GENB 〕截面类型相关联，横向剪切力以横向剪切应变的关系可以是非线性弹性或塑料中，特别有用的，当柔性点焊是才能建模在这样的情况下， SECCONTROL命令不适用 变截面梁横断面 线性锥形束是通过指定在光束的截面的几何形状在全局坐标指定的每一端的标准库部分或使用网格，然后线性内插，并在该元件进展评估定义在完毕点的部分必须是拓扑一致的 〔有关详细信息，请参阅定义变截面梁 〕 BEAM189负载 力施加在节点〔其还定义了元素x轴〕 假如形心轴是不共线的元素x轴，施加轴向力会引起弯曲施加的剪切力将引起扭应变和力矩，假如横截面的形心和剪心是不同的。

该节点，因此应设在哪里你想申请的力量点使用SECOFFSET命令的OFFSETY和OFFSETZ参数适当 单元载荷在节点加载中描绘压力可以作为单元边界上的面载荷所表现出的圆圈数字上图189.1 ： BEAM189几何正正常压力作用的元素横向压力输入每单位长度的力完毕“压力”是输入作为力量 在该元件的两端上，温度可以被输入在这些位置： 在元素x轴〔T 〔0,0〕 〕 在从x轴中的元素y方向〔T 〔1,0〕 〕 1单元 在从x轴中的元素z方向〔T 〔0,1〕 〕 1单元 BEAM189几何：是元素的位置〔T 〔 Y，Z〕 〕根据图189.1中使用的惯例给出 对于梁单元，单元体装载命令〔 BFE 〕承受的元素数量和值的列表， 1到6的温度德州仪器〔 0,0 〕 ，德州仪器〔 1,0 〕 ，德州仪器〔 0,1〕 ， TJ 〔 0 ，0〕 ，TJ 〔1,0〕，和TJ 〔0,1〕 这种输入可以用来指定温度梯度线性变化都在横截面和沿所述元件的长度 下面的默认值适用于元件温度输入： 之后，假如第一所有温度指定，它们默认为第一个这种形式适用于均匀的温度在整个元素 〔第一个坐标下，假如没有指定，默认为TUNIF 。

〕 假如所有三个温度在节点I输入，所有的温度在节点J的是不确定的，在节点J的温度默认为相应的节点I的温度这种形式适用于温度梯度线性变化超过截面而是沿着元件的长度保持恒定 对于任何其它的输入方式，未指定的温度默认为TUNIF 另外，在温度节点I和J可以用结点体载荷〔 BF ， NODE ， TEMP ， VAL1 〕定义的当使用一个节点的身体负荷定义一个温度，温度均匀涂敷于在指定的节点的横截面 〔 BF命令输入不被承受在节点K 〕 您可以通过ISTRESS或ISFILE命令应用初始应力状态到此元素欲理解更多信息，请参阅初始状态的根本分析^p 指南中 压力载荷刚度的影响，会自动包含此元素假如一个非对称矩阵是需要压力载荷刚度效应，使用NROPT ， UNSYM BEAM189输入【摘要】：^p 节点 I，J ， K，L 〔定向节点L是可选的，但建议使用〕 自由度 UX ， UY ， UZ ， ROTX ， ROTY ， ROTZ假如KEYOPT 〔 1 〕 = 0 UX ， UY ， UZ ， ROTX ， ROTY ， ROTZ ， WARP假如KEYOPT 〔 1 〕 第 11 页 共 11 页。